Казваме ви какви са неговите компоненти и как работят

В първата част на доклада за спирачна система в колата Ще ви разкажем историята на спирачките и на какви типове те са разделени, в зависимост от системата за подаване на спирачно усилие или вида на ротора/статора. Сега, когато сме в контекста, нека се потопим в описването на текущата хидравлична спирачна система, от спирачния педал до дисковете, като изброим нейните компоненти и преброим всеки детайл на всеки един.

Как работят спирачките?

Ако си спомняте от предишната вноска, спирачната система не е нищо повече от система за управление, друга за изпращане на спирачната сила, ротор и статор, който поради триене спира спирачния ротор.

В случай на средна кола като тази, която ще видим днес, системата за управление е спирачният педал и лостът за ръчна спирачка, докато системата за изпращане на спирачната сила е хидравлична, осъществяваща предаването и усилването на спирачната сила. през главен цилиндър и усилвател на спирачките, свързани чрез тръби, които съдържат несвиваема течност, обикновено вид антифриз или полигликол, наречен спирачна течност, въпреки че в зависимост от вида може да има силиконова или маслена основа.

автомобила

Вентилирана дискова спирачка с плаващ апарат

След това системата ABS/ESP се вмъква, за да изпълнява своята функция и по този начин предава спирачната мощност на спирачните апарати. Вътре в шублерите -статор- имаме бутала, които получават спирачното усилие и натискат спирачните накладки към диска -ротор-. По този начин се упражнява необходимото триене, за да се трансформира кинетичната енергия в топлинна енергия и по този начин да се намали скоростта.

Преди да опишем подробно всяка част, ще обясним с известна физика основите на хидравличните спирачни системи, за да ги разберем по-добре.

Законът на Паскал

Спокойно, няма да даваме час по физика, а само малка основа, която да постави основите. Хидравличните спирачни системи се възползват от закона на Паскал за предаване на спирачната сила. Този принцип се основава на факта, че течността не може да бъде компресирана, така че ако предаваме сила върху бутало в хидравлична верига, тази сила ще се предава на друго бутало, свързано към същата верига.

Къде е полезността? В това, ако променяме диаметрите на тръбите, можем да преобразуваме малка сила на дълъг път в голяма сила на къс път. Тоест можем да умножим приложената сила. Тази сила също ще зависи от повърхността на буталата, които имаме.

Както виждаме, и прехвърляйки го в спирачната система в автомобил, като приложим сила върху педала, ще умножим тази сила, която ще се предава хидравлично на четирите спирачни апарати. На диаграмата можете да го видите по-ясно. Включихме някои формули за най-любопитните, където F е силата, D разстоянието и S повърхността.

Компоненти на настояща спирачна система

Както всички системи в автомобилите, спирачната система продължава да се развива и подобрява с всяка нова итерация. Идеята да се обясни по прост начин е да се вземе типична спирачна система на обикновена кола, за да се види от какви части е съставена. За това ще използваме като пример хидравлична дискова спирачна система с ABS.

Спирачен педал

Започваме със системата за управление с нещо, което всички знаем: педала на спирачката. Той просто прилича на задвижване, при което спирачната сила е пропорционална на силата, която упражняваме върху него, но неговият дизайн е много важен в системата. Спирачният педал действа директно върху главния цилиндър, като натиска буталото му и изпраща необходимата спирачна сила към спирачните апарати.

Важно е силата, която трябва да се приложи, да бъде разумна за обикновения човек и за това педалът на спирачката действа като лост: разстоянието от оста на въртене до задвижващото устройство на буталото на главния цилиндър (L1) е по-малко от разстояние от завъртането на оста до самия педал, където поставяме крака да спира (L2). Следователно имаме умножаващ ефект на спирачната сила с коефициент, който би бил L2 разделен на L1, както във всеки лост. Това се нарича съотношение на педала на спирачката. Например, ако приложим сила от 100 N към педала и съотношението е 5: 1, силата, приложена към главния цилиндър, ще бъде 500 N.

В миналото, преди пристигането на усилвателя на спирачката, това съотношение беше по-високо, тъй като нямахме помощ при спиране. Ако сте се опитали да стъпите на спирачката няколко пъти след изключване на автомобила, наистина ще видите колко сила е необходима за спиране - необходима е много сила без усилвател. Тогава ще видим този съветник по-подробно.

Спирачният педал служи не само за задействане на спирачките, но и трябва да даде на водача пряко усещане за спирачната сила на превозното средство

Педали от Ferrari F430 (горна котва)

Педали от Porsche Carrera GT (долна котва)

Понастоящем типичното съотношение може да бъде между 4 и 6, в зависимост от производителя и дизайна на системата, тъй като трябва да е в съответствие с усилвателя на спирачката, диаметъра на главния цилиндър и диаметъра на тръбите. Тогава ще видим прост пример, където всички променливи са включени, за да се извърши проектирането на спирачна система.

По отношение на видовете педали можем да разграничим по същество два: педалите с горна котва (като тези на Ferrari F430) или с долна котва (като тези на Porsche Carrera GT). При тези с горна котва, монтирани в повечето пътнически автомобили, точката на въртене е близо до кормилната колона и те са закрепени към преградата, която отделя двигателя от купето. Тези с долната котва са фиксирани към земята на автомобила и тяхната точка на въртене е близо до самата земя. Обикновено се срещат в суперавтомобили или състезателни коли.

И двата типа изпълняват своята функция, но тези, които са закотвени към земята, имат своята точка на въртене по-близо до петата, така че задействането им е по-естествено от тези с горно закрепване, при което трябва да има плъзгане на подметката на обувката или крака офсет, който да се задейства.

Хидромеханичен спирачен апарат

Хидравличен и механичен спирачен апарат

Пауза за паркиране

Както подсказва името му, той е подсистема на спирачната система, действаща само като статично или аварийно спиране. Традиционно се състои от лост със система за задържане, която обикновено се намира в централната конзола, заедно със стоманени въжета, които свързват лоста със задните спирачни апарати на ръчната спирачка.

Този лост, както видяхме при спирачния педал, има съотношение, което умножава силата на прилагане, което обикновено е 6: 1. По този начин стоманените кабели са затегнати, които обикновено достигат до специални задни апарати и механично прилагат натиск върху спирачните накладки, блокирайки въртенето на диска.

Трябва да се отбележи, че има няколко вида задни апарати с ръчна спирачка. Понякога се използва шублер изключително за ръчната спирачка и той може да бъде механичен или електрически, но за да се спестят компоненти, обикновено има двойни хидро-механични задни апарати, които могат да се задействат от нормалната хидравлична верига по време на движение или от механична система за почивка за паркиране. В миналото и като заместител на механичния лост, имаше някои решения с електрически обтегачи на кабели, за активиране на ръчната спирачка, въпреки че това решение вече не се използва.

С електронната ръчна спирачка са придобити нови функционалности, като например безопасно стартиране на рампата

Електрохидравличен апарат с електронна ръчна спирачка

Електронен апарат за ръчна спирачка

Най-актуалните системи вече използват електронна ръчна спирачка -EPB или Electronic Parking Brake-, която се задейства с бутон и разпределително табло контролира нейното движение. Задните шублери са електрохидравлични и към тях е прикрепен малък електрически мотор, който притиска шублерите, за да заключи ръчната спирачка при активиране. Този малък електрически мотор замества стария механичен лост и може да се използва по време на шофиране с работната спирачка. Благодарение на електронното управление могат да се програмират и други функции като Auto-Hold, което спира автомобила на наклон и освобождава спирачките при ускоряване или че ръчната спирачка се активира автоматично, когато автомобилът спре.

Нещо по-екзотично е изцяло електромеханичната задна спирачна система, управлявана от блок за управление, който няма хидравлична течност и се активира от електрически задвижващи механизми. Възможно ли е аварийно спиране с тези електронни ръчни спирачки? Крис Харис направи теста в това видео.

Продължавайки с изключенията, понякога този лост за задействане на ръчната спирачка се заменя с педал, разположен вляво от съединителя, нещо много разпространено в САЩ, а в други случаи може дори да бъде дръжка на централната конзола, като като Citroën GS. Може да се приложи и към предните колела вместо към задните, както при много Citroën, Saab 900 и някои Subaru, например.

Единичен състезателен главен цилиндър

Двоен главен цилиндър Jeep Grand Cherokee

Главен цилиндър

Главният цилиндър е сърцевината на спирачната система, тъй като свързва системата за управление (педала) с шублерите (статора), усилвайки спирачната сила. Както вече видяхме със закона на Паскал, той ще усили спирачната сила, тъй като диаметърът му е по-голям от изходните тръби, които достигат до буталата, разположени в спирачните апарати. В зависимост от това как е нашата спирачна система, ще бъде избран определен диаметър, който да отговаря на проектните параметри.

Работата му е много проста. Най-основният има бутало вътре, което от една страна получава силата, която прилагаме върху спирачката, а от друга изтласква спирачната течност, която изпраща през изхода си. В горната част е резервоарът за спирачна течност, който предотвратява навлизането на въздух във веригата.

В най-често срещаните системи главният цилиндър е двоен в тандем с два независими изхода. В древни времена това е било направено, за да се раздели веригата между предните и задните спирачки, тоест единият изход е отишъл към предните апарати, а другият е отишъл към задните. Но в момента той се използва като излишна система, изпращаща спирачната сила към хидравличния агрегат ABS/ESP.

Резервоар със сензор и главен цилиндър (вляво), резервоар с две камери (вдясно отгоре) и два независими резервоара (вдясно отдолу)

Резервоар за спирачна течност

Резервоарът за спирачна течност е може би най-видимата част от спирачната система, тъй като винаги е разположен в най-високата част на капака на двигателя, която обикновено е най-близо до таблото. Обикновено има жълта капачка и резервоарът обикновено е направен от полупрозрачна пластмаса, така че лесно да виждаме нивото.

Обикновено има два изхода в долната си част, които се свързват с всеки от цилиндрите, които има главният цилиндър, както и сензор за предупреждение за ниско ниво на съдържащата се в него спирачна течност. Вътре обикновено има междинно отделение, което отделя всеки от изходите към тандемните цилиндри, но не го разделя напълно, като двете части споделят една и съща спирачна течност.

Функцията му е двойна. От една страна, той трябва да предотвратява навлизането на въздух във веригата, като гарантира, че винаги има налична течност за главния цилиндър, дори при интензивни странични или надлъжни ускорения. И от друга страна, той действа като редуктор на налягането, тъй като при спиране придвижваме течността към буталата на спирачните апарати и когато спрем да го правим, тази течност трябва да се върне в резервоара.

Спирачна течност

Спирачната течност е продукт, който трябва да отговаря на достатъчно характеристики, за да бъде ефективен в рамките на спирачната система. Сред тях трябва да се отбележи, че той не трябва да се свива, трябва да има нисък вискозитет, трябва да има смазваща и антикорозионна сила, висока точка на кипене и да не уврежда еластомери или гумени тръби.

За това различните организации създадоха стандарти, които определяха характеристиките, които трябва да притежава определена спирачна течност. През 1958 г. SAE - Обществото на автомобилните инженери - създава американския стандарт SAE J70 R1 и R2, който определя характеристиките, на които трябва да отговарят спирачните течности. От 1972 г. Министерството на транспорта на САЩ (DoT) популяризира стандартите DOT 3, DOT 4 и DOT 5 в спецификацията FMVSS 116. Обикновено по-високите номера са по-нови и с по-добри функции. От своя страна ISO - Международната организация по стандартизация - създаде стандарт 4925, който се основава на стандарта SAE J1703, който се появи през 1978 г.

За автомобили обикновено се използват DOT 3, DOT 4 и DOT 5.1, докато за военната индустрия се използва DOT 5, базиран на силикони. Има специална течност, LHM, която само Citroën използва в своите превозни средства с хидропневматично окачване, тъй като окачването споделя верига със спирачната течност. Тази LHM течност, която той използва, е масло от минерален произход.

Като цяло резервните части за която и да е система за активна безопасност в нашето превозно средство, включително гуми, не трябва да се оскъпяват. Смяната на спирачната течност на всеки две години може да избегне странното плашене

Поради топлината, генерирана от налягането, е много важно спирачната течност да издържа на много високи температури, без да достигне кипене, тъй като това би генерирало газови мехурчета, които биха премахнали ефективността на спирачната верига.

Важен момент е, че спирачната течност е хигроскопична, тоест абсорбира вода и влага с течение на времето, което намалява нейната ефективност, понижавайки точката на кипене. Ето защо той трябва да се променя, когато производителят определя, обикновено на всеки две години, въпреки че смятаме, че той продължава да спира същото.

По-долу имате обобщена таблица с характеристиките и стандартите за всеки тип спирачна течност.

DOTSAEISO Състав Точка на сухо кипене (ºC) Точка на мокро кипене (ºC) Максимален вискозитет (mm 2/s)
3J17034925 клас 3Полигликол2051401500
LHM + (PSA)--Минерално масло2301551800
4J17044925 клас 4Полигликол2492491200
5J17054925 Клас 5Силикон260180900
5.1J17054925 Клас 5-1Полигликол260180900

Диаграма на налягането на регулируем пропорционален клапан