Назначение и требования к тормозным системам
Тормозная система предназначена для снижения скорости движения и
полной остановки (экстренной) автомобиля, а также для удержания на
месте неподвижно стоящего автомобиля.
Процесс торможения движущегося автомобиля заключается в создании
искусственного сопротивления этому движению. Обычно уменьшение  
скорости автомобиля вплоть до полной его остановки осуществляется путем
создания тормозных спя в контакте колес с дорогой, направленных в  
сторону, противоположную движению. Тормозные силы необходимы и для
удерживания автомобиля на месте. Тормозная сила создается путем  
торможения колеса специальным, обычно фрикционным, устройством —  
тормозным механизмом. Наиболее высокая эффективность торможения  
требуется в экстренных случаях. Именно на это должна быть рассчитана  
тормозная система, хотя они составляют не более 1—3 % от общего числа
использования тормозной системы.
Требования, предъявляемые к тормозной системе:
1. Высокая эффективность — оценивается расстоянием, пройденным
автомобилем за время торможения (тормозным путем), и обеспечивается
небольшим временем срабатывания тормозной системы, достаточной  
величиной тормозных моментов и правильным распределением тормозных сил
между передними и задними колесами.
2. Обеспечение устойчивости автомобиля при торможении —  
достигается, в частности, путем синхронности срабатывания тормозных  
механизмов и равенства тормозных сил по бортам автомобиля.
3. Высокая стабильность тормозных моментов, обеспечивающая  
выполнение предыдущих требований.
4. Обеспечение пропорциональности между управляющим усилием  
водителя и тормозным эффектом на всех режимах торможения и расторма-
живания.
5. Удобство управления — по действующим нормам расчетное  
замедление автомобиля должно обеспечиваться при усилии водителя на педаль
тормозной системы, не превышающем 500 Н для легковых и 700 Н для
грузовых автомобилей.
6. Повышенная надежность; так как тормозная система играет  
определяющую роль в обеспечении активной безопасности автомобиля, должно
быть гарантировано сохранение работоспособности ряда его элементов в
течение всего срока службы автомобиля, независимо от условий его  
эксплуатации.

Структура тормозных систем
Согласно Правилам № 13 ЕЕК ООН «Единообразные предписания,  
касающиеся официального утверждения тормозных свойств транспортных
средств» и выполнению тормозной системой указанных выше требований,
автомобиль должен иметь несколько тормозных систем (тормозной  
системой автомобиля называется совокупность устройств, предназначенных для
осуществления того или иного вида торможения), а именно:
• рабочую тормозную систему;
• стояночную тормозную систему;
• запасную тормозную систему;
• вспомогательную тормозную систему.
Рабочая тормозная система позволяет водителю снижать скорость  
движения автомобиля и останавливать его при обычном режиме эксплуатации.
Запасная тормозная система позволяет водителю уменьшать скорость
движения автомобиля и останавливать его при неисправности рабочей  
тормозной системы. С целью упрощения конструкции отдельная (автономная)
запасная система практически не применяется. Обычно ее роль выполняют
оставшиеся исправные части (контуры привода) рабочей тормозной  
системы или специальным образом спроектированная стояночная тормозная
система. Часто на больших автомобилях для повышения надежности  
используют одновременно оба указанных технических решения.
Стояночная тормозная система позволяет удерживать автомобиль в
неподвижном состоянии на наклонной поверхности и при отсутствии  
водителя.
Вспомогательная тормозная система предназначена для длительного
поддержания постоянной скорости, в основном на затяжных спусках.  
Используемые в остальных тормозных системах фрикционные тормозные  
механизмы при длительной работе перегреваются и резко снижают  
эффективность торможения. Поэтому на некоторых типах автомобилей  
(автобусы, грузовые автомобили большой грузоподъемности) для поддержания
безопасной скорости на длительных спусках применяют вспомогательные
механизмы, так называемые тормоза-замедлители.
Автоматическая тормозная система — оборудование, автоматически  
затормаживающее прицеп при его случайном отделении от тягача.
Антиблокировочная система (АБС) — часть рабочей тормозной  
системы, которая предотвращает блокировку одного или нескольких колес при
торможении автомобиля. Управление силами торможения на колесах  
осуществляется на основе данных датчиков, контролирующих скорость  
вращения каждого колеса.
Каждая тормозная система включает в себя следующие механизмы:
• тормозной привод;
• тормозные механизмы;
• усилитель тормозного привода (для гидравлического привода).
Привод тормозного механизма. Функциями привода тормозного  
механизма являются передача энергии от источника к исполнительным элементам,
ее дозирование для обеспечения торможения с необходимой интенсивно-
стью и правильное распределение энергии между тормозными механизмами
разных колес. Приводы тормозных механизмов различают по виду  
используемой в них энергии. Они бывают механическими, гидравлическими,  
пневматическими, гидропневматическими, а также электропневматическими.
Исполнительными элементами привода называют устройства,  
преобразующие давление используемого в приводе рабочего тела в приводную
силу, предназначенную для приведения в действие тормозных механизмов.
Тормозным механизмом называется устройство, служащее для  
непосредственного искусственного сопротивления движению автомобиля. Для всех
тормозных систем, исключая вспомогательную, роль тормозного  
механизма выполняют фрикционные устройства с регулируемым моментом  
трения, создаваемым между вращающимися и неподвижными частями  
тормозных механизмов.

Приводы тормозных механизмов
Для обеспечения возможности торможения в случае отказа какого-либо
элемента рабочей тормозной системы привод тормозного механизма  
разделяют на независимые контуры, каждый из которых в случае отказа другого
автоматически выполняет функцию запасной тормозной системы. Схемы
образования независимых контуров могут быть различны, и  
эффективность торможения каждого из оставшихся контуров различна.
1. Один контур обслуживает тормозные механизмы передних колес, а
другой — задних (простейший случай).
2. Один контур обслуживает тормозные механизмы переднего левого и
заднего правого колес, а другой — переднего правого и заднего левого  
колес (диагональные контуры).
3. Один контур обслуживает тормозные механизмы всех передних и
задних колес (большой контур), другой — тормозные механизмы передних
колес (малый контур).
4. Один контур обслуживает тормозные механизмы передних колес и
правое заднее, а другой — передние колеса и левое заднее (L-образный
контур).
5. Один контур обслуживает тормозные механизмы передних и задних
колес, другой — также обслуживает тормозные механизмы передних и  
задних колес.
Наилучшими свойствами обладает последняя схема — схема разделения
на контуры, предусматривающая полное сохранение тормозных качеств в
случае отказа одного из контуров рабочей тормозной системы. Такая схема
сложна и применяется в основном на дорогих легковых автомобилях.

Механический привод тормозных механизмов
Механический привод тормозных механизмов был первым приводом
автомобиля. Он прост по конструкции, не нуждается в преобразователе
энергии, так как педаль или рычаг управления являются его частью.
К недостаткам механического привода следует отнести:
• трудность одновременного торможения всех колес и необходимого
распределения тормозного усилия;
• частые регулировки;
• низкий КПД (0,4—0,6).
Из-за указанных недостатков в настоящее время механический привод
применяется ограниченно и в основном в стояночных тормозных системах
благодаря неоспоримому своему преимуществу, заключающемуся в  
способности сохранять заданное усилие практически неограниченно долго, в
отличие от гидравлических и особенно пневматических приводов, в  
которых давление рабочего тела постепенно снижается вследствие его утечек.
Механический привод представляет собой систему рычагов, тяг,  
валиков, тросов, через которые усилие от педали или рычага управления  
передается к тормозным механизмам.
Механический привод стояночной тормозной системы легковых  
автомобилей состоит из рычага с кнопкой, зубчатого сектора с  
собачкой, уравнительного рычага, тяг (троса), рычага привода кололок  
задних колес.

Гидравлические приводы тормозных механизмов
Гидравлические приводы тормозных механизмов автомобилей (начало
применения 1910— L915 гг.) гидростатические, в них передача энергии  
осуществляется жидкостью под давлением. Принцип действия гидростатиче-
ского привода основан на свойстве не сжимаемости жидкости,  
находящейся в покое, способности передавать создаваемое в любой точке давление
одинаково всем точкам замкнутого объема жидкости.
Гидравлический привод (рис. 149) применяется в качестве привода  
рабочей тормозной системы легковых автомобилей и грузовых автомобилей
малой и средней грузоподъемности.
Преимущества гидравлического привода:
• одновременность торможения всех колес (в принципе) и желаемое
распределение тормозных сил;
• высокий КПД — 0,9 и выше при нормальной температуре  
окружающей среды;
• малое время срабатывания (экстренное торможение — 0,1 с);
• простота конструкции и удобство компоновки.
Недостатки гидравлического привода:
• невозможность получения большого передаточного числа;
• выход из строя при местном повреждении;
• невозможность продолжительного торможения (большое давление,
нагрев тормозных накладок приблизительно до 500 °С);
• снижение КПД при низких температурах (увеличивается вязкость
тормозной жидкости).

Пневматический привод
Основным недостатком гидравлических приводов является  
ограниченность приводных сил, действующих на колодки тормозных механизмов.
В приводах, не имеющих усилителя, величина приводных сил  
лимитируется физическими возможностями человека. Гидравлические приводы, снаб-
женные усилителями, позволяют получить несколько большие тормозные
моменты, но их возможности ограничены. В усилителях, использующих
разницу атмосферного и пониженного давления, из-за относительно  
небольшой величины этой разницы приходится увеличивать диаметр силовой
диафрагмы, что влечет за собой увеличение размеров усилителя.  
Пространство, которое может быть отведено для усилителя, ограничено.

Тормозные механизмы
Исполнительными элементами привода называются устройства,  
преобразующие давление используемого в приводе рабочего тела в приводную
силу, предназначенную для приведения в действие тормозных механизмов.
Тормозным механизмом называют устройство, служащее для  
непосредственного создания искусственного сопротивления движению автомобиля.
Для всех тормозных систем, исключая вспомогательную, роль тормозного
механизма выполняют фрикционные устройства с регулируемым моментом
трения, создаваемым между вращающимися и неподвижными частями  
тормозных механизмов.
Фрикционные тормозные механизмы по виду вращающейся детали  
делятся на барабанные и дисковые; по типу неподвижной детали — на  
колодочные и ленточные. Наиболее распространены колодочные тормозные
механизмы.

Тормозные механизмы стояночной тормозной системы
В барабанном тормозном механизме стояночной тормозной системы
автомобиля ГАЗ-53-12 к задней стенке картера коробки
передач прикреплен тормозной щит. На нем установлены  
корпуса регулировочного и разжимного механизмов. С регулировочным меха-
низмом соединен сухарь, на который опираются нижние опоры тормозных
колодок. Верхние толкатели колодок опираются на два шарика,  
помещенных в канале разжимного стержня. Тормозной барабан прикреплен к
фланцу ведомого вала коробки передач.
В последнее время наметилась тенденция отказа от трансмиссионных
стояночных тормозных механизмов, так как на больших уклонах они  
недостаточно надежны, а в случае поломки карданной передачи вообще не
осуществляют торможения.
В настоящее время большинство грузовых автомобилей седельных  
тягачей не имеют отдельных тормозных механизмов для стояночной тормозной
системы, для этого используют отдельный привод на тормозные  
механизмы рабочей тормозной системы задних колес.

Усилители тормозных приводов
Для облегчения работы водителя при торможении и сокращения  
тормозного пути автомобиля в гидравлических тормозных приводах  
применяют усилители, которые для работы используют разряжение во впускном
трубопроводе двигателя.
Если данный усилитель расположен между тормозной педалью и
главным цилиндром, его называют вакуумным. Если усилитель включен
непосредственно в гидравлическую часть привода, его называют  
гидровакуумным.
Гидровакуумный усилитель  состоит из трех частей:  
гидроцилиндра, вакуумной камеры и клапана управления. В цилиндре  
гидровакуумного усилителя, соединенного с главным цилиндром, перемещается  
поршень с шариковым клапаном. Поршень связан с толкателем штифтом,  
который плотно прилегает к отверстию поршня, а с отверстием толкателя
образует некоторый зазор. В поршне выполнены прорезы для толкателя
клапана, представляющего собой плоскую скобу с шипом на конце,  
которая может перемещаться относительно поршня на небольшую величину.
В цилиндре установлены перепускной клапан для выпуска воздуха и  
штуцер для подсоединения трубопроводов. Перемещение поршня ограничено
упорной шайбой со стороны вакуумной камеры.

Двухконтурные тормозные приводы
Тормозные системы большинства легковых автомобилей состоят из  
рабочей тормозной системы, стояночной тормозной системы, запасной  
тормозной системы.
Рабочая тормозная система включает в себя:
• тормозной привод;
• тормозные механизмы;
• усилитель тормозного привода.
Тормозной привод легковых автомобилей гидравлический двухкон-
турный.
Контуры могут быть следующими:
• два передних колеса и два задних;
• диагональный — переднее левое, правое заднее колесо и переднее
правое, заднее левое;
• большой и малый — передние и задние колеса и только передние;
• L-образный — два передних колеса, правое заднее и два передних
колеса, левое заднее.
Тормозной привод включает в себя тормозную педаль, главный  
цилиндр, трубопроводы, регулятор давления (регулятор тормозных сил),  
колесные рабочие тормозные цилиндры.
Тормозные механизмы задних колес — барабанно-колодочного типа,  
передних колес — дисковые.
Усилитель тормозного привода вакуумный.
Стояночная тормозная система включает в себя тормозной привод и
тормозные механизмы.
Тормозной привод состоит из рычага управления с рукояткой и кнопкой,
кронштейна с зубчатым сектором и собачкой, тяги рычага, уравнительного
рычага, троса с направляющей, регулировочного эксцентрика, приводного
рычага колодок, выключателя контрольной лампы.
В качестве тормозных механизмов используются тормозные механизмы
рабочей тормозной системы задних колес.
Запасная тормозная система — используется один из контуров рабочей
тормозной системы и стояночная тормозная система.

Многоконтурные тормозные приводы
Многоконтурные тормозные приводы обеспечивают современные  
требования безопасности движения автомобиля. Многоконтурный тормозной
привод с независимой работой каждого контура применяется на  
автомобилях марок «КамАЗ», «ЗИЛ», «МАЗ» и различных автобусах. В тормозных
системах этих автомобилей много общего, как в назначениях отдельных
контуров, так и в используемых приборах.
Тормозная система автомобиля КамАЗ-5320 включает в себя:
• рабочую тормозную систему;
• стояночную тормозную систему;
• запасную тормозную систему;
• вспомогательную тормозную систему;
• систему аварийного растормаживания;
• выводы для питания сжатым воздухом прицепов и полуприцепов.
В тормозной системе имеется пять независимых контуров:
• контур привода рабочей тормозной системы передних колес;
• контур привода рабочей тормозной системы колес задней тележки;
• контур привода стояночной и запасной тормозных систем;
• контур привода вспомогательной тормозной системы и других  
потребителей сжатого воздуха;
• контур аварийного растормаживания тормозного механизма  
стояночной тормозной системы.

Приборы тормозного пневмопривода.
Аппараты подготовки и хранения сжатого воздуха
В пневматических приводах рабочим телом является воздух, сжатие  
которого производится компрессором.
Компрессор — двухцилиндровый поршневого типа установлен
на переднем торце задней крышки блока картера, имеет шестеренчатый
привод. Воздух в компрессор через пластинчатые впускные клапаны  
поступает из воздухоочистителя, а сжатый воздух вытесняется в пневмосистему
через пластинчатые нагнетательные клапаны, расположенные в головке
цилиндров компрессора.
Регулятор давления сжатого воздуха, поступающего от  
компрессора. При возрастании давления до 0,75 МПа регулятор сообщает
пневмоцилиндры с окружающей средой и подача воздуха прекращается, а
при падении давления до 0,65 МПа сжатый воздух вновь поступает в пнев-
мосистему. При давлении в системе менее 0,7 МПа воздух из компрессора
поступает в регулятор, проходя через фильтр в кольцевой канал и через  
обратный клапан в пневмосистему. Часть воздуха одновременно поступает в
подпоршневую полость следящего поршня.

Приборы управления подачей воздуха
Двухсекционный тормозной кран служит для управления  
механизмами рабочей тормозной системы автомобиля и комбинированным
приводом тормозных механизмов прицепа.
При торможении усилие от тормозной педали передается через упругий
элемент крана на ступенчатый поршень, который, перемещаясь вниз,  
закрывает выпускное отверстие клапана, отсекая вывод контура тормозных
механизмов от окружающей среды. При движении верхнего поршня вниз
сжатый воздух поступает в контур рабочих тормозных механизмов колес
задней тележки. Действие сжатого воздуха и пружины ступенчатого  
верхнего поршня снизу уравновешивает силу, приложенную к тормозной педали.
При повышении давления в выводе в контур задней тележки, сжатый
воздух по каналу проходит в полость над ускорительным поршнем и,  
перемещая его вниз, заставляет перемещаться ступенчатый нижний  
поршень, который вначале закрывает выпускное отверстие клапана,  
перекрывая вывод в окружающую среду, а затем открывает этот клапан,  
обеспечивая поступление сжатого воздуха через вывод в тормозные камеры
передних колес.

Защитные устройства пневматических приводов
Двойной защитный клапан служит для распределения  
поступающего из компрессора сжатого воздуха по двум контурам и  
поддержания давления в одном контуре при повреждении другого.
Сжатый воздух из компрессора, пройдя регулятор давления и  
предохранитель от замерзания, поступает в центральную полость и, отжав два  
плоских клапана, через вывод проходит в контур вспомогательной тормозной
системы, и одновременно, через другой вывод, — в контур стояночной и
запасной тормозных систем тягача и прицепа.
Если в одном из контуров, допустим, соединенным с правым  
выводом, произошла утечка воздуха, то центральный поршень вместе с  
правым пластинчатым клапаном под действием давления в левом выводе  
переместится вправо и прижмется к упорному поршню (клапан при этом
остается закрытым). Как только давление в центральной полости будет
больше усилия пружины первого упорного поршня, правый пластинчатый
клапан отойдет от центрального поршня и избыточный воздух выйдет в
негерметичный контур. То же самое произойдет в случае повышенного
расхода воздуха в одном из контуров. При повреждении одного из  
контуров двойной защитный клапан поддерживает в другом контуре давление
0,52-0,54 МПа.

Исполнительные механизмы пневматических
тормозных приводов
Тормозная камера является основным исполнительным  
механизмом пневматических тормозных приводов. Мембрана такой камеры  
закреплена между крышкой и корпусом с помощью хомута. При подаче  
воздуха через штуцер мембрана прогибается и передает усилие через шток и
движение рычажно-кулачковому устройству, связывающему шток камеры с
тормозными колодками. Отверстия в корпусе камеры служат для выпуска и
впуска воздуха из нее при перемещении мембраны.
Тормозная камера привода тормозных механизмов колес задней  
тележки имеет пружинный энергоаккумулятор. Сама тормозная камера является
составной частью контура привода рабочей тормозной системы задней  
тележки, а энергоаккумулятор входит в контур привода стояночной и  
запасной тормозных систем. Работа стояночного и запасного тормозных  
механизмов происходит при обратном действии, т. е. при подаче в  
энергоаккумулятор сжатого воздуха осуществляется растормаживание, а при выпуске
воздуха — затормаживание колес.

Антиблокировочные системы
К недостаткам регуляторов тормозных сил следует отнести их  
неспособность реагировать на изменение величины коэффициента сцепления
колеса с дорогой.
Антиблокировочные системы (АБС) легковых автомобилей представляют
собой системы, оснащенные устройствами управления с обратной связью,
которые предотвращают блокировку колес во время торможения и  
сохраняют управляемость и устойчивость по курсу автомобиля. Основными
компонентами АБС являются:
• гидромодулятор;
• датчики скорости вращения колес;
• электронный блок управления.

Компоненты ЛБС
Датчики скорости вращения колес. Кольцо для возбуждения импульсов
устанавливается на ступице колеса и генерирует импульсы напряжения в
датчике скорости вращения колеса, когда оно начинает вращаться.  
Частота импульсов пропорциональна скорости вращения колеса. Датчик  
скорости вращения колеса удерживается в его установочном отверстии  
пружинной муфтой. Во время первой установки на автомобиле он  
устанавливается напротив кольца импульсов. Зазор в подшипнике колеса и упругие
деформации оси автоматически фиксируют правильное положение  
датчика относительно кольца. В зависимости от диаметра кольца воздушный  
зазор между ним и датчиком может быть в пределах нескольких миллимет-
ров. Если зазор становится чрезмерным, блок управления отключает
управление этого колеса.
Электронный блок управления (ЭБУ). Входные каскады блока ЭБУ  
преобразуют сигналы от датчиков скорости вращения колес в сигналы  
требуемой формы (в форме меандра). Скорость вращения колес вычисляется
микропроцессором на основе частоты сигналов. При известной скорости
движения и отдельных скоростей вращения колес может быть подсчитано
скольжение каждого колеса. Если колесо имеет тенденцию к блокировке,
то такое значение вычисляется на основе показателей ускорения и  
скольжения колеса. Микропроцессор подпитывает посредством выходных  
каскадов блока ЭБУ соленоиды клапанов модуляции давления, которые
управляют давлением в отдельных тормозных цилиндрах колес.
Блок ЭБУ содержит обширную программу определения  
неисправностей в пределах действия всей системы АБС (датчики скорости вращения
колес, блок ЭБУ, клапаны модуляции давления, электрическая проводка).
При обнаружении отказа с помощью блока ЭБУ отключается  
неисправная часть системы и вырабатывается код, связанный с подробной  
регистрацией неисправности. Этот код может быть затем считан в ремонтной
мастерской.
Модулятор давления. Одноканальные модуляторы давления  
выполняются как релейными, так и нерелейными. Релейные клапаны  
устанавливаются на полуприцепах и прицепах. Стандартная тормозная система для
прицепа часто содержит релейные клапаны, которые могут быть заменены
релейными клапанами АБС. Во всех других типах транспортных средств,
т. е. в автобусах, грузовых автомобилях и седельных автопоездах, а также в
прицепах и автомобилях специального назначения используются  
нерелейные клапаны АБС. Оба типа клапанов управляются клапанами типа 3/2
(трехлинейными двухпозиционными).
Следовательно, нерелейные клапаны управляют диафрагменными  
клапанами типа 2/2, которые имеют достаточно большее поперечное сечение.
В релейных клапанах пилотные клапаны оказывают влияние на давление в
управляющей камере клапана. С помощью блока ЭБУ передается  
управляющее воздействие на пилотные клапаны с целью достичь требуемых  
режимов поддержания или уменьшения давления. При выключенных  
пилотных клапанах создается режим увеличения давления.
Когда осуществляется обычное торможение (без вмешательства АБС,
т. е. при отсутствии тенденции блокировки колеса), воздух течет через  
модуляторы давления свободно в обоих направлениях.

Тормозные системы с замедлителем
Вспомогательные тормозные системы. Колесные тормозные  
механизмы, используемые в легковых и грузовых автомобилях, не предназначены
для обеспечения длительного торможения (например, при движении  
автомобиля на спуске), когда тормозные механизмы могут перегреться, что  
вызовет уменьшение тормозного эффекта. В экстренных случаях это может
привести к полному отказу тормозной системы. Поэтому автомобили с
большой полной массой стали чаще оснащать неизнашивающимися  
вспомогательными тормозными системами в дополнение к обычным колесным
тормозным механизмам. Такая система должна быть независимой от  
колесных тормозных механизмов, а также должна учитывать ограничения
скорости движения. Это уменьшает изнашивание колесных тормозных  
механизмов, а также повышает комфорт при торможении.
Вспомогательная тормозная система (моторный тормоз) автомобиля
марки «КамАЗ» работает следующим образом. При нажатии на кнопку
пневмокрана сжатый воздух, подведенный к крану, подается в два пневмо-
цилиндра, штоки которых связаны с рычагами валов заслонок в  
выпускных трубопроводах двигателя, и в пневмоиилиндр, шток которого связан с
рейкой топливного насоса высокого давления. Двигатель переводится в
компрессорный режим работы, так как отключается подача топлива в  
цилиндры, и одновременно перекрываются выпускные трубопроводы. В  
результате в системе выпуска отработавших газов образуется  
противодавление, которое должно преодолеваться каждым поршнем двигателя во время
такта выпуска.
Моторный тормоз способен создать достаточно большой тормозной
момент (при наличии выхлопных заслонок) при включении низших  
передач. Ввиду своей простоты и дешевизны, несмотря на относительно  
невысокую эффективность, моторный тормоз применяется гораздо шире других
типов (гидравлических и электрических) тормозов замедлителей.