Рычаг и усилитель. Педаль умножает усилие в 3,6 раза, вакуумный усилитель — ещё в 7 раз. 145 Н ногой превращаются примерно в 3,7 кН на поршне главного цилиндра — дальше запас разрежения исчерпан, и сила растёт только от ноги.
Давление в цилиндре. Давление = сила / площадь: 3,7 кН / 3,87 см² ≈ 95 бар. Жидкость почти не сжимается, поэтому то же давление сразу оказывается во всех суппортах.
Две диагонали. Тандемный цилиндр питает два независимых контура крест-накрест. Если один потёк, второй тормозит одним передним и одним задним колесом, и машину не разворачивает.
ABS держит колесо на грани. Максимальное сцепление — при проскальзывании 10–20 %. Когда колесо начинает блокироваться, клапаны 5–15 раз в секунду сбрасывают и снова подают давление, и колесо продолжает вращаться и рулиться.
Детали в модели «Гидропривод тормозов и ABS»
Педаль тормоза. Рычаг с отношением плеч 3,6: усилие ноги 100 Н превращается в 360 Н на штоке усилителя. Свободный ход 5–6 мм, полный ход при торможении 70–90 мм.
Вакуумный усилитель. Корпус Ø254 мм разделён диафрагмой. Спереди всегда разрежение из впускного коллектора (0,6–0,8 бар), при нажатии клапан впускает воздух в заднюю камеру. Перепад давит на диафрагму (рабочая площадь около 0,045 м²) и добавляет до 3,1 кН: на выходе в 7 раз больше силы на штоке от педали.
Главный тормозной цилиндр. Тандемный цилиндр Ø22,2 мм: два поршня один за другим, каждый питает свою диагональ. Давление = сила на штоке / 3,87 см²: 4 кН дают около 100 бар.
Бачок тормозной жидкости. Питает обе камеры цилиндра через компенсационные отверстия. Разделён перегородкой, чтобы при утечке в одном контуре во втором осталась жидкость. Датчик уровня включает лампу.
Тормозные трубки и шланги. Стальные трубки Ø4,75 мм по днищу и гибкие шланги у колёс. Две диагонали: переднее левое + заднее правое и переднее правое + заднее левое. Рабочее давление до 150–180 бар.
Гидроблок ABS. Алюминиевый блок с 8 клапанами, двумя аккумуляторами и насосом с электромотором, сверху — электронный блок. На каждое колесо: впускной клапан (открыт без тока) и выпускной (закрыт без тока).
Датчик скорости колеса. Магнитный датчик в 0,5–1 мм от зубчатого (или магнитного) кольца. 48 зубьев на оборот: на 60 км/ч около 410 импульсов в секунду. По ним блок ABS видит, что колесо начинает блокироваться.
Впускной клапан ABS. Электромагнитный клапан, открыт без тока. Пропускает жидкость от главного цилиндра к колесу; закрывается, чтобы удержать давление в суппорте и не дать ему расти.
Выпускной клапан ABS. Закрыт без тока. Открывается на несколько миллисекунд и сбрасывает давление из суппорта в аккумулятор низкого давления, откуда насос возвращает жидкость к главному цилиндру.
Задающее кольцо. Зубчатое кольцо на приводе или ступице, 48 зубьев. Сейчас часто вместо него магнитный пояс в уплотнении подшипника.
Колёсный тормоз. Упрощённый суппорт: впереди поршень Ø57 мм, сзади Ø38 мм. На 100 бар передний даёт около 2200 Н·м, задний — 860 Н·м (колодки μ 0,38, эффективный радиус переднего диска около 112 мм; в модели тормозного узла колеса диск крупнее и колодки μ 0,4 — там около 2500 Н·м).
Показ по шагам
Нога и рычаг. Педаль — рычаг с отношением 3,6: 100 Н ногой дают 360 Н на штоке. Дальше шток толкает клапан вакуумного усилителя.
Усилитель. Спереди диафрагмы всегда разрежение. Клапан впускает воздух в заднюю камеру (оранжевая), перепад давит на диафрагму (около 0,045 м²), и на выходе сила в 7 раз больше, чем на штоке от педали.
Два поршня — две диагонали. Первичный поршень давит жидкость в своей камере, она двигает вторичный поршень. Давление в обеих камерах одинаковое: сила на штоке / 3,87 см².
По трубкам к колёсам. Цвет трубок — давление. Переднее левое и заднее правое колёса питает один контур, переднее правое и заднее левое — другой. Задним колёсам давление ограничено.
Лёд: работает ABS. На льду колесо блокируется уже на 10 бар. ABS закрывает впускной клапан, открывает выпускной, насос возвращает жидкость. Время замедлено в 10 раз: смотрите цикл «сброс — удержание — ступенчатая подача».
Без ABS. Отключаем ABS: колесо встаёт и скользит, сцепление падает, руль не работает. Тормозной путь на льду длиннее.
Что ломается и как это проявляется
Воздух в системе. Признаки: педаль «ватная»: первые сантиметры проваливается почти без сопротивления, потом твердеет. Ход заметно больше обычного, при повторных быстрых нажатиях педаль становится выше. Что проверить: уровень жидкости, дату замены (каждые 2–3 года). Прокачать тормоза начиная с самого дальнего колеса; для блока ABS — по процедуре с тестером. Проверить, откуда взялся воздух: пустой бачок, замена шланга.
Подсос воздуха в усилитель. Признаки: педаль стала тугой, чтобы затормозить, нужно давить в 3–4 раза сильнее. Иногда слышно шипение под панелью, холостой ход неровный. Что проверить: на заглушенном двигателе нажать педаль 5 раз, держать и завести мотор — педаль должна чуть провалиться. Шланг и обратный клапан, герметичность усилителя (педаль не должна подниматься в течение 30 с после остановки двигателя).
Утечка внутри главного цилиндра. Признаки: на светофоре держите педаль, а она медленно опускается. Снаружи всё сухо, уровень в бачке не падает. После отпускания и нового нажатия педаль снова высокая. Что проверить: держать педаль усилием 200–300 Н 15–30 с на работающем двигателе: она не должна опускаться. Исключить внешние течи. Цилиндр меняют или ставят ремкомплект манжет.
Течь в одном контуре. Признаки: педаль уходит заметно глубже и только потом упирается. Тормозной путь растёт почти вдвое, загорается лампа уровня жидкости, на колесе или под машиной мокрое пятно. Что проверить: уровень в бачке, подтёки на трубках, шлангах, штуцерах. Не ездить: тормозная сила вдвое меньше. После ремонта прокачать.
Отказ датчика скорости. Признаки: горит лампа ABS (иногда ещё и «BRAKE» — если отключилось и распределение усилий, например при отказе двух датчиков). Тормоза работают, но на скользком колёса блокируются, машина не слушается руля. Что проверить: код ошибки сканером, сопротивление или сигнал датчика, провод и разъём, зазор до кольца, чистоту кольца и датчика.
Упрощения модели
Колёса показаны гораздо ближе к блоку ABS и цилиндру, чем в машине; размеры самих узлов настоящие.
«На дороге» автомобиль замедляется на ту величину, которую дают четыре колеса, и останавливается; после отпускания педали водитель снова разгоняется до заданной скорости. «На стенде» ролики держат скорость постоянной: так виден установившийся цикл ABS, а тормозной путь в тексте посчитан по текущему замедлению.
Корпус блока ABS показан прозрачным, каналы и клапаны — схематично. Нет электронного усилителя экстренного торможения и системы курсовой устойчивости.
Пузырьки воздуха и зазор у изношенной манжеты показаны крупнее, чем в жизни: под давлением 100 бар пузырёк сжимается в 100 раз по объёму, в модели он уменьшается заметно меньше, чтобы его было видно. Пока в системе воздух, трубки от цилиндра к блоку ABS показаны полупрозрачными, чтобы были видны пузырьки внутри.
Модель шины упрощена: одна кривая «сцепление — проскальзывание» для каждого покрытия.
Связанные узлы и детали
Модель показывает принцип работы. Геометрия и режимы упрощены для обучения.