Главный тормозной цилиндр: простой, но важный узел

Главный цилиндр: его назначение и функции

В процессе торможения происходит непосредственное воздействие водителя на педаль тормоза, которое передается на поршни главного цилиндра. Поршни, воздействуя на тормозную жидкость, приводят в действие рабочие тормозные цилиндры. Из них, в свою очередь, выдвигаются поршни, прижимающие тормозные колодки к барабанам или дискам. Работа главного тормозного цилиндра основана на свойстве тормозной жидкости не сжиматься под действием внешних сил, а передавать давление.

Главный цилиндр выполняет следующие функции:

• передача механического усилия с педали тормоза с помощью тормозной жидкости к рабочим цилиндрам;
• обеспечение эффективного торможения автомобиля.

Принцип работы

Одноконтурные ГТЦ, где имелся всего один поршень, уже не встречаются в автомобилях, поэтому рассматривать стоит лишь двухконтурный. Он отличается наличием двух поршней, каждый из которых отвечает за давление в своей ветке системы.

Таким образом тормоза дублируются, чего требует обеспечение безопасности. Если возникнет утечка жидкости, то оставшаяся в исправности ветка позволит остановить машину без применения стояночного тормоза и прочих аварийных приёмов.

Первый поршень непосредственно соединён со штоком педали. Начав движение вперёд, он перекрывает перепускные и компенсационные отверстия, после чего усилие через объём жидкости будет сразу же передано на колодки первого контура. Они прижмутся к дискам или барабанам, и начнётся замедление с помощью сил трения.

Взаимодействие со вторым поршнем производится через короткий шток с возвратной пружиной и жидкость первого контура. То есть поршни соединяются последовательно, отсюда такие ГТЦ и получили название тандемных. Поршень второго контура работает аналогично на свою ветку системы.

Обычно рабочие колёсные цилиндры работают по диагонали, то есть в каждый контур подключено одно переднее и одно заднее колесо. Так сделано с целью в любом случае задействовать передние, более эффективные тормоза, хотя бы частично.

Но встречаются машины, в которых по конструкционным причинам один контур работает только на передние колёса, а второй на все четыре, для чего используются дополнительные наборы колёсных цилиндров.

Проверка и обслуживание ГТЦ

Ремкомплект ГТЦ для Ланоса

Главный тормозной цилиндр — необслуживаемая деталь. Хотя для его ремонта в случае износа резиновых уплотнителей может использоваться ремкомплект. Актуальность его применения определяют после оценки эффективности работы цилиндра и оценки изношенности компонентов после полной разборки.

Проверка ГТЦ осуществляется следующим образом.

1. Проверяются следы потеков или внешние повреждения корпуса.
2. Проверка герметичности тормозного цилиндра.
3. Проверяется зеркало цилиндра на отсутствие повреждений, раковин или овальной формы цилиндра.
4. Проверка зазора между поршнями и цилиндром на соответствие заводским параметрам.

Также для корректной работы ГТЦ нужна своевременная замена качественной тормозной жидкости (в среднем — раз в два года или каждые 60 000 км). Тормозная жидкость очень гигроскопична, поэтому со временем в ней появляются пузырьки воздуха, которые могут вызывать кавитацию и разрушение элементов цилиндра.

В процессе эксплуатации в жидкости появляются пыль, примеси, металлическая стружка, которые тоже способны вывести ГТЦ из строя

Поэтому важно менять тормозную жидкость вовремя и выбирать качественные продукты

Жидкость низкого качества приводит к разбуханию резиновых элементов и серьезному ухудшению работы ГТЦ!

Устройство главного тормозного цилиндра (ГТЦ)

Одним из самых важных устройств в конструкции автомобиля является главный тормозной цилиндр, который является сердцем всей тормозной системы авто. Функция ГТЦ заключается в том, что сила, которая появляется при нажатии водителем на педаль тормоза преобразуется в гидравлическое давление, которое и приводит в действие конечные элементы тормозной системы.

Можно также сказать, что ГТЦ это есть гидронасос. Этот гидронасос должен правильно распределять подачу тормозной жидкости к колесам для обеспечения равномерного торможения.

Главный тормозной цилиндр состоит из двух секций:

• для подачи жидкости в системы тормоза передних колес;
• для подачи жидкости в системы тормоза задних колес.

Если герметичность какой-либо секции нарушена, вторая обеспечит подачу жидкости к узлам срабатывания тормозов. В случае с заднеприводными машинами, секции эти распределяются по осям.

А1, А2 — компенсационные отверстия; Б1, Б2 — перепускные отверстия; В, Г, Д, Е — полости; 1 — корпус; 2 — трубка; 3 — соединительная втулка; 4 — бачок; 5 — защитные колпачок; 6 — датчик сигнализатора аварийного падения тормозной жидкости; 7 — упорное кольцо; 8 — наружная манжета; 9 — направляющая втулка; 10, 17 — поршни; 11 — стопорное кольцо; 12 — уплотнительное кольцо; 13 — шайба поршня; 14, 16 — манжеты; 15, 18 — упорные шайбы; 19 — пружина; 20 — пробка; 21 — болт держателя пружины; 22 — держатель пружины; 23 — пружина.

Основные важные элементы в конструкции главного тормозного цилиндра — это корпус, два поршня, возвратные пружины, бачок, стопорная шайба, резиновые прокладки.

Принцип работы главного тормозного цилиндра

При нажатии на педаль тормоза, поршень движется по цилиндру и перекрывает компрессионное отверстие, в результате чего, в первом контуре образуется давление, которое начинает воздействовать на второй контур (перемещает второй контур). Пустота, которая появилась после перемещения поршня, заливается тормозной жидкость. Пружина возвращает поршни в исходные положения.

Принцип работы главного тормозного цилиндра

Для замедления автомобиля , водитель осуществляет нажатие на педаль тормоза, которая передает усилие через шток на поршень первого контура главного цилиндра. В случае с вакуумным усилителем тормозов, на поршень воздействует шток усилителя. Поршень первого контура, перемещаясь вперед, перекрывает компенсационное отверстие и начинает создавать перед собой давление тормозной жидкости. За счет конструкции цилиндра, образовавшееся давление частично воздействует на рабочие цилиндры первого контура и перемещает поршень второго контура.

При перемещении вперед , поршень второго контура также перекрывает компенсационное отверстие и создает давление во втором контуре системы. Таким образом, при дальнейшем воздействии на педаль, поршни создают давление в обоих контурах, что обеспечивает работу всех тормозных цилиндров и торможение автомобиля. Полости за первым и вторым поршнем при их перемещениях заполняются тормозной жидкостью из резервуара через перепускные отверстия, что в свою очередь исключает завоздушивание и отказ тормозной системы.

После остановки автомобиля или окончания замедления, водитель прекращает воздействовать на педаль и поршни обоих контуров за счет возвратных пружин перемещаются на исходные позиции. При этом контуры через компенсационные отверстия начинают сообщаться с резервуаром, и давление тормозной жидкости выравнивается с атмосферным. В это время поршни рабочих тормозных механизмов также возвращаются в исходные позиции – колеса растормаживаются.

Как уже было сказано, при потере герметичности одного из контуров, второй будет работать с немного меньшей, но достаточной эффективностью. Например, при выходе из строя первого контура, толкатель вакуумного усилителя не встретив сопротивления, переместит первый поршень до контакта со вторым, который при перемещении создаст давление во втором контуре. При этом ход тормозной педали увеличится за счет отсутствия сопротивления в первом контуре.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

Подбор и покупка ГТЦ

Подбор ГТЦ лучше всего делать по VIN-коду автомобиля, хотя можно обойтись и маркой, моделью и типом мотора. Деталь не имеет различных вариантов на выбор, поэтому единственный параметр выбора — это производитель. Выбирайте надежные бренды, потому что работа ГТЦ критично важна для вашей безопасности. На сайте partreview.ru хорошие отзывы у продукции брендов TRW, ATE и LPR.

Как было сказано выше, иногда можно обойтись заменой деталей ремкомплекта ГТЦ. Но если изношен или поврежден сам корпус или компоненты не из ремкомплекта — главный тормозной цилиндр меняют целиком.

Связанные термины

• АБС (Антиблокировочная система)
• Вакуумный усилитель тормозов

Когда менять жидкость?

Вспомните школьный курс физики. Что происходит с жидкостью, когда она резко сжимается? Правильно, температура ее стремительно растет. Следовательно, изменяется и объем, и вязкость, и плотность. Другими словами, эта жидкость полностью меняет свои свойства. Чтобы этого не происходило, производители тормозных жидкостей и добавляют присадки. Они позволяют избавиться от негативного воздействия давления и улучшить охлаждение жидкости.

Как задняя тормозная система ВАЗ-2107, так и передняя работает под большим давлением. К сожалению, эти все присадки улетучиваются за пару лет эксплуатации автомобиля. Поэтому необходимо своевременно проводить замену, чтобы улучшить показатели системы. Исходя из этого, можно сказать, что замена жидкости в тормозной системе должна производиться как минимум раз в два года. При большем пробеге автомобиля можно увеличивать частоту замены.

Устройство механизма торможения

Тормозная система на современных авто может включать в себя 3 или 4 контура, выполняющих разные задачи. К ним следует отнести:

• Основной.
• Дублирующий.
• Стояночный (ручной, горный).
• Вспомогательный.

Рабочая система

Главную роль среди перечисленных систем играет основная (рабочая). Она используется непосредственно во время езды и предназначена для замедления ТС вплоть (при необходимости) до полной остановки. Существует два типа рабочих систем:

• Дисковая.
• Барабанная.

Специальные колодки в механизмах первого типа при нажатии педали сжимают диск с двух сторон, не давая ему вращаться и останавливая колесо. В системах второго типа колодки устанавливаются внутри колесного барабана. При надавливании на педаль они распирают его, препятствуя вращению колеса.

Дублирующий тормоз

Дублирующий механизм выполняет страховочную роль, вступая в работу при отказе основного. На одних моделях она полностью дублирует задние, а также передние тормоза, на других ее действие распределяется только на одну из частей (чаще всего на задние цилиндры). Иногда эта функция возлагается на ручной тормоз.

Стояночный механизм

Стояночный (горный, ручной) тормоз предназначен для обеспечения устойчивости машины на месте стоянки. Отпуская тормозную педаль, водитель отключает основную систему. Если площадка, выбранная для остановки, имеет даже незначительный уклон, авто может запросто покатиться, и не остановится, пока не упрется во что-либо на пути. «Чем-либо» может оказаться другой автомобиль, стенка здания или дерево, и тогда повреждения практически гарантированы. Дополнительной функцией ручника является удерживание машины на склоне, если она заглохла во время подъема. В этом случае для того, чтобы тронуться с места, водитель плавно отпускает сцепление, одновременно нажимая акселератор и опуская рычаг горного тормоза. При синхронном выполнении этих действий автомобиль назад не покатится.

Привод ручного тормоза ВАЗ 2106: 1 — чехол; 2 — передний трос; 3 — рычаг; 4 — кнопка; 5 — пружина тяги; 6 — тяга защелки; 7 — втулка; 8 — ролик; 9 — направляющая заднего троса; 10 — распорная втулка; 11 — оттяжная пружина; 12 — задний трос; 13 — кронштейн заднего троса

Вспомогательная система

Вспомогательные тормозные механизмы устанавливаются на крупногабаритные и тяжеловесные машины, используемые для перевозки различных грузов на дальние расстояния. Они позволяют частично разгрузить основную систему, когда автомобиль в течение достаточно длительного времени затормаживается на дорогах, проходящих по холмам или расположенным в горах.

Признаки выхода ГТЦ из строя

Есть несколько признаков проблем с ГТЦ.

1. Следы подтеканий тормозной жидкости. В первую очередь на вакуумном усилителе тормозов, расположенного непосредственно под тормозным цилиндром. Причина в износе воротничкового манжета низкого давления.
2. Слишком “мягкая” педаль тормоза говорит о том, что система разгерметизировалась и усилие педали не передается, потому что сжатие тормозной жидкости не происходит. Случается из-за износа манжет поршней или стенок самого ГТЦ, в результате чего он не может прокачать тормозную жидкость.
3. Педаль тормоза может подклинивать, когда засорения забили компенсационное отверстие ГТЦ.
4. Педаль тормоза может заедать, если заедают поршни ГТЦ. Причина — загрязнения, которые со временем появляются в тормозной жидкости. Именно поэтому ее нужно регулярно менять.
5. Педаль тормоза не возвращается, если возвратные пружины уже не могут вернуть поршни ГТЦ на место. Хотя возможны и физические повреждения самой педали.

Есть и косвенные признаки, одной из причин которых может быть неисправный ГТЦ. Среди них неравномерный износ колодок и увод автомобиля в сторону при торможении.

Барабанные и дисковые тормоза

Барабанный тормозной механизм (рис. 4) состоит из:

• тормозного щита,
• тормозного цилиндра,
• двух тормозных колодок,
• стяжных пружин,
• тормозного барабана.

Схема работы барабанного тормозного механизма

1 – тормозной барабан; 2 – тормозной щит; 3 – рабочий тормозной цилиндр; 4 – поршни рабочего тормозного цилиндра; 5 – стяжная пружина; 6 – фрикционные накладки; 7 – тормозные колодки

Тормозной щит жестко крепится на балке заднего моста автомобиля, а на щите, в свою очередь, закреплен рабочий тормозной цилиндр. При нажатии на педаль тормоза поршни в цилиндре расходятся и начинают давить на верхние концы тормозных колодок. Колодки в форме полуколец прижимаются своими накладками к внутренней поверхности круглого тормозного барабана, который при движении автомобиля вращается вместе с закрепленным на нем колесом. Торможение колеса происходит за счет сил трения, возникающих между накладками колодок и барабаном. Когда же воздействие на педаль тормоза прекращается, стяжные пружины оттягивают колодки на исходные позиции.

Преимущества барабанных тормозов:

• низкая стоимость, простота производства;
• обладают эффектом механического самоусиления. Благодаря тому, что нижние части колодок связаны друг с другом, трение о барабан передней колодки усиливает прижатие к нему задней колодки. Этот эффект способствует многократному увеличению тормозного усилия, передаваемого водителем, и быстро повышает тормозящее действие при усилении давления на педаль.

Дисковый тормозной механизм (рис.5) состоит из:

• суппорта,
• одного или двух тормозных цилиндров,
• двух тормозных колодок,
• тормозного диска.

Схема работы дискового тормозного механизма

1 – наружный рабочий цилиндр (левого) тормоза; 2 – поршень; 3 – соединительная трубка; 4 – тормозной диск переднего (левого) колеса; 5 – тормозные колодки с фрикционными накладками; 6 – поршень; 7 – внутренний рабочий цилиндр переднего (левого) тормоза

Суппорт закреплен на поворотном кулаке переднего колеса автомобиля. В нем находятся два тормозных цилиндра и две тормозные колодки. Колодки с обеих сторон «обнимают» тормозной диск, который вращается вместе с закрепленным на нем колесом. При нажатии на педаль тормоза поршни начинают выходить из цилиндров и прижимают тормозные колодки к диску. После того, как водитель отпустит педаль, колодки и поршни возвращаются в исходное положение за счет легкого «биения» диска. Дисковые тормоза очень эффективны и просты в обслуживании. Даже новичку замена тормозных колодок в этих механизмах доставляет мало хлопот.

Преимущества дисковых тормозов:

• при повышении температуры характеристики дисковых тормозов довольно стабильны, тогда как у барабанных снижается эффективность
• температурная стойкость дисков выше, в частности, из-за того, что они лучше охлаждаются
• более высокая эффективность торможения позволяет уменьшить тормозной путь
• меньшие вес и размеры
• повышается чувствительность тормозов
• время срабатывания уменьшается
• изношенные колодки просто заменить, на барабанных приходится предпринимать усилия на подгонку колодок, чтобы одеть барабаны
• около 70% кинетической энергии автомобиля гасится передними тормозами, задние дисковые тормоза позволяют снизить нагрузку на передние диски

Как устроены дисковые тормоза

В большинстве современных автомобилей дисковые тормоза стоят и на передней, и на задней осях. Колодки направлены перпендикулярно к поверхности тормозного диска и работают на ровной плоскости диска.

Про тормозные диски и колодки мы написали отдельные статьи:

1. Тормозные колодки: зачем нужны, как правильно подбирать и когда менять.
2. Тормозные диски: как работают и какие бывают.

Тормозные суппорты бывают одно-двухпоршневые с плавающей скобой либо же четырех- или шестипоршневые с фиксированной скобой.

На легкие бюджетные автомобили ставят однопоршневые суппорты с плавающей скобой. Она держится и двигается в суппорте за счет подвижных направляющих — пальцев суппорта. В скобу устанавливают тормозные колодки.

Рабочий цилиндр тормозного суппорта расположен с внутренней стороны, это сильно экономит место и позволяет использовать колесные диски с небольшим вылетом. Суппорт с плавающей скобой используют и для машин потяжелее — небольших кроссоверов и минивэнов. В этом случае суппорт гораздо массивнее, поршень больше. В редких случаях в суппорте с плавающей скобой можно встретить два поршня.

Задние тормоза Фольксвагена Тигуана

Задние тормоза Фольксвагена Тигуана

В мощные и тяжелые машины ставят более эффективные тормоза с многопоршневыми суппортами. В их конструкции нет плавающей скобы, тормозной суппорт крепится к кулаку, колодки устанавливаются в него же.

Тормозные цилиндры расположены друг напротив друга, их обычно два, четыре или шесть. Чем больше поршней — тем больше рабочая площадь цилиндра, а значит, и тормозное усилие. Конструкция занимает больше места, приходится использовать диски с большим вылетом — рабочие тормозные цилиндры есть с обеих сторон тормозного диска.

Зато такое решение позволяет сделать вместо одного большого поршня на плавающем суппорте два или четыре маленьких с фиксированной скобой. Это дает возможность уменьшить диаметр тормозного диска, сохранив тормозное усилие, что актуально для внедорожников с высоким профилем шин и малым диаметром колесного диска. Многопоршневые суппорты также используются в спортивных и гоночных автомобилях.

На любом тормозном цилиндре есть прокачной штуцер. Он нужен для удаления воздуха из системы после ремонта.

Диагностика и ремонт

Из перечисленных выше признаков нетрудно понять, что в большинстве случаев источник проблем один – резинотехнические изделия, пришедшие в негодность. Манжеты трескаются и набухают, в результате перепускают жидкость и закрывают сбросные отверстия. Отсюда рекомендация: все «резинки» тормозной системы следует менять с интервалом примерно 100 тыс. км, не дожидаясь критического износа.

Прежде чем проверить ГТЦ на работоспособность, убедитесь в отсутствии других неисправностей:

1. Осмотрите узлы колес с внутренней стороны на предмет протечки тормозной жидкости из рабочих цилиндров.
2. Проверьте целостность расширительного бачка и уровень жидкости в нем.
3. Заведите двигатель и на холостом ходу передавите патрубок отбора вакуума к усилителю. Если обороты двигателя заметно выросли, имеет место подсос воздуха и главный цилиндр, скорее всего, исправен.

Явный симптом, указывающий на поломку основного гидроцилиндра, – капли тормозной жидкости на корпусе. Обнаружив протекание, смело демонтируйте агрегат и разбирайте в поисках причины. Другие распространенная неполадка – перетекание жидкости сквозь уплотнители – диагностируется так:

1. Откройте крышку расширительной емкости и посадите на водительское место помощника.
2. Прислушиваясь к звукам в бачке, отдайте команду помощнику нажать педаль.
3. Если педаль идет легко, а в резервуаре слышится бульканье, туда поступает жидкость. Причина – изношенные манжеты неспособны создать давление в контурах, жидкость просачивается через неплотности и попадает в емкость.

Основные неисправности ГТЦ и их причины

Самая часто возникающая неисправность — это износ резиновых компонентов ГТЦ. Прокладки, уплотнители и манжеты просто изнашиваются со временем. В этом им помогают различные загрязнения, которые рано или поздно накапливаются в тормозной жидкости.

Шток ГТЦ с изношенными резиновыми компонентами

Следы износа на одном из резиновых уплотнителей ГТЦ

Также износу и деформации может подвергаться зеркало тормозного цилиндра. Это происходит в результате кавитации тормозной жидкости и наличия в ней загрязнений.

Еще неисправность может вызвать потеря давления в системе в результате утечек. Тормозная жидкость может подтекать через любые другие детали гидравлической системы тормозов. Это результат физических повреждений компонентов. И хотя потеря давления не является непосредственно неисправностью ГТЦ, она приводит к тому, что главный тормозной цилиндр не может выполнять свои функции.