Откройте капот. Посмотрите на сторону водителя, в районе перегородки салона. Там он находится. Черный круглый баллон. Это ваш вакуумный усилитель тормозов. Это незамеченный герой, который делает остановку effortless.
Вы не замечаете его, пока он не выйдет из строя. Тогда педаль становится похожей на подъем глыбы.
История объясняет, почему эта деталь существует. Десятилетия назад автомобили оснащались барабанными тормозами. Эти старые системы имели собственный механический выигрыш. Они обеспечивали собственную помощь. Вам не нужна была дополнительная помощь. Вы могли просто нажать и остановиться.
Сегодня все иначе. Дисковые тормоза правят передними колесами. Они останавливают лучше. Они лучше справляются с нагревом. Но им не хватает естественного рычага. Без помощи двигателя вождение современного автомобиля стало бы спортивным мероприятием. Вы бы ушли с уставшими ногами и болезненными икрами.
Усилитель закрывает этот пробел. Он умножает усилие вашей ноги. Он превращает легкое нажатие в резкую остановку.
Вакуумный усилитель тормозов — это круглый черный баллон, расположенный сзади в моторном отсеке со стороны водителя автомобиля.
Почему это важно сейчас? Потому что стандарты безопасности выше. Тормозные пути короче. Но физика дисковых тормозов не изменилась. Им все еще нужна помощь.
Рассмотрим альтернативу. Без вакуумной помощи. Без электродвигателя. Только человеческая мышца против металлических поршней. Вам пришлось бы давить с усилием в сотни фунтов. Это уже не вождение. Это тяжелая атлетика.
Вакуумный усилитель тормозов решает эту проблему. Он прост. Он эффективен. Он необходим.
Вашему автомобилю все равно, замечаете ли вы его. Он просто работает. Пока не перестанет. Тогда вы узнаете, что он делает.
Внутри черного бачка
Вы нажимаете на педаль. Машина замедляется. Но кто на самом деле выполняет основную работу? Это не только ваши мышцы ног. Это усилитель тормозов. Или, как его принято называть в отрасли, вакуумный усилитель.
Этот черный бачок, расположенный в вашем моторном отсеке, выполняет всю грязную работу. Он принимает относительно слабое усилие вашей ноги и многократно усиливает его. Без него остановка современного автомобиля потребовала бы стальных ног и обильного потоотделения. Речь идет о давлении в сотни фунтов, создаваемом чем-то, что вы не можете ни увидеть, ни почувствовать напрямую.
Этим «чем-то» является вакуум.
Как вакуум делает вас сильнее
Вакуум создается двигателем как побочный продукт процесса сгорания. Когда поршни движутся вниз на такте впуска, они засасывают воздух в цилиндры. Это создает область низкого давления во впускном коллекторе. Вакуумный усилитель подключается к этой системе.
Концепция проста.
- Источник вакуума (обычно впускной коллектор) подключен к одной стороне усилителя.
- Другая сторона выведена в атмосферу.
- Посередине находится диафрагма.
Когда вы не нажимаете на педаль тормоза, вакуум подается на обе стороны диафрагмы. Давление выравнивается. Сила не создается. Система находится в нейтральном состоянии.
Нажмите на педаль.
Открывается клапан. Атмосферный воздух заполняет одну сторону диафрагмы. Другая сторона остается под вакуумом. Теперь возникает перепад давления. Давление с большей силой толкает диафрагму. Это движение передается на толкатель главного тормозного цилиндра.
Толкатель воздействует на главный тормозной цилиндр. Цилиндр создает гидравлическое давление. Это давление передается по трубкам к суппортам или колесным цилиндрам. Колодки прижимаются к роторам. Барабанные колодки прижимаются к барабанам.
Машина останавливается.
Все это происходит за миллисекунды. И полностью зависит от этого скрытого вакуума.
Почему он вам нужен
Подумайте о вождении автомобиля без усилителя тормозов. Старые автомобили 1950-х годов часто имели слабые или отсутствующие усилители. Остановка на высоких скоростях требовала грубой физической силы. Вы давили на педаль всеми силами. Ваши ноги тряслись.
Современные автомобили? Вы лишь слегка касаетесь педали. Компьютер (и вакуум) делают все остальное. Усилитель умножает ваше усилие примерно в 4–5 раз. В некоторых высокопроизводительных системах коэффициент выше. Именно поэтому легкое нажатие приводит к резкой остановке.
Но здесь есть нюанс. Это зависит от двигателя.
Если двигатель глохнет, вы теряете вакуум. Педаль становится жесткой. Тормоза все еще работают, но вам нужно сильно нажимать на педаль, чтобы вручную создать достаточное гидравлическое давление. Остановиться возможно. Но это непросто. И это не для слабонервных.
Диафрагма и клапаны
Внутри бачка все устроено компактно. У вас есть большая резиновая диафрагма, разделенная на две камеры. Одна камера подключена к впускному коллектору через шланг. Другая — это силовая камера.
Также есть возвратная пружина. Эта пружина возвращает диафрагму в исходное положение, когда вы отпускаете педаль. Она также обеспечивает правильное закрытие клапана.
Сам клапан — это «мозг» всей системы. Это простой шестеренчатый или поршневой клапан.
Анатомия вакуумного усилителя
Это просто металлический баллон. Выглядит обманчиво просто. Но внутри работает вакуумный усилитель на пределе возможностей. Диафрагма разделяет камеру. Центральная тяга проходит прямо посередине. С одного конца подключается linkage педали тормоза. С другого — поршень главного тормозного цилиндра.
Логика работы клапана жестока, но эффективна. Вы нажимаете на педаль. Клапан открывается. Вакуум тянет одну сторону диафрагмы. Атмосферное давление давит на другую. Вы получаете усилие без лишнего напряжения.
Но система предназначена не только для создания усилия. Она предназначена для его поддержания. Или потери.
Роль обратного клапана
На сцену выходит обратный клапан. Небольшая деталь из латуни или пластика. Вкручивается в шланг, идущий к впускному коллектору. Его задача бинарна. Только в одну сторону.
Когда двигатель работает, вакуум поступает внутрь. Клапан удерживает его там. Поддерживая запас вакуума в усилителе тормозов. Вы отпускаете педаль газа. Вакуум остаётся заблокированным. Вы получаете одно-два эффективных торможения даже в случае остановки двигателя.
Если клапан выходит из строя? Нажимаете на педаль. Ничего. Или мягкая педаль, проваливающаяся в пол. Именно поэтому его проверяют во время планового технического обслуживания. Свистящий звук под капотом обычно означает, что клапан пробит или шланг треснул.
Почему это важно
Вы не задумываетесь об этих деталях, пока они не сломаются. Тогда вы стоите на обочине. На трассе. Нога давит на педаль. Педаль жёсткая. Никакой помощи. Никакого усилителя. Только механическая связь. И много тревоги.
Вакуумный усилитель умножает ваши усилия. Обратный клапан сохраняет их. Вместе они делают торможение лёгким. Разделите их? Вы вернётесь в тёмные века. Буквально. До появления тормозов с усилителем. До лёгких поездок на работу. До уверенной езды по шоссе.
Поэтому проверяйте клапан. Прислушивайтесь к свисту. Убедитесь, что баллон цел. Потому что когда вам понадобится это усиление, вы не станете задавать вопросов. Вы просто будете надеяться, что оно сработает.
Посмотрите на этот обратный клапан. Это односторонний вентиль для воздуха. Его единственная задача — выпускать воздух из вакуумного усилителя, но не давать ему возвращаться обратно. Почему это важно? Потому что если двигатель заглохнет или лопнет вакуумный шланг, вам всё ещё нужны тормоза. Обратный клапан удерживает вакуум внутри, позволяя сделать несколько остановок, прежде чем усилитель исчерпает свой потенциал. Потерять топливо на шоссе страшно само по себе, не говоря уже о потере гидравлического давления.
Как на самом деле работает усилитель
Конструкция проста. Элегантна, даже. Для работы ей нужен источник вакуума. Бензиновые двигатели обеспечивают его естественным образом. Впускной коллектор вытягивает воздух из камер сгорания, создавая частичный вакуум во впускном коллекторе (пламегасителе). Подключите шланг к правильному месту, и вы сможете буквально выкачать воздух из контейнера.
Дизельные двигатели устроены иначе. Они не дросселируют впуск таким же образом, поэтому не создают естественный вакуум. Дизельным автомобилям требуется отдельный вакуумный насос, чтобы поддерживать работу усилителя тормозов.
Когда вы нажимаете на педаль, шток проходит через усилитель и попадает в главный тормозной цилиндр. Двигатель поддерживает частичный вакуум с обеих сторон диафрагмы. Нажатие на педаль открывает клапан. Воздух поступает на одну сторону усилителя, в то время как другая сторона остаётся изолированной от вакуума.
Давление нарастает на этой стороне. Диафрагма перемещается. Она сильнее толкает шток. Поршень главного тормозного цилиндра получает толчок. Внезапно лёгкое нажатие на педаль ощущается так, будто за ним стоит серьёзная сила.
Отпустите педаль. Клапан перекрывает внешнюю атмосферу. Он снова открывает путь для вакуума. Давление с обеих сторон диафрагмы выравнивается. Система возвращается в исходное состояние.
Вакуумный усилитель увеличивает усилие на педали, используя вакуум двигателя для перемещения диафрагмы, которая толкает поршень главного тормозного цилиндра.
Этот механизм позволяет выполнить несколько торможений даже в случае заглохшего двигателя, полагаясь на сохранённый вакуум, удерживаемый обратным клапаном. Это механическая страховочная сеть, заключённая в простую систему воздушного давления.
Схема тормозного усилителя
Собрав компоненты вместе, вы получаете работоспособную систему тормозов с усилителем. Схема в начале этой серии статей показывает внутренние механизмы крупным планом. Она также демонстрирует, где эти детали расположены под капотом или рядом с педалью.
Посмотрите, как усилитель крепится к главному тормозному цилиндру. Обратите внимание на вакуумный шланг, идущий к двигателю. Такая конструкция создаёт усилие, благодаря которому торможение двухтонного автомобиля кажется лёгким. Без него вам пришлось бы прилагать значительные усилия к педали для каждой доли замедления.
Место установки также имеет значение. В большинстве автомобилей эта сборка находится на перегородке кузова. Вы нажимаете на педаль. Усилитель умножает это усилие. Главный тормозной цилиндр подаёт жидкость по трубкам. Тормозные суппорты сжимают диски. Вот вся суть процесса в нескольких шагах.
Если вы хотите глубже разобраться в гидравлической стороне вопроса, ознакомьтесь со ссылками ниже.
Статьи HowStuffWorks по теме
- Как работают тормоза
- Как работают главные тормозные цилиндры и комбинированные клапаны
- Как работают барабанные тормоза
- Как работают дисковые тормоза
- Как работают антиблокировочные тормоза (ABS)
- Какие существуют типы тормозных жидкостей?
- Почему тормозные магистрали имеют столько изгибов и петель?
- Что означают сигнальные лампы тормозной системы в моём автомобиле?
- Может ли антиблокировочная тормозная система обнаружить спущенную шину?
- Объяснение аварий с опрокидыванием
Другие полезные ссылки
- Halting History: Brakes Then and Now
- Automotive 101: Brake System Overview
- Pictures: Power Brake Booster
- Brake System in Operation
- The Auto Channel Bulletin Boards and Chat Forum
- Professional Mechanics Online: Brakes
- Auto.com: Daily news and reviews
