Виды, устройство и принцип работы
Конструктивно суппорт состоит из корпуса, поршней со штуцерами, скобы для фиксации колодок, направляющих, а также пыльников, уплотнительных и крепежных колец поршней.
Принцип работы достаточно простой.
- Поршни подключаются к гидравлике тормозной системы. Когда водитель нажимает на педаль тормоза, тормозной цилиндр создает давление в гидравлической системе, жидкость давит на поршни (рабочие цилиндры) суппорта и толкает их вперед.
- Выдвигаясь под действием давления, поршень толкает и тормозную колодку (в зависимости от конструкции суппорта, только внутреннюю или обе сразу, об этом чуть дальше).
- Колодки прижимаются к тормозному диску, причем сила и скорость сжатия зависят от того, как водитель давит на педаль. Под действием силы трения колесо тормозит.
- Как только нажим на педаль тормоза прекращается, давление в гидросистеме падает и поршни отходят назад и отводят колодки от диска. Можно ехать!
Это общий принцип работы тормозного суппорта. Но было бы странно, если за долгие годы инженеры не придумали несколько разновидностей этой несложной конструкции. Сегодня можно встретить два основных типа суппортов: плавающие и фиксированные.
1. Плавающая конструкция — это более старый тип, который до сих пор используется в бюджетных автомобилях. Основная его особенность в том, что поршни находятся только на внутренней стороне суппорта и, соответственно, они управляют только внутренней тормозной колодкой. При торможении поршень выдвигается, колодка прижимается к диску, и одновременно приходит в движение направляющая скоба – она движется в обратную сторону и прижимает наружную колодку.
Устройство суппорта с плавающей конструкцией
Принцип работы суппорта с плавающей конструкцией: 1 — скоба; 2 — направляющая суппорта; 3 — уплотнительное кольцо-демпфер; 4 — суппорт с цилиндром; 5 — поршень; 6 — уплотняющая манжета; 7 — колодки; 8 — тормозной диск; 9 — тормозная жидкость; 10 — штуцер.
За счет того, что поршни находятся только с одной стороны, такая конструкция дешевле и проще в исполнении. Однако качество торможения не идеальное за счет того, что колодки прижимаются к диску не одновременно. Поэтому такие суппорта подходят для спокойной «семейной» езды, но не годятся для спорта и агрессивного стиля вождения. На видео, ниже, наглядно показан принцип работы плавающей конструкции.
https://youtube.com/watch?v=tFw8bcI-y8E
2. Фиксированная конструкция — более сложный конструктивно, но и более эффективный вариант. В таком суппорте поршни находятся с обеих сторон, так что при торможении обе колодки прижимаются к диску абсолютно синхронно. Гидравлические каналы суппорта связаны между собой, так что усилие распределяется одинаково.
Устройство суппорта с фиксированной конструкцией
Принцип работы суппорта фиксированной конструкции: 2 — болты крепления; 4 — суппорт с цилиндрами; 5 — поршни; 6 — уплотняющие манжеты; 7 — колодки; 8 — тормозной диск; 9 — тормозная жидкость; 10 — штуцер.
Суппорта фиксированного типа ставятся на автомобили, где важно качество, точность и информативность торможения. Их можно встретить в спорткарах, кроссоверах и внедорожниках, просто дорогих современных моделях. Принцип работы тормозной системы с суппортом фиксированной конструкции наглядно показан на видео-уроке, ниже
Принцип работы тормозной системы с суппортом фиксированной конструкции наглядно показан на видео-уроке, ниже.
В зависимости от конструкции, это может быть и один (в суппортах плавающего типа), и два, и больше. Самые мощные тормозные системы, рассчитанные на диски R22, могут иметь до 12 поршней, по 6 с каждой стороны. Чем больше поршней, тем четче и сильней срабатывает тормоз, колодки более равномерно прижимаются к диску. Конечно, в обычных поездках разница не слишком чувствуется, но в стритрейсинге хороший мощный суппорт – важный элемент тюнинга.
Однако чем больше поршней, тем ниже надежность конструкции. Больше риск получить протечку тормозной жидкости, больше риск любой другой поломки.
Дисковый тормозной механизм
Рис. 1 Схема работы дискового тормозного механизма с неподвижным суппортом.
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.
Дисковый тормозной механизм (рис.1) состоит из:
— суппорта,
— одного, двух или четырех тормозных цилиндров,
— двух тормозных колодок,
— тормозного диска.
Конструкция дискового тормозного механизма на рисунке 1 называется тормозным механизмом с неподвижным суппортом, который жестко закреплен на поворотном кулаке переднего колеса автомобиля.
Механизм состоит из тормозного диска, колодок с накладками, неподвижной скобы и двух гидроцилиндров. Чугунный тормозной диск жестко закреплен на ступице и вращается вместе с колесом.
Колодки с накладками и гидроцилиндры размещены в неподвижной скобе суппорта. Причем колодки свободно установлены на двух направляющих пальцах и прижимаются к ним фигурными пружинами. Гидроцилиндры соединены между собой гидравлической трубкой. Через штуцер по гибкому трубопроводу (тормозной шланг) в гидроцилиндры подводится тормозная жидкость. В гидроцилиндре установлен клапан прокачки (системы крана Маевского) предназначенный для удаления воздуха из цилиндра при заправке системы тормозной жидкостью или ее разгерметизацией при ремонте.
Автоматическая регулировка зазора между колодками и диском осуществляется с помощью резиновых уплотнительных колец. При нажатии водителем на педаль тормоза, избыточное давление тормозной жидкости из главного тормозного цилиндра, через рабочий контур (тормозной трубопроводы), подается в рабочие тормозные цилиндры, и тормозное усилие прикладывается к их поршням, а через них к тормозным колодкам, в результате тормозные колодки прижимаются к диску. При торможении уплотнительные кольца деформируются в направлении движения поршня.
После прекращения торможения поршни отводятся в исходное положение за счет падения давления тормозной жидкости, легкого биения тормозного диска и упругости резиновых колец, в свою очередь тормозные колодки отходят от диска и между ними устанавливается требуемый зазор. По мере износа фрикционных накладок зазор между ними и диском регулируются автоматически, так как резиновые уплотнительные кольца отводят поршни от колодок на одно и то же расстояние, определяемое упругой деформацией резиновых колец.
Сила трения между накладками тормозных колодок и диском находится в зависимости от мускульной силы, с которой нога водителя давит на педаль тормоза тем самым, осуществляя торможение вращения колеса автомобиля.
Для достижения более высокого тормозного усилиямогут быть установлены четыре рабочих цилиндра.
В суппорте дискового тормозного механизма может применяться только один рабочий цилиндр, в этом случае используется так называемый подвижный или «плавающий» суппорт (рис.2).
Рис.2 Дисковый тормозной механизм с подвижным «плавающим» суппортом.Положение суппорта: а – с изношенными колодками; б – после установки новых колодок.
При торможении под действием давления жидкости поршень прижимает внутреннюю тормозную колодку к диску. Плавающая скоба перемещается по направляющим пальцам, и суппорт прижимает наружную тормозную колодку к диску. Так как давление жидкости одинаково, то обе тормозных колодки прижимаются к диску с одинаковыми усилиями. После прекращения торможения упругое резиновое кольцо отводит поршень от внутренней тормозной колодки. Гидроцилиндр вместе с суппортом (плавающая скоба) перемещаются по направляющим пальцам и освобождают наружную колодку.
Автоматическое регулирование зазора в тормозе осуществляется с помощью резинового упругого кольца.
Порядок действий для замены тормозного суппорта
Чтобы заменить передний или задний суппорт, особых навыков это не потребует. Вначале машина должна стоять на ровной поверхности. Замена детали всегда должна производиться комплектом.
Колесные диски ослабляются, автомобиль поддомкрачивается (начинать можно с любой стороны, но в данном описании процедура происходит, начиная с водительской стороны). Когда меняется задний механизм, нужно опустить ручник, а переднеприводный автомобиль поставить на передачу и под колеса установить противооткатные башмаки.
В данном случае (меняется суппорт с водительской стороны) башмаки устанавливаются под колеса со стороны пассажиров. Машина в процессе выполнения работ не должна раскачиваться вперед/назад.
Откручивается штуцер прокачки тормозной системы, а шланг опускается в пустую емкость. Чтобы удалить остатки жидкости из полости суппорта, струбциной нажимается на поршень так, чтобы он спрятался в корпус.
Следующий шаг – откручивается болт крепления суппорта. В каждой модели этот элемент имеет свое расположение. Если ручник поднят, снять суппорт не получится. В этот момент выбирается соответствующий механизм для нужной стороны. Резьба крепления шланга тормозной системы должна быть сверху. В противном случае неправильно установленный суппорт будет подсасывать воздух в систему.
Когда меняется суппорт, сразу нужно обратить внимание на диски. Если на них имеются неровности, то поверхность необходимо отшлифовать
Новый суппорт подсоединяется в обратной последовательности.
Чтобы тормозная система работала правильно, нужно прокачать тормоза (уже после замены всех суппортов). О том, как это сделать, читайте в отдельной статье.
Виды тормозных суппортов
Тормозная система автомобиля, устройство, принцип работы
Существует 4 основных признака, по которым данные устройства классифицируются:
- местоположение (суппорт тормозной передний и суппорт тормозной задний);
- наличие или отсутствие механизма ручника;
- конструкция устройства (фиксированный механизм либо механизм с плавающей скобой);
- число поршней: 1, 2, 4, 6 или 8 (шести- и восьмипоршневые устройства обычно ставят на дорогие спорткары).
Последние два признака стоит разобрать подробнее, чтобы выявить по ним особенности механизмов.
Принцип работы суппорта напрямую связан с его конструктивными особенностями. Так, в фиксированном устройстве поршни размещены с двух сторон тормозного диска, они воздействуют на все колодки одновременно. Фиксированный механизм, как понятно из названия, является неподвижным узлом, в котором вся работа выполняется поршнями.
Схема суппорта с плавающей скобой принципиально иная. Элементы узла данного типа подвижны, а поршни имеются только с внутренней стороны диска. При нажатии на педаль тормоза происходит прижимание колодки поршнем к внутренней поверхности диска и одновременный сдвиг механизма к скобе, которая в свою очередь прижимает колодку с внешней стороны. Для согласованной работы обеих колодок необходимо держать направляющие в отличном состоянии.
1. Фиксированный механизм.
Данный тип отличается от устройств с плавающей скобой как минимум вдвое большим количеством поршней, которые расположены по обе стороны тормозного диска. Поэтому для торможения необходимо наличие хотя бы двух поршней.
Для большей надежности суппорты фиксированного типа оснащаются не менее чем четырьмя поршнями. В этом случае при выходе из строя одного из поршней оставшаяся пара выполнит свою функцию — надавит на колодки и затормозит колесо.
Фиксированные механизмы стоят дороже устройств с подвижной скобой — в этом заключается единственный минус данного типа суппортов. Из достоинств стоит отметить следующие:
- За счет жесткого крепления устройства к ступице или поворотному кулаку отсутствуют колебания и стуки крепления суппорта, а значит, он дольше служит и не подвергается разрушению. К тому же такой механизм меньше подвержен коррозии.
- Колодки крепятся более надежно по сравнению с вариантом с подвижной скобой.
Фиксированные механизмы с большим количеством поршней обладают большей эффективностью торможения
Это особенно важно для современных и спортивных автомобилей со значительными максимальными скоростями либо увеличенной массой. Спорткары помимо этого зачастую комплектуются тормозными дисками больших диаметров. Необходимость в такой комплектации объясняется несколькими причинами
Необходимость в такой комплектации объясняется несколькими причинами.
Во-первых, с ростом скоростей и масс увеличивается и теплоотдача. Колодки и диски в процессе трения нагреваются, что в целом негативно сказывается на тормозной системе. Повышенная температура элементов тормозов — одно из главных препятствий, мешающих нормальной работе системы.
Большая рабочая площадь колодок, а следовательно большое количество поршней и увеличенные размеры суппорта, способствует лучшей теплоотдаче по сравнению с меньшими по площади колодками, изготовленными из такого же материала. По той же причине и роторы делают увеличенными.
Во-вторых, тормозной суппорт с четырьмя поршнями (двумя парами расположенных друг напротив друга поршней) можно настроить таким образом, что передняя пара будет срабатывать немного раньше задней. Это обеспечит лучший контроль за дорожной ситуацией и улучшит модуляцию, что особенно показательно, например, на мокром асфальте. Также подобная настройка важна в спортивных гонках или в каких-то экстремальных условиях (например, торможение или резкий поворот на гравийном покрытии). Постепенное увеличение усилия при торможении даст большую стабилизацию, хотя многое зависит от конкретных параметров настройки.
Наконец, третья причина достаточно банальна: чем больше поршней, тем больше суммарного усилия они оказывают. Известно, что крупная тормозная колодка имеет больше фрикционного материала, который необходимо прижимать всей площадью, чтобы обеспечить эффективное торможение. Много поршней могут затормозить автомобиль быстрее при достаточном сцеплении шин с дорогой в момент торможения.
Как работает
Принцип работы тормозного суппорта основан на гидравлическом давлении. Усилие вызывает хождение поршня в главном тормозном цилиндре. Свойство жидкости – она не сжимается под давлением, поэтому давление передается к тормозному узлу. Так как в суппорте тоже есть поршень, он под воздействием давления выдвигается наружу. Диск с двух сторон зажимается колодками, они трутся об него, и трением гасится скорость. Возвращение поршня на место происходит в результате воздействия упругих колец.
Размеры корпуса узла могут варьироваться в зависимости от размера колодок. И задний, и передний суппорт работают одинаково.
Схема дисковых тормозов
Дисковый тормозной механизм состоит из тормозного диска, который закреплен на колесе и вращается вместе с ним, двух неподвижных колодок, которые установлены внутри суппорта по обе стороны от тормозного диска.
Суппорт крепится на кронштейне. На суппорте, в его пазах также крепятся рабочие цилиндры, которые во время торможения прижимают тормозные колодки к диску.
Тормозные колодки после отпускания педали тормоза возвращаются в исходное положение пружинными элементами.
Тормозной диск в процессе торможения, под воздействием сил трения сильно нагревается. Охлаждение тормозных дисков происходит за счет конвективного омовения потоком воздуха. Для улучшения отвода накапливаемого диском тепла в нем делаются специальные отверстия и в этом случае диск является вентилируемым. Для еще большего повышения эффективности процесса торможения и нивелирования последствий перегрева диска на спортивных и скоростных автомобилях устанавливают тормозные диски, изготовленные с применением специальных керамических материалов.
Тормозной привод служит для обеспечения управления всеми составляющими тормозного механизма. В современных тормозных системах применяются такие типы тормозных приводов: механический, пневматический, гидравлический, электрический и комбинированный.
Механический привод применяется в стояночной тормозной системе (ручник). Механический привод – это система тяг, тросов и рычагов, которые служат для соединения рычага стояночного тормоза с тормозным механизмом задних колес автомобиля.
Существует также система механического привода стояночного тормоза, приводимая в действие с помощью ножной педали.
Гидравлический привод является наиболее распространенным типом привода в рабочей системе тормозов. Конструкция гидравлического привода включает: педаль тормоза, главный тормозной цилиндр, вакуумный усилитель тормозов, рабочие цилиндры, шланги и трубопроводы.
Принцип работы гидравлического привода тормозов описан чуть выше.
Для обеспечения надежности тормозной системы работа гидравлического привода организуется по двум (как правило) независимым контурам. При поломке одного контура, его функции берет на себя другой контур. Рабочие контуры могут дублировать функции друг-друга либо выполнять часть какую-то часть функций второго контура. Возможно также и выполнение каждым контуром строго своих функций. Наиболее распространенной является диагональная схема работы контуров.
Пневматический привод используется преимущественно в тормозной системе грузовых автомобилей.
Комбинированный тормозной привод, как следует из названия, представляет собой сочетание (комбинацию) двух видов привода (электропневматический, например).
Далее скажем пару слов о дополнительных системах, которые делают автомобиль более безопасным…
Анти-блокировочная система ABS, предназначается для предотвращения блокирования колес автомобиля во время очень сильного нажатия на педаль тормоза, что позволяет избежать движения юзом, и сохранить контроль над автомобилем. В состав системы ABS (Antilock Brake System) входят три элемента – это датчик измерения скорости, который устанавливается на каждом колесе, модулятор давления тормозной жидкости и блок управления системой ABS.
Система TCS создана на основе системы ABS и предназначена для предотвращения пробуксовывания колес во время слишком резкого старта или на скользкой дороге. Система (Traction Control System) существует и под названиями: ASR, ASC, ETS. Она отличается от системы ABS только наличием модифицированного блока управления.
ESP. Еще одной полезной системой, которая может устанавливаться на автомобиле, является система электронной стабилизации колес ESP. Эта система работает в повороте, причем его угол и скорость не имеют значения, при возникновении заноса задней оси автомобиля, ESP (Electronic Stability Program) обеспечивает подтормаживание переднего наружного колеса. В такой ситуации образуется стабилизирующий момент, возникающий между колесами автомобиля, который возвращает движущийся автомобиль на безопасную траекторию.
Почему скрипит и заклинивает тормозной суппорт
Второстепенные причины заклинивания:
- колодки неправильно установлены изначально, поэтому начинают скрипеть;
- изношены на 70-80 процентов диски — из-за агрессивной манеры езды или естественных причин;
- неверно подобрана смазка или она отсутствует;
- внутрь механизма попала грязь, влага.
Одна из главных причин, почему механизм скрипит, заклинивает — перегрев. Трение при активном торможении провоцирует выработку тепла. От этого испытывают высокие нагрузки не только колодки, но и сам прижиматель. Поэтому его, по крайней мере, добросовестные производители, стараются изготавливать из максимально прочного материала.
Уход
Грамотный уход и контроль состояния суппорта обеспечит его долгий срок службы:
Следует взять за правило раз в полгода проводить визуальный осмотр как самого суппорта, так и шлангов, подводящих тормозную жидкость, соединительных узлов. Шланг подлежит замене, даже если он поврежден не насквозь. Любое повреждение рано или поздно приводит к утечке жидкости, а это значит, что поршень будет работать при недостаточном давлении.
Ржавчина на поршне ухудшает торможение
Ее следует своевременно удалять.
Обращают внимание на выработку колодок. Когда толщина фрикционного материала достигнет 2 мм, тормоза начнут свистеть, это свидетельствует о том, что фрикционные накладки износились и колодки необходимо заменить.
