Вакуумный усилитель тормозов – назначение, устройство, принцип действия

Вакуумный усилитель тормозов является самым распространенным видом усилителя, который применяется в тормозной системе современного автомобиля. Он создает дополнительное усилие на педали тормоза за счет разряжения. Применение усилителя значительно облегчает работу тормозной системы автомобиля, и тем самым уменьшает усталость водителя.

Конструктивно вакуумный усилитель образует единый блок с главным тормозным цилиндром и включает корпус, диафрагму, следящий клапан, толкатель, шток поршня главного тормозного цилиндра, возвратную пружину.

Корпус усилителя разделен диафрагмой на две камеры. Камера, обращенная к главному тормозному цилиндру, называется вакуумной. Противоположная к ней камера (со стороны педали тормоза) – атмосферная.

Вакуумная камера через обратный клапан соединена с источником разряжения. В качестве источника разряжения обычно используется область в впускном коллекторе двигателя после дроссельной заслонки. Для обеспечения бесперебойной работы вакуумного усилителя на всех режимах работы автомобиля в качестве источника разряжения может применяться вакуумный электронасос. На дизельных двигателях, где разряжение во впускном коллекторе незначительное, применение вакуумного насоса является обязательным. Обратный клапан разъединяет вакуумный усилитель и источник разряжения при остановке двигателя, а также отказе вакуумного насоса.

Атмосферная камера с помощью следящего клапана имеет соединение:

• в исходном положении - с вакуумной камерой;
• при нажатой педали тормоза - с атмосферой.

Толкатель обеспечивает перемещение следящего клапана. Он связан с педалью тормоза.

Со стороны вакуумной камеры диафрагма соединена со штоком поршня главного тормозного цилиндра. Движение диафрагмы обеспечивает перемещение поршня и нагнетание тормозной жидкости к колесным цилиндрам.

Возвратная пружина по окончании торможения перемещает диафрагму в исходное положение .

Для эффективного торможения в экстренной ситуации в конструкцию вакуумного усилителя тормозов может быть включена система экстренного торможения, представляющая собой дополнительный электромагнитный привод штока.

Дальнейшим развитием вакуумного усилителя тормозов является т.н. активный усилитель тормозов. Он обеспечивает работу усилителя в определенных случаях и, следовательно, нагнетание давления без участия водителя. Активный усилитель тормозов используется в системе ESP для предотвращения опрокидывания и ликвидации избыточной поворачиваемости.

Принцип действия вакуумного усилителя тормозов основан на создании разности давлений в вакуумной и атмосферной камерах. В исходном положении давление в обеих камерах одинаковое и равно давлению, создаваемому источником разряжения.

При нажатии педали тормоза усилие через толкатель передается к следящему клапану. Клапан перекрывает канал, соединяющий атмосферную камеру с вакуумной. При дальнейшем движении клапана атмосферная камера через соответствующий канал соединяется с атмосферой. Разряжение в атмосферной камере снижается. Разница давлений действует на диафрагму и, преодолевая усилие пружины, перемещает шток поршня главного тормозного цилиндра.

Конструкция вакуумного усилителя обеспечивает дополнительное усилие на штоке поршня главного тормозного цилиндра пропорциональное силе нажатия на педаль тормоза. Другими словами, чем сильнее водитель нажимает на педаль, тем эффективнее будет работать усилитель.

При окончании торможения атмосферная камера вновь соединяется с вакуумной камерой, давление в камерах выравнивается. Диафрагма под действием возвратной пружины перемещается в исходное положение.

Максимальное дополнительное усилие, реализуемое с помощью вакуумного усилителя тормозов, обычно в 3-5 раз превышает усилие от ноги водителя. Дальнейшее повышение величины дополнительного усилия достигается увеличением числа камер вакуумного усилителя, а также увеличением размера диафрагмы.

Источники: http://systemsauto.ru/brake/brake_booster.html

Усилитель усиливает. Это – аксиома. Методов увеличения прилагаемого усилия придумано множество. Автолюбителям будет интересен принцип работы вакуумного усилителя тормозов. В автомобильной промышленности приоритет отдается вакуумным и гидроусилителям. Связано это с компенсацией обратной связи. При нажатии на педаль тормоза не чувствуются все рывки и удары колес. Гидравлическая компенсация гасит обратную связь и делает использование тормозных систем более комфортным и плавным.

В современных автомобилях движение жидкости по тормозным шлангам регулируется нажатием педали и передается усилителю, который управляет непосредственно поршнем гидроцилиндра, распределяющего равномерно нагрузку по тормозной системе машины.

Принцип работы вакуумного усилителя тормозов основан на воздействии внешнего атмосферного давления на разряженную область. Данное устройство можно представить как камеру, разделенную между собой эластичной мембраной. Одна половина камеры соединяется непосредственно с атмосферой, а другая - с патрубком выпускного коллектора двигателя, в котором при работе создается давление значительно меньшее, чем в окружающей атмосфере. Это - не вакуум, а достаточно низкое давление, но устройство принято называть усилителем вакуумного типа.

Если давление понижено с одной стороны мембраны, а с другой ее стороны - нормальное атмосферное давление, мембрана начнет изгибаться в сторону разрежения. Использует это физическое явление и схема вакуумного усилителя тормозов. Гибкая мембрана, изгибаясь с достаточным усилием, передает часть своей энергии подвижным частям тормозной системы.

Вакуум в автомобиле есть, хотя это тоже не совсем он, а лишь разряженная атмосфера, которая возникает в процессе работы двигателя и сгорания топлива.

Как известно для горения нужен кислород, а кислород содержится в атмосфере. Горит топливо сильно, коллектор двигателя засасывает воздух как пылесос, создается разряженная атмосфера - вот её и использует данный тип усилителя в своей работе.

Разделение атмосферной и разреженной полости непостоянно: при состоянии покоя, когда педаль тормоза находится в полностью отжатом состоянии, полости соединяются между собой через вакуумный клапан, который открыт. Но в то же время клапан атмосферной полости закрыт и в обеих камерах устанавливается давление равное коллекторному давлению работающего двигателя автомобиля.

Через мембрану конструкции проходит шток. Соединение мембраны со штоком герметично. Со стороны камеры с атмосферным давлением шток соединен непосредственно с тормозной педалью через систему крепежей. С другой стороны шток, выходящий из второй камеры, оказывает усилие на поршень гидроцилиндра. Устройство вакуумного усилителя тормозов предусматривает непосредственное соединение педали тормоза и поршня гидроцилиндра тормозной системы, что позволяет ей не терять работоспособность при поломке.

А не теряет тормозная система своих функций из-за прямой связи исполнительного механизма гидроцилиндра с педалью тормоза, мембрана только помогает движению этой связки, используя давление атмосферного столба. Оказывается, воздух не только помогает в сгорании топлива в цилиндрах и крутится в колесах, он еще и берет часть работы водителя, помогая педали нажимать. Как работает вакуумный усилитель тормозов примерно ясно. Его работа основана на тех же законах что и обычного барометра - чем больше внешнее давление, тем больше отклоняется стрелка, прикрепленная к герметичной емкости с откачанным воздухом.

Конструктивно принцип действия вакуумного усилителя тормозов ничем не отличается при функционировании от любого вакуумного устройства с рабочей мембраной (диафрагмой). В эту категорию входят разнообразные насосы и приборы мягкой циркуляции. Отличительная особенность их в том, что клапана механизма имеют управление и перекрываются подвижными деталями. Педаль, находясь в крайнем верхнем положении (отжата), полностью поддерживается центральной пружиной, она и возвращает педаль в это положение, приводит в готовность усилитель, возвращая диафрагму в начальное положение при заглушенном двигателе.

Атмосферный клапан закрыт, а клапан, соединяющий две полости вакуумную и воздушную, открыт. При заведенном двигателе создается разрежение в камерах.

При начале торможения происходит открытие атмосферного клапана и одновременное закрытие соединяющего обе камеры обратного клапана. В камере в этот момент очень разряженная среда, и внешняя атмосфера начинает давить на мембрану с огромной силой, которая увлекает за собой рабочий шток.

При возвращении педали тормоза обратно происходит следующий процесс: атмосферный клапан закрывается, клапан между двумя половинками - открывается, двигатель работает и разряжение создается вновь, приводя всю систему к первоначальному состоянию – готовности к торможению.

В этих примерах описана работа вакуумного усилителя тормозов ваз, с небольшими изменениями такая система используется во многих моделях современных автомобилей. Такое решение обусловлено, прежде всего, простотой реализации и возможностью использовать природные силы и внешние условия. Малое количество подвижных деталей делает систему весьма надежной и неприхотливой. Основные поломки случаются из-за износа уплотнительных манжет с коллектором двигателя и устраняются даже неподготовленным мастером. В остальных случаях для безопасности при повреждениях предпочтительней заменить полностью неисправный механизм.

Так работает вакуумный усилитель тормозов фото которого обычно представлено в различных ракурсах, что позволяет увидеть как выглядит устройство и определить его примерные габаритные размеры. В статье описаны принципы работы, а схематические рисунки такого усилителя в разрезе подробно расскажут о его внутреннем устройстве и помогут понять принцип действия.

Источники: http://auto-grad73.ru/stati/ustrojstvo-i-rabota-vakuumnogo-usilitelya-tormozov.html

Вакуумный усилитель тормозов обеспечивает лучшую динамику замедления автомобиля и значительно повышает уровень комфорта органов управление. На практике работа ВУТ отражается эффективным торможением при минимальном усилии нажатия на педаль. Применение активных систем помощи при экстренном торможение значительно улучшает уровень безопасности дорожного движения.

Вакуумный усилитель тормозных усилий в большинстве автомобилей расположен вблизи моторного щита и представляет собой монолитный блок с ГТЦ и бачком тормозной жидкости.

Для усиления тормозного усилия в конструкции ВУТ используются:

• металлический корпус;
• разделительная диафрагма, изготовленная из пластичного материала;
• обратный клапан;
• толкатель педального узла;
• следящий клапан;
• шток гидроцилиндра;
• пружина возвратного действия.

Прижимное усилие тормозных колодок в автомобилях, конструкция которых не предполагает установку ВУТ, нагнетается усилием, создаваемым водителем при нажатии на педаль. Вакуумный усилитель тормозов использует разницу атмосферного давления для создания разряжения, помогая тем самым создавать давление в тормозной магистрали.

Начнем с того, что рабочая диафрагма разделяет корпус на атмосферную и вакуумную (расположена со стороны ГТЦ) камеры. Она соединена через толкатель с педалью. Когда тормоза не задействованы, следящий клапан поддерживает равное давление в двух камерах. Нажатие на педаль тормоза заставляет следящий клапан «разрезает» связь. Перепускной клапан уравнивает давление атмосферной части корпуса с подкапотным пространством. Разрежение, которое все это время поддерживалось в корпусе ВУТ, теперь притягивает диафрагму. Как только водитель отпускает педаль тормоза, возвратная пружина возвращает эластичную перегородку в свое изначальное положение.

Низкое давление в корпусе, которое приводит в действие вакуумный усилитель, создается через шланг, соединяющий вакуумную часть с впускным коллектором. Возникает оно из-за разряжения, создаваемого опускающимся в НМТ поршнем, во время впуска топливно-воздушной смеси. Если вакуума бензинового двигателя достаточно для нормальной работы ВУТ, то дизельные двигатели в обязательном порядке оснащаются вакуумным насосом, призваным нагнетать разряжение. В зависимости от конструкции (лепестковый, мембранный), в движение такое устройство приводят: ТНВД, генератор либо распредвал.

Неисправности вакуумного усилителя могут влиять не только на эффективность тормозной системы, но и на работу бензинового двигателя. К основным видам поломок относятся:

• нарушение герметичности системы, повреждение шланга обеспечение разряжения;
• разрыв диафрагмы;
• повреждения рабочих клапанов либо сопутствующих деталей (пружины, клапаны).

Вышедший из строя усилитель тормозного давления не лишает автомобиль тормозов, но может значительно затруднить управление транспортным средством.

Если вы заметили изменения в работе усилителя, не спешите менять шланг либо производить ремонт усилителя тормозов. На некоторых автомобилях заслонка рециркуляции воздуха в салоне на прямую связана с работой усилителя. Симптомы разгерметизации этой системы схожи с теми, которые проявляются при поломках ВУТ.

Простой принцип работы позволяет выполнить диагностику своими руками. Ремонт вакуумного усилителя стоит доверить специалистам. Выявить исправность системы вам помогут несколько простых методов:

• после непродолжительной работы двигателя заглушите автомобиль и нажмите несколько раз на педаль тормоза. При исправном усилителе первое нажатие будет легким, а все последующие потребуют усилий. Каждый последующий ход педали будет короче;
• заглушите двигатель и подождите несколько минут. Проверить ВУТ на герметичность можно, выдернув шланг, который идет к нему от впускного коллектора. При наличии разряжения вы услышите хлопок выходящего воздуха;
• на заглушенном двигателе несколько раз подряд энергично выжмите педаль тормоза. Заведите двигатель, продолжая удерживать педаль. Как только двигатель запустится, исправный вакуумный усилитель тормозной системы сделает педаль «мягкой», и она провалится;
• одна из самых распространенных проблем – «подсос» воздуха. Проверьте шланг подачи разряжения на предмет механических повреждений, а также герметичность места его соединения с корпусом. В таком случае может потребоваться срочный ремонт ВУТ. Такого «подсоса» воздуха вполне достаточно, чтобы бензиновый мотор начал троить;
• двигатель заглушен. При первом нажатии на педаль должен появится звук входящего в атмосферную часть корпуса воздуха. Если такой отсутствует, — порвана мембрана либо неисправен перепускной клапан.

Перечисленные признаки неисправности усилителя тормозных усилий помогут вам диагностировать и устранить поломку в кратчайшие сроки.

Источники: http://autolirika.ru/teoriya/princip-raboty-vakuumnogo-usilitelya-tormozov.html