Вакуумный усилитель тормозов — принцип работы и устройство

Вакуумный усилитель является одним из неотъемлемых элементов тормозной системы автомобиля. Главное его предназначение – увеличение усилия, передаваемого от педали к главному тормозному цилиндру. За счет этого управление автомобилем становится более легким и комфортным, а торможение эффективным. В статье разберем, как работает усилитель, узнаем из каких элементов он состоит, а также выясним, можно ли без него обойтись.

Зачем нужен ВУТ в автомобиле

В легковых машинах применяется только гидравлическая система привода тормозов. Водитель нажимает на педаль, тем самым через шток создает давление на находящуюся за поршнем тормозного цилиндра рабочую жидкость.

В соответствии с законами физики давление в любой точке жидкости одинаково, сама она не сжимается, поэтому в подсоединённых через трубки тормозных магистралях исполнительных цилиндрах механизмов каждого из колёс давление начнёт выдвигать поршни.

Упираясь в тормозные колодки, поршни передадут усилие на пару трения фрикционных накладок с тормозными дисками или барабанами. Автомобиль начнёт замедляться.

Несмотря на специально подобранные материалы накладок, прижимать колодки к дискам надо с очень большим усилием. Ведь мощность тормозов автомобиля, то есть их способность быстро превратить кинетическую энергию всей массы машины в тепло, настолько велика, что в несколько раз превышает мощность двигателя.

Несмотря на то, что усилие давления на педаль за счёт гидравлического преобразования величины сдвига в силу в разы меньше, чем развиваемое на колодках, абсолютное его значение слишком велико.

В качестве примера можно привести всё те же гоночные автомобили Формулы 1, где гонщики вынуждены сотни раз прикладывать к педали силу в 150-200 кг. Понятно, что для гражданских машин это неприемлемо.

Отсюда и вытекает необходимость использования дополнительных усилителей. В автомобильной технике самым простым и эффективным способом оказалось применение энергии вакуума, который создаётся во впускном коллекторе двигателя внутреннего сгорания.

Хотя, например, в дизельных моторах так не получится, там приходится использовать дополнительный вакуумный насос.

Устройство вакуумного усилителя тормозов – схематичный обзор

Устройство вакуумного усилителя тормозов неразрывно связано с главным цилиндром системы тормозов. Его основой является корпус, разделенный диафрагмой на две камеры. Вакуумная камера находится со стороны главного цилиндра, где происходит ее соединение с впускным коллектором при помощи специального обратного клапана. Именно на этом участке создается разряжение. Атмосферная камера находится со стороны тормозной педали и с использованием следящего клапана по очереди соединяется с вакуумной камерой или с атмосферой.

Сам клапан перемещается с помощью толкателя, а нагнетание тормозной жидкости в рабочие цилиндры производится посредством поршня. По окончании торможения возвратная пружина приводит в движение диафрагму, возвращая ее в первоначальное положение. Отдельные модели усилителей могут оснащаться электромагнитным приводом штока, исполняющим роль системы экстренного торможения.

Схема внутреннего устройства

 

  1. фланец крепления наконечника;
  2. шток;
  3. возвратная пружина диафрагмы;
  4. уплотнительное кольцо фланца главного цилиндра;
  5. главный тормозной цилиндр;
  6. шпилька усилителя;
  7. корпус усилителя;
  8. диафрагма;
  9. крышка корпуса усилителя;
  10. поршень;
  11. защитный чехол корпуса клапана;
  12. толкатель;
  13. возвратная пружина толкателя;
  14. пружина клапана;
  15. следящий клапан;
  16. буфер штока;
  17. корпус клапана;
  1. вакуумная камера;
  2. атмосферная камера;
  3. каналы
  4. каналы

Принцип работы и некоторые особенности

Принцип работы вакуумного усилителя тормозов — пневматический. Он использует разницу давлений между нормальной и вакуумированной зоной для увеличения усилия, с которым водитель нажимает на педаль.

Корпус клапана герметичен. Диафрагмальный участок разделяет его на две части: сообщающуюся с атмосферным воздухом и несообщающуюся. Та полость, что обращена к тормозному цилиндру — вакуумная, а та, что «смотрит» на рычаг — атмосферная.

Пример работы вакуумного усилителя тормозов

Работа вакуумного усилителя тормозов заключается в следующем. В обычном состоянии диафрагма, связанная с тормозным цилиндром через шток, прижата к стенке атмосферной части полости возвратной пружиной, но давление в обеих камерах одинаковое. Его контролирует следящий клапан, и оно ниже атмосферного (вакуум).

Когда водитель нажимает на педаль, усилие через толкатель подается на диафрагму, она сдвигается, и через перепускной клапан (до этого закрытый плотно прижатой диафрагмой) в «атмосферную» полость попадает воздух из подкапотного пространства. Из-за разницы давлений он давит на перегородку меж полостями, она сдвигается назад и через шток передает усилие на гидроцилиндр.

Как только водитель перестает тормозить, возвратная пружина подает диафрагму назад, перегородка прижимается к стенке атмосферной полости, перекрывая клапан, и весь внутренний объем опять становится вакуумированным.

 

Вакуум внутри создается за счет связи через шланг с впускным коллектором. Во время впуска топлива в цилиндр поршень опускается в нижнюю мертвую точку, и при этом создает разреженное давление, «откачивает» воздух из вакуумной полости усилителя.

В бензиновых двигателях движения поршней достаточно, что поддерживать разреженную область, но тормоза дизельных машин необходимо дооборудовать специальным насосом, который будет вытеснять воздушное пространство.

Какие датчики в вакуумном усилителе тормозов?

Помимо основных деталей вакуумника тормозов, не маловажную роль выполняют датчики, расположенные по периметру конструкции. Такие датчики не только способствуют улучшению эффективности торможения, но и облегчает управление автомобилем. Чаще всего встречается датчик хода мембраны, что дает электронике понять состояние окружающей ситуации.

Так же в вакуумном усилителе может встречаться датчик перемещения штока, а так же датчик степени разряжения камер. Последний датчик сигнализирует об избытке или недостаточном вакууме в разных камерах усилителя тормозов.

Особенности эксплуатации вакуумного усилителя тормозов

Так как вакуумный усилитель тормозов использует разницу между атмосферным давлением и давлением в вакуумной камере, то большое значение имеет давление окружающего воздуха. В вакуумной камере создается давление порядка 0,067 МПа, что примерно в 1,4 раза меньше обычного атмосферного давления. В условиях стандартной высоты над уровнем моря сохраняется примерно такое соотношение. С повышением высоты эффективность работы вакуумного усилителя тормозов постепенно снижается.

На уровне свыше 3,5 км над уровнем моря давление окружающего воздуха и давления в вакуумной камере сравняются, а усилитель тормозов просто не будет работать. Поэтому на технике, работающей в условиях высокогорья, используют усилители тормозов иной конструкции, не зависящие от внешнего атмосферного давления.

Основные неисправности усилителя

Так как устройство вакуумного усилителя довольно простое, то основные проблемы обычно связаны с недостаточной герметичностью системы. Чаще всего «страдает» шланг откачки воздуха, ведущий от впускного коллектора к усилителю. Реже встречаются другие поломки:

  • нарушение герметичности атмосферной и вакуумной камер;
  • поломки обратного и следящего клапанов;
  • повреждение рабочей поверхности диафрагмы;
  • выход из строя возвратной пружины.

Как узнать о неисправности усилителя тормозов

Неисправность вакуумного усилителя тормозов напрямую сказывается на эксплуатационных характеристиках автомобиля. Признаки поломки усилителя являются:

  • общее ухудшение торможения автомобиля (увеличенный тормозной путь);
  • необходимость приложения больших усилий для того, чтобы автомобиль затормозил;
  • в отдельных случаях наблюдается троение двигателя автомобиля на холостых оборотах из-за излишков воздуха, поступающих во впускной коллектор при недостаточной герметичности системы вакуумного усилителя.

Сам по себе выход из строя усилителя тормозов еще не означает, что тормозная система автомобиля полностью откажет. В таком случае нажатие тормоза напрямую передается через усилитель на тормозной цилиндр, но, естественно, уже без усиления.

Как проверить работу усилителя тормозов

Проверить штатность работы усилителя можно при помощи следующими способами.

  1. При заглушенном двигателе необходимо несколько раз нажать на педаль тормоза. Первое нажатие должно происходить легко, последующие потребуют большего приложения усилий. Также должен издаваться шум воздуха, проходящего в атмосферную камеру.
  2. Если работу вакуумного усилителя тормозов обеспечивает впускной коллектор, то определить негерметичность системы поможет следующий способ. При неработающем двигателе нужно выдернуть шланг вихревой заслонки впускного коллектора. Штатно работающая герметичная система при выдернутом шланге должна в таком случае начать засасывать воздух, что также определяется по шуму.
  3. Также при заглушенном двигателе можно несколько раз нажать на педаль газа, после чего оставить педаль выжатой и включить зажигание мотора. Педаль, для нажатия которой только что необходимо было прикладывать значительное усилие, должна легко и плавно уйти «в пол».
  4. Еще одни способ помогает определить наличие утечек воздуха в системе вакуумного усилителя. При заведенном моторе необходимо выжать педаль тормоза до упора, после чего заглушить движок. Затем нужно удерживать педаль выжатой 30-40 секунд. Если в этот момент положение педали произвольно изменится, то в системе наблюдаются утечки. Если по истечении указанного времени отпустить педаль, и она начнет принимать обратное положение, то в системе также имеются неисправность — такое поведение педали сигнализирует о росте давления, чего в подобной ситуации не должно происходить.

Также нарушение герметичности системы можно определить визуально, осмотрев шланг откачки воздуха и место его соединения с усилителем на предмет утечек.

Регулировка вакуумного усилителя тормозов – что это значит?

Регулировка вакуумного усилителя тормозов заключается в настройке свободного хода педали, и чтобы его выставить правильно, необходимо настроить длину штока. Регулировка штока вакуумного усилителя тормозов должна привести к определенному зазору, который определяет величину усилия на тормозной цилиндр. Выступ, или зазор, контролируют специальным болтом, который должен возвышаться над плоскостью ВУТ на 7,1 мм. Если этот показатель будет выше, то ваша педаль будет иметь больший ход, если ниже – авто будет подтормаживать все время произвольно, будто вы едете на ручнике.

Чтобы настроить момент срабатывания клапанов, вакуумного и атмосферного, потребуется поработать с регулировочным винтом. Этот параметр влияет на способность педали возвращаться в исходное положение. Перетянув винт, вы получите педаль, совсем неохотно приходящую на первоначальную позицию, а недотянув его – педаль без действия вакуумного усилителя, то есть потребуется недюжинная сила для торможения.

Регулировка усилителя

Прежде чем установить новый тормозной усилитель в машину, его нужно отрегулировать. Это позволяет педали легко ходить при нажатии. Настраиваем длину штока, стального длинного болта, выходящего над поверхностью детали. Регулировка длины штока определяет давление на тормозные цилиндры во время нажатия на педаль.

В среднем этот болт должен возвышаться над усилителем на 7 миллиметров. Если расстояние больше, то педаль будет иметь большой ход, а если меньше, то машина будет самопроизвольно притормаживать при езде. Правильная регулировка вакуумного усилителя тормозов «Газели» также влияет на то, как быстро педаль будет возвращаться в исходное положение. Недотянутый регулировочный винт собьет эффект механизма.

Снятие ВУТ, если требуется ремонт

Когда после диагностики вы обнаружили, что усилителю нужен ремонт, и вы четко, знаете, его строение, а также всю механику работы с ним, то можно приступать к снятию устройства:

  1. Сначала нужно обзавестись ремкомплектом.
  2. Ознакомится с мануалом вашего авто, чтобы точно знать конструкцию ВУТ.
  3. Если в моторном отсеке имеется обивка, и пластиковая накладка, предохраняющая вакуумник, то снимаем их.
  4. Под рулевым валом разъединяем тягу привода усилителя от тормозной педали.
  5. Ключом на 17 откручиваем устройство от тормозного цилиндра. Далее, от штуцера убираем трубку, чтобы не получилось изгибов шланг, слегка наклоняем вперед тормозной цилиндр.
  6. Убираем провод стоп-сигнала, а потом ключом на 13 снимаем болты, чтобы высвободить ВУТ. Для успешного снятия, палец соединяющий усилитель и педаль вытаскиваем. После чего устраняем две гайки на креплении кронштейна.
  7. Теперь приступаем к ремонту вакуумника.

Стоит понимать, если вы неспособны самостоятельно провести ремонт лучше доверить это дело опытному механику или просто заменить, на новое устройство.