Gearhead 101: Understanding the Braking System

{h1}

Witaj zpowrotem w Skrzydło 101 - cykl poświęcony podstawom pracy samochodów dla neofitów motoryzacji.


Jeśli śledziłeś Gearhead 101, wiesz jak działa silnik samochodu, w jaki sposób silnik przekazuje wytwarzaną moc za pośrednictwem układu napędowegoi jak Podręcznik lub automatyczna skrzynia działa jako rodzaj tablicy rozdzielczej między silnikiem a układem napędowym.

Dzisiaj omówimy system motoryzacyjny, którego używasz setki razy dziennie, a którego awaria prawdopodobnie spowodowałaby śmierć lub poważne obrażenia.


Mówię o twoich hamulcach.

Zamiana ruchu w ciepło

Fizyka hamulców samochodowych jest dość prosta. Aby zwolnić i zatrzymać samochód, układ hamulcowy zamienia energię kinetyczną (ruch kół) w energię cieplną w wyniku tarcia wywieranego przez hamulce na koła. Gdy cała energia kinetyczna kół zostanie przekształcona w energię cieplną przez hamulce, samochód zatrzymuje się.


Dość proste.



Ale są dwa różne sposoby, aby oskórować tego kota-energię ruchu i kilka innych części, które pozwalają im obojgu pracować.


Części układu hamulcowego samochodu

Ilustracja przedstawia układ hamulcowy samochodu.

Pedał hamulca. Znasz pedał hamulca. To dźwignia, którą naciskasz stopą, aby zwolnić i zatrzymać samochód. Pedał hamulca w większości nowoczesnych samochodów łączy się z. . .


Wspomaganie hamulców. Obecnie większość pojazdów ma tak zwane „hamulce ze wspomaganiem”. Hamulce ze wspomaganiem zwiększają siłę wytwarzaną przez naciskanie pedału, który jest przykładany do pozostałej części układu hamulcowego. Oznacza to, że nie musisz naciskać pedału hamulca ze zbyt dużym wysiłkiem, aby zwolnić lub zatrzymać samochód. Wzmacniacz hamulca jest tym, co wytwarza hamulce ze wspomaganiem, hamulce ze wspomaganiem.

Istnieją dwa rodzaje wzmacniaczy siły hamowania: wzmacniacze wspomagane próżniowo i wspomaganie hydrauliczne. Wzmacniacze wspomagane próżniowo wytwarzają podciśnienie za pomocą wlotu powietrza z silnika. To podciśnienie wzmacnia siłę wytwarzaną po naciśnięciu pedału, która jest przykładana do tłoków w pompie głównej (więcej o tym za chwilę). Wspomagane hydraulicznie wzmacniacze wykorzystują ciśnienie hydrauliczne ze wspomagania kierownicy samochodu, aby zwiększyć siłę do głównego cylindra.


Więc wciskasz pedał hamulca. Siła wytworzona w wyniku tego działania jest wzmacniana przez urządzenie wspomagające siłę hamowania. Wzmacniacz hamulca przenosi tę siłę na. . .

Silnik samochodu na ilustracji.


Główny cylinder. Jeśli zajrzałeś pod maskę swojego samochodu, prawdopodobnie widziałeś główny cylinder, ale nie wiedziałeś, że tak się nazywa. Główny cylinder utrzymuje płyn hamulcowy Twojego samochodu. Płyn hamulcowy przepływa przez przewody hamulcowe do każdego koła w samochodzie. Kiedy naciskasz pedał hamulca, energia jest wzmacniana przez urządzenie wspomagające siłę hamowania, które z kolei przesuwa tłok wewnątrz pompy hamulcowej, co z kolei wypycha płyn hamulcowy z pompy hamulcowej do przewodów hamulcowych docierających do każdego koła. Płyn następnie uruchamia hamulce kół.

Główny cylinder zapewnia, że ​​równa moc hydrauliczna jest wysyłana do wszystkich czterech hamulców. Gdyby jeden hamulec miał uzyskać większą moc niż drugi, spowodowałoby to nierównomierne ciśnienie hamowania, co spowodowałoby niebezpieczne spowolnienie lub zatrzymanie. Wyobraź sobie, co stałoby się z Twoim samochodem, gdyby Twoje prawe koła zwalniały szybciej niż lewe. Łapiesz rybę lub przewracasz samochód.

Większość nowoczesnych pomp hamulcowych jest podzielona na dwa zbiorniki, każdy wypełniony płynem hamulcowym. Nazywa się to podwójny układ hamulcowy. Działa jako zabezpieczenie przed uszkodzeniem w przypadku wycieku lub zablokowania płynu na przednich lub tylnych hamulcach.

W samochodach z napędem na tylne koła jeden zbiornik w pompie głównej ma przewody prowadzące do przednich kół; drugi zbiornik ma przewody biegnące do tylnych kół. Jeśli dojdzie do wycieku w przewodach prowadzących do przednich kół, płyn nadal będzie płynął ze zbiornika do tylnych kół.

Samochody z napędem na przednie koła wykorzystują układ hydrauliczny podzielony po przekątnej. Dzieje się tak, ponieważ w samochodach z napędem na przednie koła hamulce przednie wykonują 90% hamowania. Gdyby oba przednie hamulce zgasły w samochodzie z napędem na przednie koła, byłoby naprawdę trudno zwalniać i zatrzymywać się. Aby mieć pewność, że co najmniej jeden przedni hamulec zatrzymuje samochód w przypadku wycieku lub zatoru, prawe przednie i lewe tylne koło są połączone, a lewe przednie koło z tylnym prawym.

Oczywiście jeśli obie zbiorniki i wychodzące z nich przewody hamulcowe są nieszczelne lub zablokowane, żaden z hamulców nie zadziała. To się nazywa katastrofalna awaria hamulca.

Przewody hamulcowe. Przewody hamulcowe to stalowe rurki, które wychodzą z pompy hamulcowej i przechodzą do każdego z czterech hamulców na kołach samochodu. Przewody hamulcowe przekazują płyn hamulcowy do hamulca bębnowego lub tarczowego. Ciśnienie płynu uruchamia hamulce.

Widok wewnętrzny bębna hamulcowego.

Hamulce bębnowe. W samochodach stosowane są dwa rodzaje urządzeń hamulcowych: hamulce bębnowe i tarczowe. Hamulce bębnowe są stosowane w samochodach od 1900 roku i są nadal używane. Hamulce bębnowe przyczepiają się do koła. Wewnątrz bębna znajdują się dwa żaroodporne klocki zwane szczękami hamulcowymi. Po naciśnięciu pedału hamulca płyn hamulcowy dostaje się do hamulca bębnowego cylinder koła. Płyn następnie uruchamia dwa małe tłoczki wewnątrz cylindra koła, które wypychają szczęki hamulcowe i dociskają je do bębna hamulcowego. Klocki spowalniają bęben, a bęben (który jest przymocowany do koła) spowalnia koło.

Jest kilka zalet hamulców bębnowych: są tanie w produkcji i naprawie, wymagają mniejszego ciśnienia hydraulicznego do aktywacji i mogą działać dłużej niż hamulce tarczowe.

Jak wspomniano powyżej, hamulce bębnowe są nadal używane w samochodach. Jeśli samochód ma hamulce bębnowe, zwykle znajdziesz je na tylnych kołach pojazdu.

Ilustracja pęknięcia dysku.

Tarcze hamulcowe. Jedną z wad hamulców bębnowych jest ich samowystarczalność. Ciepło powstające w wyniku tarcia klocków hamulcowych pozostaje wewnątrz hamulców bębnowych. W intensywnych warunkach i częstym hamowaniu hamulce bębnowe mogą się bardzo, bardzo rozgrzać. Jeśli hamulce zbytnio się nagrzewają, nie mogą już wytwarzać tarcia potrzebnego do spowolnienia samochodu.

Aby rozwiązać ten problem, inżynierowie opracowali hamulec tarczowy.

Hamulce tarczowe działają w dość prosty sposób. Naciskasz na pedał hamulca, a płyn hamulcowy jest przesyłany do tłoczka hamulca tarczowego. Tłok powoduje, że zaciski ściskają tarczę lub wirnik. Klocki wewnątrz zacisków powodują tarcie, które spowalnia samochód.

Zamiast naciskać na bęben, aby spowolnić samochód, zaciski hamulców tarczowych ściskają klocki hamulcowe w w kierunku metalowej tarczy przymocowanej do koła. Wciśnięcie zacisków ma wpływ na poprawę hamowania. Po pierwsze, pozwala wytworzyć większy nacisk, co pomaga w zwiększeniu tarcia. Po drugie, konstrukcja hamulca tarczowego jest otwarta. Hamulce nie znajdują się wewnątrz bębna. Dzięki temu powietrze znacznie szybciej je schładza, co również zwiększa tarcie. Wreszcie konstrukcja pozwala na zwiększenie powierzchni klocka hamulcowego, co ponownie pomaga zwiększyć tarcie.

Hamulce tarczowe zostały po raz pierwszy zastosowane w samochodach wyścigowych w 1951 roku. W 1955 roku zaczęły pojawiać się w samochodach produkowanych masowo. W latach osiemdziesiątych większość samochodów korzystała z hamulców tarczowych, przynajmniej na przednich kołach.

Kiedy hamujesz, Twoje przednie koła wykonują większość pracy związanej z zatrzymaniem samochodu, ponieważ cały pęd jest skierowany na przednie koła. Ponieważ większość hamowania wykonują przednie koła, producenci umieszczają hamulce tarczowe na przednich kołach, ponieważ wykonują one lepszą pracę przy hamowaniu niż hamulce bębnowe.

Kładąc wszystko razem

Połączmy więc razem wszystkie części układu hamulcowego.

Naciskasz na pedał hamulca. To aktywuje wzmacniacz hamulca, który wzmacnia siłę z pedału hamulca. Siła ta jest przenoszona na główny cylinder. Tłok w pompie głównej wypycha płyn hamulcowy przez przewody hamulcowe do każdego koła.

Jeśli koło jest wyposażone w hamulec bębnowy, płyn hamulcowy będzie sprzęgał się z tłokiem w cylindrze koła, który uruchomi inny tłok, który wypchnie klocki hamulcowe do bębna hamulcowego. Samochód zwalnia lub zatrzymuje się. Po zwolnieniu pedału hamulca płyn hamulcowy powróci do pompy hamulcowej i zwolnią hamulce.

Jeśli koło ma hamulec tarczowy, płyn hamulcowy uruchomi tłok, który spowoduje, że zaciski z okładzinami hamulcowymi będą dociskać do tarczy lub wirnika przymocowanego do koła, spowalniając samochód. Po zwolnieniu pedału hamulca płyn hamulcowy przepływa z powrotem do głównego cylindra, powodując ponowne otwarcie zacisków hamulca tarczowego.

Krótko mówiąc, tak działają hamulce w Twoim samochodzie.

A co z hamulcami zapobiegającymi blokowaniu się kół?

Ilustracja przedstawiająca łamanie systemu Antilock.

Ale poczekaj . . . jest więcej. Twój samochód prawdopodobnie ma hamulce przeciwblokujące (ABS). Przed ABS, kiedy wcisnąłeś hamulce, koła całkowicie się zatrzymały. Zamknęli. To spowodowało poślizg opon. Opona poślizgowa zapewnia niewielką lub żadną kontrolę nad kierowaniem samochodem. Więc jeśli jechałeś samochodem w 1950 roku i musiałeś nagle nacisnąć hamulce, aby uniknąć uderzenia dzieciaka, który wybiegł na środek ulicy, nadal poślizgnąłbyś się do przodu i nie miałbyś możliwości kierowania samochodem lewo czy prawo. Jeśli chcesz uniknąć poślizgu podczas używania hamulców w starych samochodach, musisz kilkakrotnie naciskać hamulec (aby wielokrotnie zwalniać i blokować koła), co jest łatwiejsze do powiedzenia niż do zrobienia.

Aby uniknąć poślizgu opon, ABS wykorzystuje komputer i czujniki w pobliżu każdego koła do monitorowania prędkości koła. Kiedy mocno naciskasz na pedał hamulca, system ABS sprawdza niezależnie prędkość każdego koła. Jeśli jedno koło porusza się wolniej niż inne, oznacza to, że jest ono prawdopodobnie zablokowane. Tak więc system ABS zmniejszy ciśnienie hydrauliczne wysyłane do tego hamulca, co pozwoli mu ponownie skręcić, zapobiegając poślizgowi i umożliwiając utrzymanie kontroli nad kierownicą.

Wiesz, że twój ABS działa, bo kiedy wciskasz pedał hamulca, czujesz pulsowanie hamulca. Nie przejmuj się. Utrzymuj nacisk. Nie chcesz wciskać hamulców w samochodach z ABS, bo inaczej nie będą działać prawidłowo.

Kupując nowy samochód, zawsze dobrze jest zapoznać się z jego układem ABS, aby nie stracić paniki przy pierwszym uruchomieniu. Możesz to zrobić, jeżdżąc po pustym parkingu, gdy pada deszcz lub śnieg (co spowoduje lekkie poślizgnięcie) i trzaskając hamulcami.