Принцип работы вакуумного усилителя тормозов

Конструктивно вакуумный усилитель представляет собой герметичный корпус округлой формы. Он устанавливается перед тормозной педалью в моторном отсеке. На его корпусе располагается главный тормозной цилиндр. Существует еще одна разновидность устройства – гидровакуумный усилитель тормозов, который включен в гидравлическую часть привода.

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.

1. Функции вакуумного усилителя
2. Устройство вакуумного усилителя тормозов
3. Принцип работы вакуумного усилителя тормозов
4. Датчики вакуумного усилителя
5. Заключение

Конструкция однокамерного вакуумного усилителя

Типы, конструкция и принцип работы вакуумного усилителя

Прежде всего следует отметить, что вакуумные усилители используются в двух автомобильных системах:

• В тормозной системе с гидравлическим приводом — вакуумный усилитель тормозов (ВУТ);
• В сцеплении с гидравлическим приводом — вакуумный усилитель сцепления (ВУС).

ВУТ находят применение на легковых, коммерческих и среднетоннажных транспортных средствах. ВУС устанавливается на грузовом транспорте, тракторах и различной колесной технике. Однако оба типа усилителей имеют одинаковое устройство, а их работа основана на одном физическом принципе.

ВУ делятся на две больших группы:

• Однокамерные;
• Двухкамерные.

Рассмотрим конструкцию и принцип действия ВУ на основе однокамерного устройства. В общем случае ВУ состоит из нескольких узлов и деталей:

В двухкамерных ВУ присутствует две установленных последовательно камеры с диафрагмами, которые работают на один шток привода ГТЦ или ГЦС. В механизме любого типа используются цилиндрические металлические камеры, диафрагмы тоже металлические, они имеют эластичный подвес (из резины), обеспечивающий легкое движение детали вдоль своей оси.

При отпуске педали следящий клапан перекрывается, разобщая атмосферную полость с атмосферой, при этом открываются отверстия между полостями. В результате в обеих полостях давление падает, и диафрагма и связанный с ней ГТЦ или ГЦС за счет усилия пружины возвращаются в исходное положение. В таком положении ВУ вновь готов к работе.

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

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.

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.

Работа вакуумного усилителя основана на перепаде давлений в камерах, разделенных диафрагмой. В начальный момент времени, когда педаль тормоза отжата, вакуумная и атмосферная камеры сообщаются через вакуумный канал в диафрагме, в них обеих поддерживается одинаковое низкое давление — тормозной цилиндр находится в покое.

Принцип действия вакуумного усилителя тормозов

Работа вакуумного усилителя основана на перепаде давлений в камерах, разделенных диафрагмой. В начальный момент времени, когда педаль тормоза отжата, вакуумная и атмосферная камеры сообщаются через вакуумный канал в диафрагме, в них обеих поддерживается одинаковое низкое давление — тормозной цилиндр находится в покое.

Следящий клапан устроен таким образом, что чем сильнее водитель давит на педаль тормоза, тем сильнее и то усилие, которое передается на поршень тормозного цилиндра. Однако если педаль остановлена в нажатом положении, то останавливается и движение диафрагмы, а вместе с ней и движение поршня — тормозная система затормаживает колеса автомобиля, и готова отозваться на любое движение педали тормоза.

При отпускании педали следящий клапан вновь перекрывает атмосферный канал и открывает вакуумный канал, давление в камерах выравнивается, и система приходит к первоначальному состоянию. Возврат поршня тормозного цилиндра и диафрагмы в начальное положение обеспечивается возвратной пружиной в корпусе усилителя.

Необходимо отметить, что вакуумный усилитель тормозов не «выключается» просто так после остановки или поломки двигателя — это обеспечивает обратный клапан в вакуумной камере. Клапан дает возможность только выходить воздуху из камеры, но стоит двигателю заглохнуть (или остановиться насосу), как клапан из-за возросшего с обратной стороны давления закроется, и будет препятствовать росту давления в камере.

Понятно, что ежедневные изменения атмосферного давления не могут оказать сколько-либо заметного влияния на работу вакуумного усилителя, да и его эксплуатация в регионах, имеющих возвышенности, тоже не вызывает проблем. А в технике, используемой в условиях высокогорья, применяются усилители тормозов иных конструкций, которые не зависят от факторов окружающей среды.

Первый самый простой и эффективный способ проверки. Завести двигатель автомобиля, далее через секунд 30 заглушить его. Далее с обычным усилием нажимаем на педаль тормоза. Если вакуумник исправный, то при первом нажатии система отработает, как полагается, а вот последующие нажатия будут как в стенку. В случае, когда повторное нажатие на педаль тормоза так же легкое или с провалами, это уже показатель неисправности.

Возможные поломки вакуумного усилителя

Как и любой другой механизм, вакуумник рано или поздно может выйти из строя. Самым первым признаком поломки считается появление различных проблем с тормозами при нажатии на педаль. Поломаться может любая деталь, от пружины обратного хода, до диафрагмы. Найти изношенную или поломанную деталь не так сложно, как определить наличие самой поломки вакуумника.

Вывод о вакуумном усилителе напрашивается сам, это, по сути, незаменимый элемент всей тормозной системы автомобиля. Обойтись без него можно, но лучше не стоит, так как современные системы безопасности во многом реагируют на силу торможения автомобиля. Для примера, наведем несколько случаев, по которым проще и быстрей всего можно определить неисправность.

Первый самый простой и эффективный способ проверки. Завести двигатель автомобиля, далее через секунд 30 заглушить его. Далее с обычным усилием нажимаем на педаль тормоза. Если вакуумник исправный, то при первом нажатии система отработает, как полагается, а вот последующие нажатия будут как в стенку. В случае, когда повторное нажатие на педаль тормоза так же легкое или с провалами, это уже показатель неисправности.

Второй способ обратный к первому. На заглушенном двигателе стоит выжать педаль тормоза и удерживая педаль завести агрегат. Должен образоваться небольшой провал и когда отпустите педаль, она вернется в исходное положение. В случае, если педаль тормоза осталась в выжатом состоянии, это показатель поломки диафрагмы или пружины обратного действия. Обычно это показатель существенных поломок деталей.

Последний третий способ это проверка на наличие утечки воздуха. Нажимаем на педаль тормоза, и не отпуская её глушим двигатель. Теперь удерживаем педаль в таком положении несколько минут. Если система не герметична, пружина потеряет свою силу, давление начнет увеличиваться и тем самым подымать педаль тормоза вверх. Это хорошо ощутимо на ногу, что и выдаст неисправность вакуумника.

Как думает уважаемый читатель – будет ли работать вакуумный усилитель тормозов, если гипотетически автомобиль находится на Эвересте? Нет, конечно! А почему, мы поговорим ниже.

Как думает уважаемый читатель – будет ли работать вакуумный усилитель тормозов, если гипотетически автомобиль находится на Эвересте? Нет, конечно! А почему, мы поговорим ниже.

Вакуумный усилитель тормозов предназначен для уменьшения давления ноги водителя на тормозную педаль во время нажатия на тормоз. Вторая функция — обеспечить лучшую эффективность тормоза при экстренном торможении. А, с применением систем активного торможения — безопасности водителя и пассажиров.

Вакуумный усилитель выполнен в виде герметичного корпуса, округлой формы. Устанавливается непосредственно перед педалью тормоза в моторном отсеке. Главный тормозной гидроцилиндр устанавливается на корпус усилителя.

Вакуумный усилитель состоит из следующих устройств:

• корпус
• рабочая диафрагма
• рабочий клапан
• толкатель педали тормоза
• шток тормозного гидроцилиндра
• возвратная пружина

Вакуумный усилитель тормозов помогает водителю толкать шток тормозного цилиндра, для создания давления в тормозной системе. Для того, что бы лучше понять работу усилителя необходимо рассказать о его конструкции.

Со стороны вакуумной камеры имеется технологическое отверстие, куда вставляется шланг от источника разрежения. И в режиме ожидания, в двух камерах поддерживается низкое давление (клапан рабочий открыт).

Возвратная пружина служит для возврата в ждущее состояние диафрагмы усилителя.

Мы не зря спрашивали в начале читателя об Эвересте. Потому, что в основу положен принцип разности давлений. Итак:

Вакуумный насос у разных автопроизводителей имеет свои отличия, например Форд, устанавливает насос, представляющий собой цилиндр у которого внутри двигается мембрана, создавая разряжение. Рено ставит на свои авто усилитель, у которого разряжение создается вращающимися лопатками.

Понятно, что на Эвересте давление меньше, (все-таки 8 км вверх!) Тормоза работать не будут! Но если сменить возвратную пружину на менее жесткую, то работа вакуумного усилителя тормозов вполне возможна!

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

Одна из полостей вакуумного усилителя тормозов при помощи шланга соединена с впускным коллектором двигателя (можете подробнее узнать об устройстве двигателя), в котором создается разрежение, поступающее в полость усилителя.

Принцип работы вакуумного усилителя тормозов

Корпус вакуумного усилителя тормозов разделен на две полости упругой перегородкой, называемой диафрагмой. Сквозь диафрагму проходит шток, который одним концом давит на поршень главного тормозного цилиндра, а вторым через проушину в толкателе соединяется с тормозной педалью.

Одна из полостей вакуумного усилителя тормозов при помощи шланга соединена с впускным коллектором двигателя (можете подробнее узнать об устройстве двигателя), в котором создается разрежение, поступающее в полость усилителя.

В корпусе вакуумного усилителя имеются два клапана: воздушный (атмосферный) и вакуумный (соединяющий обе полости усилителя), которые изменяют свое положение в зависимости от положения педали тормоза. В пассивном режиме, когда педаль тормоза не нажата, клапаны имеют следующие положения:

• воздушный – закрыт,
• а вакуумный клапан открыт.

Такое положение клапанов позволяет создавать одинаково разрежение по обе стороны диафрагмы вакуумного усилителя.

Принцип работы вакуумного усилителя тормозов следующий:

1. Когда вы нажимаете на педаль тормоза, шток, переворачиваясь, изменяет положение клапанов.
2. При этом вакуумный клапан перекрывает соединение между обеими полостями.
3. А воздушный, в свою очередь, запускает атмосферный воздух в полость между педалью тормоза и диафрагмой.

Таким образом, с обеих сторон диафрагмы создастся разность давлений, образующая усилие на штоке и помогающая водителю тормозить.

Вакуумные усилители тормозов имеют различное устройство, но принцип работы у всех одинаков. Например, вакуумные усилители на автомобилях ВАЗ имеют неразборную конструкцию – при неисправностях их заменяют целиком. А вот усилители тормозов «Москвичей», «Волг» и большинства моделей иномарок разборные, но при их ремонте без специального оборудования не обойтись.

Кстати, после ремонта тормозной системы иномарок, дополнительно потребуется прокачка тормозов с АБС.

Тем не менее у людей возникает путаница в тот момент, как только они впервые сталкиваются с двумя этими похожими, но почему-то отличающимися друг от друга системами. Другие автовладельцы, которые с техникой не «на ты», вообще искренне удивляются тому, что систем усилителей существует больше, чем одна.

Так в чем разница между двумя типами усилителей?

Тем не менее у людей возникает путаница в тот момент, как только они впервые сталкиваются с двумя этими похожими, но почему-то отличающимися друг от друга системами. Другие автовладельцы, которые с техникой не «на ты», вообще искренне удивляются тому, что систем усилителей существует больше, чем одна.

Чтобы упростить понимание, давайте разберемся, в чем разница в работе вакуумного усилителя тормозов в отличие от его гидравлического аналога. А также дадим подсказки для диагностики потенциальных проблем с каждым из этих типов.

Это и есть источник разрежения. Если есть необходимость в постоянной работе вакуумного усилителя, то таким источником может являться обычный электронасос, создающий вакуум. Причем в дизельных двигателях, по причине недостаточного разрежения во впускном коллекторе, без использования такого насоса просто не обойтись. Вакуумная камера обязательно оборудуется обратным клапаном, который поддерживает разрежение при отключенном источнике или его поломке.

заключена диафрагма, толкатель и следящий клапан. Движет поршнем главного тормозного цилиндра специальный шток, возвращает его на место специальная пружина.

Диафрагма, разделяющая корпус вакуумного усилителя, герметична. Со стороны, которая находится ближе к тормозному цилиндру со штоком, находится вакуумная камера. С другой стороны расположена атмосферная камера — в ней располагается толкатель.

Вакуумная камера подключается к впускному коллектору двигателя после дроссельной заслонки.

Это и есть источник разрежения. Если есть необходимость в постоянной работе вакуумного усилителя, то таким источником может являться обычный электронасос, создающий вакуум. Причем в дизельных двигателях, по причине недостаточного разрежения во впускном коллекторе, без использования такого насоса просто не обойтись. Вакуумная камера обязательно оборудуется обратным клапаном, который поддерживает разрежение при отключенном источнике или его поломке.

Атмосферная камера усилителя оборудована следящим клапаном и через него может соединяться с вакуумной камерой в стандартном положении или с атмосферой при нажатии на педаль тормоза. Перемещает этот клапан специальный толкатель, который напрямую связан с педалью тормоза.

В вакуумной камере находится шток, соединенный с диафрагмой, который выходит на главный тормозной цилиндр. Двигающаяся после нажатия на тормоз диафрагма приводит в движение шток и главный цилиндр, активизируя тормозную систему автомобиля. После того, как педаль тормоза отпускается, возвратная пружина выталкивает диафрагму на место и торможение прекращается.

Для того, чтобы вакуумный усилитель срабатывал при экстренном торможении, в него включается специальная система. Она представляет собой дополнительный привод штока, работающий на электромагнитном принципе. Усилитель, оборудованный такой системой, быстрее реагирует на нажатие педали тормоза.

Вакуумный усилитель работает за счет силы, которая обусловлена разницей давлений на диафрагму вакуумной и атмосферной камер, возникающей при нажатии на педаль тормоза. Когда педаль не нажата, клапан уравнивает давления в этих камерах.

Нажатие педали тормоза через толкатель воздействует непосредственно на следящий клапан. Он закрывается, разделяя атмосферную и вакуумную камеру. В атмосферную камеру поступает воздух, создавая в ней давление. Поскольку давление оказывается на одну и ту же диафрагму с обеих сторон, возникает разница сил, преодолевающая сопротивление возвратной пружины и выжимающая шток главного тормозного цилиндра.

Важной особенностью вакуумного усилителя является то, что он просто создает дополнительную силу на штоке главного тормозного цилиндра. Это значит, что водитель может регулировать его работу силой нажатия на педаль тормоза. Чем сильнее нажатие, тем более резко будет тормозить автомобиль за счет увеличения эффективности работы усилителя.

Когда педаль тормоза отпущена, следящий клапан снова соединяет вакуумную камеру с атмосферной, давления в них уравниваются и сила пропадает. Возвратная пружина устанавливает диафрагму обратно на место.

Выигрыш в силе при использовании вакуумного усилителя получается в 3-5 раз. Для еще большего дополнительного усилия используются устройства с большим количеством камер и увеличенной диафрагмой.

1. фланец крепления наконечника;
2. шток;
3. возвратная пружина диафрагмы;
4. уплотнительное кольцо фланца главного цилиндра;
5. главный 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;

Есть разные способы проверки работоспособности ВУТ. Можно просто внимательно его осмотреть. Если вы обнаружите потеки, повреждения, перекосы и нарушения герметичности, их нужно устранить или же заменить поврежденный узел или сам усилитель. Также можно обратиться на СТО, если вас не устраивает эффективность работы тормозов. Особенно, если вы не очень хорошо разбираетесь в устройстве и работе этой системы.

Прежде всего, следует отметить что поломка или полный выход из строя ВУТ не проявляются какими-то явными и характерными лишь для этой ситуации симптомами. Другими словами, причиной того или иного признака поломки ВУТ, может быть и что-то иное. И все-таки, мы перечислим наиболее характерные признаки поломки усилителя тормозов:

• снижение эффективности торможения;
• троение двигателя на холостых оборотах;
• педаль тормоза при нажатии не продавливается или продавливается очень туго;

Что касается троения мотора, то вызывается оно разгерметизацией вакуумного шланга усилителя тормозов, и как следствие этого, не штатным поступлением воздуха во впускной коллектор. Если при нажатии педали тормоза мотор перестает троить, значит нужно проверить все соединения, хомуты, шланги в усилителе тормозов. Соответственно в дизельных автомобилях, такой признак не встречается, ибо, во впускном коллекторе дизеля, разрежение значительно слабее, а потому, там используются вакуумные насосы.

Есть разные способы проверки работоспособности ВУТ. Можно просто внимательно его осмотреть. Если вы обнаружите потеки, повреждения, перекосы и нарушения герметичности, их нужно устранить или же заменить поврежденный узел или сам усилитель. Также можно обратиться на СТО, если вас не устраивает эффективность работы тормозов. Особенно, если вы не очень хорошо разбираетесь в устройстве и работе этой системы.

Существует и достаточно простой способ проверки усилителя тормозов, самостоятельно. Для этого, прокачиваем тормоза, при выключенном двигателе, то есть, несколько раз нажимаем и отпускаем педаль. Далее выжимаем педаль тормоза примерно до середины и запускаем мотор. Если педаль проваливается, с вашим ВУТ все в порядке, если же педаль остается на месте, усилитель нуждается в ремонте или замене.

Читайте также: Вибрация руля при торможении — основные причины

• корп ус, разделённый диафрагмой на 2 части — вакуумную и атмосферную камеры;
• клапан, перекрывающий мостик между частями вакуумника;
• механический (или электрический)насос, необходимый для обеспечения бесперебойной работы в качестве основного или дополнительного источника разряжения(на некоторых бензиновых автомобилях может не быть);
• пружина возвратного типа — нужна для перемещения диафрагмы в начальное положение после нажатия педали тормоза.

Проверка вакуумного усилителя: все способы

Известно несколько эффективных способов, как проверять ВУТ. Процедуры несложные, можно справиться самостоятельно, ничего с машины демонтировать не нужно.

Первый способ

Самый простой вариант:

• запустить мотор, дать поработать ему около 10 минут;
• заглушить двигатель;
• выжать тормоз полностью, создав вакуум в усилителе;
• отпустить педаль, заново выжать.

Уменьшение, утяжеление хода педали при повторном нажатии укажет на проблемы в работе вакуумника. Напротив, если второе нажатие происходит без каких-либо отличий от первого, можно судить об исправности ВУТ и успешном разряжении.

Второй способ

На этот раз во время диагностики следует выжать педаль уже несколько раз — 6 или 8. В последний раз нажать до предела и завести мотор. Если с системой вакуума всё хорошо, педаль должна опуститься ещё ниже — почти наполовину. Если она не сдвинулась, есть проблемы с клапаном.

Третий способ

Так проверяется герметичность корпуса. Надо завести ДВС, выжать тормоз до упора и заглушить мотор. Если педаль начнёт давить на ногу, пытаясь вернуться в исходное положение, это укажет на неисправность. При утечке воздуха в усилителе давление внутри камеры возрастает.

Четвёртый способ

Вот что ещё можно сделать:

• отсоединить шланг от впускного коллектора;
• штуцер заглушить резиновой пробкой — можно трубку не снимать, а просто пережать рукой;
• завести мотор, дать ему поработать минут 10;
• выжать тормоз.

Если обороты ДВС изменятся — повысятся или понизятся — усилитель травит воздух, нужно ремонтировать. В первую очередь следует проверить пережатый шланг — может, на нём трещины. При тесте лучше его снимать, а штуцер надёжно закрывать.

Повреждение вакуумника требует срочного устранения. Если нужно демонтировать устройство, будьте внимательны — не повредите трубку, соединяющую усилитель с коллектором!