Усилитель вакуумный: легкое управление тормозами и сцеплением
Гидравлический привод тормозов и сцепления автомобилей содержит узел, облегчающий управление этими системами — вакуумный усилитель. Все о вакуумных усилителях тормозов и сцепления, их типах и конструкции, а также о подборе, ремонте и замене этих агрегатов — читайте в представленной на сайте статье.
Что такое вакуумный усилитель?
Вакуумный усилитель (ВУ) — узел тормозной системы и сцепления с гидравлическим приводом колесных транспортных средств; пневмомеханическое устройство, обеспечивающее повышение усилия на педали тормоза или сцепления за счет разницы давлений воздуха в изолированных полостях.
Тормозная система с гидравлическим приводом, используемая на большинстве легковых автомобилей и многих грузовиках, имеет серьезный недостаток — для выполнения торможения водителю приходится прилагать значительное усилие на педаль. Это приводит к повышенной утомляемости водителя и создает опасные ситуации при движении. Та же проблема наблюдается и в сцеплении с гидравлическим приводом, которым оснащаются многие грузовые транспортные средства. В обоих случаях проблема решается применением одного пневмомеханического агрегата — вакуумного усилителя тормозов и сцепления.
ВУ выступает промежуточным звеном между педалью тормоза/сцепления и главным тормозным цилиндром (ГТЦ)/главным цилиндром сцепления (ГЦС), он обеспечивает повышение усилия от педали в несколько раз, чем достигается облегчение управления транспортным средством. Данный узел важен для безопасной эксплуатации автомобиля, и, хотя его поломка в целом не нарушает работу привода тормозов/сцепления, его необходимо отремонтировать и заменить. Но прежде, чем покупать новый вакуумный усилитель или ремонтировать старый, необходимо разобраться в существующих типах этих механизмов, их конструкции и принципе работы.
Схема вакуумного усилителя тормозов
Конструкция однокамерного вакуумного усилителя
Конструкция двухкамерного 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:
- Камера (она же корпус), разделенная подпружиненной диафрагмой на 2 полости;
- Следящий клапан (клапан управления), шток которого непосредственно соединен с педалью сцепления/тормоза. Выступающая часть корпуса клапана и часть штока закрываются защитным гофрированным чехлом, в корпус клапана может встраиваться простейший воздушный фильтр;
- Штуцер с обратным клапаном или без него для соединения камеры с впускным коллектором силового агрегата;
- Шток, с одной стороны соединенный непосредственно с диафрагмой, а с другой — с ГТЦ или ГЦС.
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.
Камера ВУ делится диафрагмой на две полости: со стороны педали — атмосферная полость, со стороны цилиндра — вакуумная полость. Вакуумная полость всегда соединена с источником разряжения — обычно в его роли выступает впускной коллектор двигателя (падение давление в нем возникает при движении поршней вниз), однако в ТС с дизельными моторами может использоваться отдельная помпа. Атмосферная полость имеет соединение с атмосферой (через клапан управления) и с вакуумной полостью (через тот же клапан управления или отдельный клапан).
Работает вакуумный усилитель довольно просто. При отжатой педали клапан управления (следящий клапан) закрыт, однако обе полости сообщаются через отверстия, канал или отдельный клапан — в них поддерживается пониженное давление, диафрагма находится в равновесии и не движется ни в одну из сторон. В момент движении педали вперед срабатывает следящий клапан, он перекрывает канал между полостями и одновременно сообщает атмосферную полость с атмосферой, поэтому в ней давление резко возрастает. В результате на диафрагме возникает разность давлений, она под действием высокого атмосферного давления движется в сторону полости с низким давлением, и через шток воздействует на ГТЦ или ГЦС. За счет атмосферного давления усилие на педали повышается, чем достигается облегчение хода педали при торможении или выключении сцепления.
Если педаль остановится в каком-либо промежуточном положении, то следящий клапан закрывается (так как давление с обеих сторон его поршня или специальной реактивной шайбы выравнивается, и эти детали за счет действия пружины садятся на свое седло) и давление в атмосферной камере перестает изменяться. В результате движение диафрагмы и штока прекращается, связанный с ними ГТЦ или ГЦС остается в выбранном положении. При дальнейшем изменении положения педали клапан управления вновь открывается, описанные выше процессы продолжаются. Таким образом, клапан управления обеспечивает следящее действие системы, благодаря чему достигается пропорциональность нажатия педали и создаваемого всем механизмом усилия.
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.
Как выше указывалось, наиболее часто источником вакуума для ВУ выступает впускной коллектор силового агрегата, из этого понятно, что при остановленном моторе данный узел работать не будет (правда, оставшийся в камере ВУ вакуум даже после остановки двигателя сможет обеспечить от одного до трех торможений). Также ВУ не будет работать и при разгерметизации камер или повреждения шланга подачи разрежения от мотора. Но тормозная система или привод сцепления в этом случае сохранит работоспособность, хотя для этого придется прилагать больше усилий. Дело в том, что педаль напрямую соединена с ГТЦ или ГЦС через два штока, проходящих вдоль оси всего ВУ. Так что при различных поломках штоки ВУ будут выполнять роль обычной тяги привода.
Как подобрать, отремонтировать и выполнять обслуживание вакуумного усилителя
Практика показывает, что ВУТ и ВУС имеют значительный ресурс и нечасто становятся источником проблем. Однако по разным причинам в этом узле могут возникать различные неисправности, главным образом — потеря герметичности камеры, повреждение диафрагмы, нарушение работы клапана и механические повреждения деталей. О неисправности усилителя свидетельствует возросшее сопротивление на педали и уменьшение ее хода. При появлении таких признаков необходимо произвести диагностику узла, в случае обнаружения неисправности — отремонтировать или заменить усилитель в сборе.
На замену следует брать только те типы и модели ВУТ и ВУС, которые рекомендованы для установки производителем транспортного средства. В принципе, допустимо применение других деталей, однако они должны иметь подходящие характеристики и установочные размеры. Недопустимо использовать агрегат, создающий недостаточное усилие — это приведет к ухудшению управляемости транспортного средства и к повышению утомляемости водителя. Например, ни в коем случае нельзя ставить однокамерный ВУ взамен двухкамерного. С другой стороны, нет смысла устанавливать более мощный усилитель, так как при его использовании может потеряться «чувство педали», да и эта замена потребует неоправданных затрат.
Также при подборе усилителя необходимо учитывать его комплектацию — данные детали могут поставляться в сборе с ГТЦ или ГЦС, либо отдельно от них. Дополнительно может потребоваться покупка штуцеров, шлагов, хомутов и крепежа — обо всем этом следует позаботиться заранее.
Замена вакуумного усилителя должна выполняться в соответствии с инструкцией по ремонту транспортного средства. Обычно для этого достаточно отсоединить шток от педали, снять ГТЦ/ГЦС (при их исправности) и все шланги, затем демонтировать усилитель, установка нового агрегата выполняется в обратном порядке. Если же ВУ будет меняться в сборе с цилиндром, то предварительно необходимо слить жидкость из системы и отсоединить от цилиндра идущие к контурам трубопроводы. При установке нового усилителя необходимо выполнить регулировку хода педали, это может потребоваться и при дальнейшей эксплуатации транспортного средства.
Если вакуумный усилитель верно подобран и заменен, то тормозная система или привод сцепления сразу начнет работать, обеспечивая эффективное управление транспортным средством в любых условиях.
