Вакуумный усилитель тормозов – что это такое и как работает

Вакуумный усилитель тормозов (ВУТ) был разработан в 1920-х годах. В 1927 году инженер из Бельгии Альберт Девандре представил вакуумный сервопривод тормозов. В 1928 году выпустили первую машину с ВУТ. Вплоть до 60-х готов вакуумник устанавливался только на дорогих автомобилях, т.к. особой необходимости в нем не было. Машины были легкие и маломощные. Во второй половине прошлого столетия начинается выпуск авто, чей вес переваливает за 2 тонны, и этот механизм начали повсеместно монтировать на серийные легковые машины. О конструкции, функционировании и специфике работы машины с таким устройством читайте далее в нашем материале.

Функции вакуумного усилителя

Вакуумный помощник – это прибор, повышающий давление на тормозные поршни, заставляя сильнее взаимодействовать колодки тормоза с барабаном или диском. Благодаря этому механизму тормозить машине легче и удобнее, а тормозной путь автомобиля уменьшается, что может быть критично в экстренных ситуациях.

Он бывает однокамерным и многокамерным, при этом механика функционирования и основные конструкционные части всех вакуумных усилителей практически одинаковы. Здесь будет рассмотрена лишь наиболее часто встречающаяся на практике и несложная конструкция.

Устройство ВУТ

ВУТ и основной цилиндр тормоза составляют автомобильную тормозную систему. Вакуумный усилитель помещен в двигательном отсеке и состоит из:

• оболочки;
• мембраны на два сектора;
• обратного (следящего) клапана;
• толкателя следящего клапана, объединенного с тормозной педалью;
• штока поршня главного тормозного цилиндра;
• возвратной пружины толкателя.

Схема вакуумного усилителя тормозов представлена ниже:

Элементы вакуумного усилителя тормозов заключены в стальной кожух, по форме напоминающий цилиндр. Корпус прибора состоит из двух камер (секторов), их взаимодействие происходит при помощи резиновой диафрагмы. Она оснащена особым «пятаком», толкающим шток поршня основного тормозного цилиндра. Вверху – в месте расположения цилиндра тормозов, помещена вакуумная (безвоздушная) камера, где поддерживается разрежение. Внизу, недалеко от тормозного рычага, находится атмосферная (воздушная) камера.

Регулировку разрежения в работающих на дизельном топливе моторах обеспечивает электровакуумный насос – в его отсутствие система не будет функционировать исправно. Коллектор впуска не может дать достаточно разрежения. Если ДВС заглохнет, или сломается электровакуумный насос, возвратный клапан разъединит ВУТ с источником разрежения, и тормоза функционировать не будут.

Кстати, сейчас можно встретить и бензиновые транспортные средства, оснащенные электровакуумным насосом – с ним усилитель работает еще лучше. Насос также поддерживает функционирование электроники. В частности, если рассмотреть систему ESP, делающую автомашину устойчивой в поворотах, ее функционирование обеспечивает как раз вакуумный электрический насос.

К разновидностям этого прибора относится гидровакуумный усилитель тормозов, являющийся механизмом установки привода гидравлики. Также, чтобы сделать экстренное торможение более функциональным, вакуумник может включать работающий от электромагнита привод штока.

Как работает ВУТ

Базисный принцип работы усилителя тормозов на вакууме – различие напора в секторах, обеспечиваемое усилием клапана. При неактивности прибора напор в обоих секторах одинаковый – он соответствует давлению, обеспечиваемому вакуумным источником. Но когда шофер жмет на остановочную педаль, следящий клапан испытывает усилие от толкателя и блокирует соединительный канал обоих секторов.

Но клапан продолжает двигаться, и атмосферный сектор через канал взаимодействует с внешней средой. Как следствие, в ваккумном секторе напор не меняется, а в воздушном происходит разрежение. Разность напора в секторах настолько сильно надавливает на шток поршня головки тормозного цилиндра, что он перемещается. При завершении торможения сектора снова объединяются, и напор там становится одинаковым. На мембрану воздействует обратная пружина, заставляя ее возвращаться в первоначальное состояние.

Работа «вакуумника» находится в прямой зависимости от мощности нажатия на рычаг тормоза. Таким образом, чтобы механизм работал лучше, водитель все равно должен сильнее жать на тормоз.

В целях более высокой результативности функционирования вакуумного усилителя тормозов монтируют пневматический прибор для торможения в экстренных ситуациях. Один датчик в его конструкции измеряет скорость движения штока, другой определяет уровень разрежения. При нехватке вакуума в отсеке об этом сообщит датчик.

При использовании колодки воздействуют на диски тормозов. Материалы накладок на колодки подбираются очень тщательно, но, несмотря на это, чтобы прижать их к дискам, требуется приложить немалые усилия, сопоставимые с давлением на педаль мужчины весом не менее 80 кг. Но и ему придется приложить немалую силу для остановки авто, тем более что надавливать приходится одной ногой.

Так, в гоночных автомобилях Формулы-1 гонщики прикладывают к педали усилие, превышающее 150 кг. Обычные водители, управляющие машинами на дорогах, не обладают такой физической силой.

В связи с этим в начале семидесятых годов 20 века многие легковые автомашины начали оснащать ВУТ. Благодаря этой инновации необходимый нажим многократно уменьшается. Его можно еще в большей степени снизить, но так педаль тормоза не сможет успевать передавать информацию через тормозные колодки по направлению к дискам – торможение ускорится, и снизится управляемость автомашиной.

Использование энергии вакуума, возникающего во впускном коллекторе мотора – наиболее очевидный и результативный метод облегчения усилия шофера при нажиме на тормоз. Но у него имеется один существенный недостаток, связанный с особенностью функционирования. Эффективность усиления находится в прямой зависимости от величины давления воздуха. Чем ниже давление, тем ниже и степень усиления – то есть, шоферу придется сильнее выжимать педаль остановки транспортного средства.