Что такое тормозной суппорт и как он работает (виды, устройство, ремонт)
Если не считать систему АБС, то суппорт дискового тормоза становится наиболее сложным и ответственным узлом из всех, отвечающих за быструю и безопасную остановку автомобиля в рабочих и экстренных ситуациях.
При всей своей внешней простоте, оптимальная конструкция узла формировалась долго, со времён перехода автомобилей с барабанной тормозной системы на дисковую.
Для чего нужен суппорт в автомобиле
Функционально суппорт присутствует как деталь, служащая для связи вращающегося колеса с закрепленным на нём тормозным диском и элементов шасси.
Во время торможения колодки, установленные в суппорте, прижимаются к диску, и за счёт возникающего при этом трения автомобиль замедляется. Для обеспечения этого в состав суппорта входят исполнительные гидравлические цилиндры с поршнями и направляющий аппарат колодок.
Виды суппортов
Суппорты подразделяются на плавающие и фиксированные, существует также классификация по количеству входящих в их состав тормозных цилиндров.
Плавающий суппорт отличается тем, что давление со стороны поршней оказывается на одну из колодок, а вторая поджимается охватывающей диск скобой, при этом цилиндр или их блок перемещается вдоль оси поршней, обеспечивая равномерное выбирание зазоров обеих колодок.
Схема работы суппорта с плавающей конструкцией:
Конструкция имеет свои преимущества:
Отсюда и применяемость – механизмы с плавающей скобой используются практически на всех бюджетных автомобилях.
При этом несут с собой и целый ряд врождённых недостатков:
Эти проблемы отсутствуют у суппортов с фиксированными цилиндрами. Здесь поршни работают навстречу друг другу, скоба отсутствует, а синхронный прижим обеспечен равенством давлений в гидросистеме и одинаковой площадью поршней.
Такие тормоза мощнее, надёжней, но при этом массивней и дороже. Количество поршней всегда чётное, их может быть от двух до двенадцати в спортивных автомобилях.
Суппорт с фиксированной конструкцией:
За счёт увеличения цены и количества цилиндров фиксированный суппорт обладает качественными преимуществами:
Оба типа механизмов дополняют друг друга в применении на разных автомобилях.
Встречаются и экзотические случаи, например, трёхпоршневой плавающий суппорт на утилитарном внедорожнике Нива.
Устройство и принцип работы
Обязательными элементами любого суппорта являются:
После нажатия на тормозную педаль в системе нарастает давление, которое передаётся в рабочие цилиндры. Поршни начинают выдвигаться и зажимают диск с двух сторон через колодки.
Выделяется большое количество тепловой энергии, но благодаря размерам диска и его системе вентиляции оно успешно рассеивается, попутно охлаждая и материал колодок.
Тем не менее, температура суппорта растёт и для предотвращения закипания принимаются специальные меры по отводу тепла и составу самой жидкости.
При снятии давления поршни прекращают давить на колодки, а за счёт упругости, имеющихся на них уплотняющих манжет сдвигаются назад на очень небольшое расстояние, порядка десятых долей миллиметра.
Этого достаточно для предотвращения касания поверхностей с одной стороны и обеспечения высокой готовности к торможению с другой. Чем меньше это расстояние, тем быстрее сработает тормоз при следующем нажатии без лишнего свободного хода педали.
Для удаления воздуха из системы на каждом блоке цилиндров имеется специальный штуцер прокачки. Обычно он расположен рядом с местом подсоединения гибкого шланга подвода рабочего давления.
Признаки неисправностей
Общим проявлением неполадок в работе тормозов будет снижение эффективности торможения.
После снятия колеса и контрольного нажатия на педаль можно заметить недостаточно плавное перемещение колодок, поршни движутся рывками, могут даже издавать щёлкающие звуки или скрипы.
Это может быть спровоцировано, как коррозией поршней или цилиндров, так и нарушением геометрии направляющих.
Причинами почти всегда являются проникновение влаги, вымывание смазки, разрушение резиновых деталей и пренебрежение сроками замены тормозной жидкости.
Ремонт суппорта
Самым надёжным и одобряемым производителями способом решения проблемы будет замена суппорта в сборе, причём симметрично, с обеих сторон автомобиля. Начавшиеся процессы коррозии и износа остановить невозможно.
Однако высокая цена подталкивает автовладельцев к промежуточным частичным ремонтам. Для этого многие компании вторичного рынка запчастей выпускают ремкомплекты.
Обычно в состав ремонтного комплекта входят направляющие штоки или втулки, по которым движется скоба, их резиновые уплотнения, а также ремонтные поршни с манжетами и пыльниками.
Если внутренняя поверхность цилиндра ещё находится в рабочем состоянии, то есть на ней нет глубоких рисок и кратеров, то установка ремкомплекта вполне способна продлить жизнь суппорта. Разумеется, обязательной замене подлежат и колодки, которые к этому моменту уже неравномерно изношены.
Если в ремкомплекте нет специальной высокотемпературной смазки для тормозных механизмов, то её необходимо приобрести отдельно. Смазыванию подлежат направляющие и обратная сторона колодок. Применение смазок общего назначения недопустимо из-за высокой рабочей температуры.
После переборки заменяется тормозная жидкость, а система прокачивается. На машинах с АБС это надо делать с использованием специальной программы сканера, иначе полностью заменить жидкость не получится, и накопленная влага снова попадёт в рабочие цилиндры.
Как продлить срок службы узлов тормозной системы
Тормоза из-за своих непростых условий работы долговечностью обязаны исключительно профилактическим мерам:
Особенно опасным эффектом будет появление разницы в торможении левых и правых колёс автомобиля из-за разной степени износа механизмов.
Такая езда недопустима, поскольку при экстренном торможении машину может развернуть и выбросить из полосы движения.
avtoexperts.ru
Суппорт один из ключевых механизмов тормозной системы автомобиля. Основная задача, прижимать колодки к тормозному диску и соответственно останавливать его при воздействии на педаль тормоза.
Конструктивно суппорт связан со всей тормозной системой. При нажатии на педаль, в главном тормозном цилиндре создается давление, которое направляется по магистралям к суппорту. За счет создаваемого давления, сдвигаются поршни суппорта. Последние в свою очередь сдвигают колодки к диску. За счет сжатия колодок возникает трение, которое и вызывает торможение колеса.
Кстати, суппорт отвечает не просто за сжатие колодок, но за их равномерное размещение (параллельно диску) и соответственно, равномерное прижатие.
Устройство, разновидности и принцип работы
В целом, если рассматривать устройство механизма, то независимо от вида, оно идентичное, за исключением некоторых нюансов. Различают всего две разновидности суппортов:
Чисто по техническим соображениям, вторая разновидность появилась раньше, она дешевле, конструктивно проще. Конструктивно суппорт представляет собой сам механизм, цилиндр с поршнями, крепление. В суппортах с плавающей скобой, цилиндры устанавливают с внутренней стороны. Таким образом, во время торможения поршень надавливает на ту колодку, которая размещается непосредственно за ним. То есть первая колодка начинает двигаться, прижимается к диску и в это же время, направляющая скоба двигается навстречу поршню по направляющим, тем самым прижимая уже вторую колодку.
За счет того, что в принципе система простая, не требует серьезных затрат, её применяют на бюджетных автомобилях Lada Priora, Kalina, Granta, Chevrolet Lanos, Aveo, Renault Logan, Opel Astra. Что интересно, но и на модели классов выше (к примеру, БМВ 7 Е38) раньше устанавливались также плавающие суппорта.
Суппорт с фиксированной системой представляет собой классический корпус, но с двумя симметричными рабочими цилиндрами, размещающимися по бокам от тормозного диска. Здесь аналогично сам суппорт крепится к поворотному кулаку или к задней подвеске (балка, рычаги и т.д. в зависимости от модификации).
Принцип действия аналогичен, при нажатии на педаль тормоза, в главном цилиндр создается давление, направляющиеся по магистрали в рабочие цилиндры суппорта. Давление «заставляет» поршни сдвигаться, а соответственно и двигаются колодки. Чем выше сила нажатия на педаль, тем выше давление, соответственно сильней прижимаются колодки. Разница фиксированной конструкции в том, что здесь прижатие колодок к диску происходит одновременно. Соответственно повышается эффективность торможения. В «неактивном» положении, колодки удерживаются с помощью пружин.
Такие конструкции зачастую используют для спортивных машин, для автомобилей с повышенной массой, да и просто моделей классом выше. К примеру, модели семейства BMW X6, Х5, Mercedes ML 163, Skoda Rapid, Toyota Cruiser Prado, Subaru Forester.
Устройство у обеих систем практически идентичное и состоит из:
• Цилиндров с поршнями. Причем поршней может быть сколько угодно, один и даже 12, в более мощных системах.
• Пыльников направляющих, поршней.
• Крепежных, уплотнительных колец поршня.
• Тормозных колодок (внешних, внутренних).
• Тормозных магистралей со штуцерами.
Кстати, специалистами уже давно изучена особенность, что количество поршней не всегда влияет на качество торможения. Основное здесь — это площадь прикосновения поршня к колодке, чем она больше, тем лучше. Исходя из того, можно сделать вывод, что один поршень лучше. Хотя системы, где несколько поршней лучше справляются с агрессивным торможением, менее подвластны перегреву.
Неисправности, признаки и ресурс суппортов
Признаков, которые могли бы указать на проблемы конкретно с суппортом, достаточно много. В тоже время они могут свидетельствовать и о других проблемах, связанных не только с тормозной системой. Можно выделить несколько групп признаков:
• Машину тянет в сторону.
• Необходимость повышать усилие для полной остановки.
• Блокировка тормозов при чрезмерном нажатии на педаль.
Исходя из перечисленных выше признаков, можно подготовить относительно небольшой список проблем:
• Подклинивание направляющих. Встречается на плавающих суппортах, когда направляющие забиваются грязью, ржавеют, появляется коррозия, гнутся. Можно предпринять попытку зачистить направляющие щеткой по металлу, напильником или купить новую деталь. Имейте виду, что если на направляющих отчетливо видна выработка (ямки от коррозии), то скорей всего проблема останется.
Кстати, не забывайте, что направляющим требуется специальная смазка, нельзя допускать работу «на сухую».
• Клинит поршень. Проблема встречается, если на внутренних стенках цилиндра, поверхности поршня, имеется выработка, задиры, царапины. Можно конечно отполировать выработку или царапины, только смысла в этом практически нет.
• Коррозия на поршне. Поможет полировка, если, конечно, ржавчина не проникла слишком глубоко. Зачастую, случается из-за поврежденного пыльника поршня, длительного простоя, когда попадает влага, грязь.
• Порванные уплотнители, пыльники продаются повсеместно, главное подобрать ремкомлект, конкретно под вашу модель автомобиля.
• Выход из строя, так называемых монтажных пластин, которые удерживают колодки в посадочном месте. Лучше менять при каждой замене колодок.
• Неравномерный износ колодок. Причина скрывается в тех же направляющих, поршнях и т.д.
• Еще одна неисправность достаточно редкая, но все же встречается — это утечка тормозной жидкости. Через штуцер или поврежденный шланг.
• Утечка жидкости через резиновые манжеты на поршне, если они изношены и повреждены. Выход покупка ремкомплекта.
Одними из самых слабых мест суппортов можно назвать:
Что касается ресурса, то в зависимости от модификации и модели суппорта, срок эксплуатации может значительно варьироваться. В среднем, при должном уходе, а это значит своевременной замене уплотнителей, пыльников, использовании хорошей смазки для направляющих, срок службы можно продлить до 150 – 200 000 км.
Заключение
В итоге хотелось бы очертить основные тезисы в статье, а именно:
• Постоянное наблюдение за узлом.
• Использование качественных запчастей, в том числе смазки.
В конечном счете, даже при регламентом обращении внимания на узел, в среднем каждые 10 – 15 000 км, можно уберечь себя от дорогостоящего ремонта, обходясь всего лишь покупкой ремкомплекта.
Популярные автомобили
Тормозная система. Часть 1
Часть первая про то, какими бывают тормозные суппорта, чем они отличаются и как работают, поговорим про рабочий тормозной цилиндр и колодки, устроим небольшую автоугадайку и посмотрим много фотографий. Начнем с тормозного диска.
Тормозной диск
Тормозной диск с плавающим ротором Ferrari 430
Тормозной диск, выполненный из чугуна, жестко закреплен на ступице колеса, то есть вращается со скоростью колеса. Тормозные диски это то, что предстает перед нами, при снятом колесе.
Передний тормозной диск Ford Focus ST
Тормозной диск берет на себя почти всю тепловую энергию, выделяющуюся во время торможения. Поэтому его главной характеристикой является теплоемкость и теплопроводность. Последняя в свою очередь также нужна для того, чтобы быстро отдавать тепло окружающей среде — нагревать воздух. Диск должен обладать достаточной жесткостью, чтобы выдерживать давление колодок и должен переносить частые и сильные перепады температур. В гражданских автомобилях применяют диски из чугуна, который имеет очень низкий коэффициент трения, что повышает износостойкость. Казалось бы, что в тормозах коэффициент трения должен быть большим, но мы уже обсуждали что все в конечном итоге упирается в коэффициент трения покрышек с асфальтом. И только там, где покрышки позволяют, имеет смысл использовать диски из керамики, карбона. Но такие диски будут заметно быстрее изнашиваться.
По конструкции различают цельные диски и вентилируемые (двойные). Цельные представляют из себя плоский цельный диск — такие обычно ставят на задние колеса бюджетных машин.
Цельный задний тормозной диск
Вентиллируемые диски это, по-сути, два цельных диска соединенные перегородками. Вентиллируемые диски гораздо лучше охлаждаются за счет воздуха, который циркулирует между дисками. На дорогих дисках перегородки спроектированы специально так, чтобы улучшить циркуляцию воздуха.
Вентиллируемый передний тормозной диск BMW
Для облегчения веса ступичную часть диска (колокол) изготавливают из более легких сплавов (алюминий), а сам ротор (рабочая поверхность) крепится болтами. Причем крепление может быть не жестким и допускать некоторое осевое смещение рабочей части диска — диски с плавающим ротором.
Составной тормозной диск Mitsubishi Evolution X
Диски с насечками помогают отводить горячие газы от трущихся поверхностей колодки и диска, и с одной стороны увеличивают площадь поверхности диска (для лучшего охлаждения), а с другой уменьшают площадь соприкосновения колодки с диском, соответственно меньше тепла выделяется в паре трения.
Вентиллируемый диск с насечками. В разрезе видно структуру перемычек, соединяющих две части диска
Перфорируемые диски имеют сквозные и глухие отверстия и способствуют лучшему охлаждению диска. Также с одной стороны они уменьшают жесткость всей конструкции, а с другой помогают диску легче переносить деформации связанные с постоянными и быстрыми нагреваниями и охлаждениями.
Тормозной диск с перфорацией Aston Martin в виде настенных часов
Сравнение разных видов дисков
Тормозной диск, а вернее его размер напрямую влияет на минимальный размер колесных дисков и косвенно на профиль резины. Чем больше требуется тормозной диск, тем больше будет колесо, ведь сам диск и суппорт должны поместиться в колесный диск и еще иметь зазор для доступа воздуха для охлаждения и не перегревать сами колеса.
Суппорт
Тормозной суппорт Brembo «Extrema» для Ferrari LaFerrari
Задача суппорта — прижимать колодки к тормозному диску с обеих сторон. На передних колесах суппорт крепится к поворотному кулаку и неподвижен относительно вращающегося тормозного диска. Колодки к диску прижимает рабочий цилиндр (от одного до шести-восьми), приводимый в действие высоким давлением тормозной жидкости. Рабочие цилиндры могут находиться как с одной стороны цилиндра, так и с обеих.
Однопоршневой плавающий суппорт BMW
В обычных машинах в суппорте находится один рабочий цилиндр, размещенный с внутренней стороны. Для гоночных машин хорошо подходят суппорта с несколькими рабочими цилиндрами (многопоршневые), но в гонках редко когда торможение происходит до полной остановки, обычно там необходимо быстро и эффективно сбросить скорость (ну, скажем, до 90 км/ч и пройти крутой поворот). Несколько рабочих цилиндров равномернее прижимают колодку к диску, и тепло распределяется равномернее. Но у таких конструкций меньше прижимной силы, из-за малого размера самих поршней и цилиндров. Один большой рабочий цилиндр развивает большее усилие, чем, например, два-три маленьких.
Однопоршневой плавающий суппорт с тормозными колодками
Распространены две конструкции — с плавающим и фиксированным суппортом. В гражданских автомобилях применяется первая. Состоит из двух частей — самого суппорта и направляющей колодок.
Колодки в направляющей (без суппорта)
Плавающий суппорт закреплен только по оси вращения тормозного диска (колеса) и может свободно перемещаться перпендикулярно ей по направляющим (пальцам), закрепленным в направляющей колодок. Это позволяет разместить один или несколько тормозных цилиндров только с одной стороны суппорта, но при этом иметь равномерное прижатие колодок к диску с двух сторон. Поршень рабочего цилиндра давит на колодку, прижимая ее к тормозному диску, при этом толкая суппорт от поршня, что приводит к прижиму колодки с противоположной стороны диска.
Двухпоршневой плавающий суппорт в сборе с направляющими и колодками
Фиксированные суппорта жестко закреплены относительно диска и имеют от двух до восьми рабочих цилиндров, расположенных с разных сторон относительно диска. Сами суппорта разрезные, либо отлиты одной частью.
Четырехпоршневой фиксированный монолитный суппорт в разрезе
Суппорт крепится к поворотному кулаку либо непосредстенно, либо через специальные скобы.
Крепление суппорта Honda Civic (фиксированный составной четырехпоршневой)
Суппорт имеет два отверстия — для подачи тормозной жидкости и для прокачки (обычно располагают сверху, чтобы воздух легче выходил).
Плавающий однопоршневой задний суппорт KIA Sorento. Стрелками отмечены входной порт и штуцер для прокачки (под резиновым колпачком)
Фиксированные суппорта могут быть составными (суппорт имеет продольный разрез и состоит из двух зеркальных половинок) и монолитными. Первые проще в изготовлении. В целом они имеют примерно одинаковую прочность, причем составным добавляют жесткость стальные болты, соединяющие две части алюминиевого суппорта. (Причем модуль упругости стали увеличивается с ростом температуры, в то время как для алюминия он падает, но для дорогих монолитных суппортов применяют особые сплавы аллюминия, которые не так сильно этому подвержены).
Монолитный фиксированный суппорт
Две половины фиксированных суппортов соедининены трубкой для подачи тормозной жидкости ко второй половине. Обычно она располагается снаружи, но может проходит каналом и внутри суппорта.
Составной шестипоршневой фиксированный суппорт. Снизу трубка для соединения двух половин
На разных машина расположение тормозных суппортов относительно диска носит, казалось бы, совершенно случайный характер. Каких только конфигураций нет (наиболее часто встречающаяся — передний суппорт смещен назад, задний — вперед, т. е. суппорта «смотрят» друг на друга). В целом, тормозной суппорт следует держать подальше от пыли, грязи и воды летящей с дороги, но это приводит к повышению центра тяжести (особенно на гоночных машинах с огромными и тяжелыми суппортами). Расположение переднего суппорта продиктовано расположением рулевой тяги и геометрией подвески. Расположением суппортов можно немного повлиять на продольную развесовку машины и длину тормозной магистрали, которая влияет на скорость срабатывания тормозов. Также следует принимать во внимание удобство обслуживания. Там где это важно, следует учитывать направления потоков воздуха для охлаждения тормозов — охлаждать ли сначала суппорт или диск.
Рабочий тормозной цилиндр
Разрез рабочего цилиндра с поршнем Chevrolet Corvette ZR1
Рабочий цилиндр представляет из себя поршень, который ходит в просверленном отверстии в суппорте. Поршень давит непосредственно на тормозную колодку под действием давления тормозной жидкости. Для уплотнения используется резиновое кольцо, вставленное в углубление в стенке поршня (суппорта). Сам поршень полый, обычно в виде стакана, часто покрыт хромом для защиты от коррозии. Для защиты от попадания в рабочий цилиндр пыли и грязи используется пыльник, фиксирующийся одной стороной на поршне, а другой на суппорте. Пыльник выполнен из жаропрочной резины.
Поршень рабочего цилиндра
В многопоршневых суппортах (6 и выше) принято использовать рабочие цилиндры разного диаметра, который увеличивается к задней части колодки/суппорта. То есть задняя часть колодки прижимается сильнее. Это позволяет добиться более равномерного износа колодки, помогая эффективнее распределять тепло. Кроме того при торможении колодка стачивается, образуя пыль, которая накапливается к задней части колодки.
Поршень рабочего цилиндра. Такая конструкция поршня позволяет меньше тепла передавать тормозной жидкости
Тормозные колодки
Колодка это металлическая пластина с нанесенным на нее фрикционным слоем, который должен быть устойчив к высоким температурам. Коэффициент трения фрикционного слоя у обычных (гражданских колодок) не превышает 0.4. Нужно учитывать что высокий коэффициент трения в паре колодка-диск приводит к визгу при торможении, из-за возникающих вибраций. Для термоизоляции тормозной колодки от поршня рабочего цилиндра и самое главное от тормозной жидкости изпользуют резиновые или медные составы, нанесенные между колодкой и поршнем. Это кроме того помогает снизить уровень вибраций и визга.
Из-за большой твердости (и хрупкости) фрикционного слоя на колодках применяют насечки. Обычно это вертикальный (один или несколько в зависимости от площади колодки) разрез по центру, который предотвращает растрескивание колодки (из-за постоянного термического расширения и сужения), а также помогает очищать трущиеся поверхности от ржавчины с тормозного диска, пыли, грязи и способствует отводу горячих газов.
Для своевременного оповещения об износе колодок на них устанавливают механический индикатор износа. Он представляет из себя тонкую металлическую пластинку, которая при износе колодки начинает касаться диска и издавать вигз при торможении.
На верхних колодках хорошо виден индикатор износа
В заключении рассмотрим пару фотографий и попробуем определить что там к чему.
Передние тормоза Ford Focus 2012
Это фотография тормозов одного из кадабровцев. Он любит играть в шашечки на МКАДе и у него очень крутые тормоза. Попробуйте отгадать авто и владельца.
Во второй части мы поговорим про тормозную магистраль, тормозную жидкость, поймем принцип работы главного тормозного цилиндра, регулятора и вакуумного усилителя тормозов. В третьей части рассмотрим конструкцию тормозных барабанов, стояночного тормоза, отличия задних суппортов и попробуем «вскрыть» блок ABS.
