Эффективность торможения значительно возросла, когда конструкторы стали использовать внутреннюю поверхность барабана. Это помогло изолировать компоненты тормоза от внешних воздействий, а также значительно увеличить поверхность барабана, контактирующую с воздухом, тем самым ускорив его охлаждение.
Основные узлы барабанных тормозных механизмов -барабан, тормозные колодки, опорный щит, рабочий (колесный) тормозной цилиндр, и различные приспособления, необходимые для крепления и соединения компонентов (см. иллюстрации). Сборки задних барабанных тормозов также имеют саморегулирующиеся компенсаторы зазора, чтобы колодки всегда находились на определенном расстоянии от барабана.
1.29. Типичные компоненты барабанного тормозного механизма с последовательно прижимаемыми колодками
1.30. Компоненты типичного барабанного тормозного механизма с ведущей/ведомой колодками
Далее следует описание всех основных компонентов и их функции.
Опорный щит прикреплен болтами к кожуху полуоси (задний тормоз) или поворотному кулаку (передний тормоз), на щите крепятся тормозные колодки и рабочий тормозной цилиндр. Обычно изготавливается из толстой штампованной стали. Одна из наиболее важных частей опорного щита - анкер, или на некоторых модификациях - анкерный штифт. Анкер или анкерный штифт неподвижен, на него опирается конец тормозных колодок, на котором сосредотачивается вся тормозная сила. На некоторых автомобилях анкер приковывается к опорному щиту. На других - крепится болтами к кожуху полуоси или поворотному кулаку.
Рабочий тормозной цилиндр - Компонент, который преобразовывает гидравлическое давление в механическую энергию. Рабочие тормозные цилиндры подробно описываются в «Гидравлике».
Тормозные колодки - Сборка обычно состоит из двух тормозных колодок. Фрикционная накладка закреплена на колодке заклепками или специальным клеем. Тормозные колодки расталкиваются в стороны поршнями рабочего тормозного цилиндра, прижимаясь к трущейся поверхности тормозного барабана.
На тормозных механизмах с последовательно прижимаемыми колодками,, колодка, которая обращена к передней части автомобиля, называется первичной. Другая - вторичной. Первичная тормозная колодка короче (или по крайней мере ее накладка), чем вторичная.
На тормозных механизмах с ведомой/ведущей колодками, передняя колодка называется ведущей, а задняя - ведомой.
В барабанных тормозах с отдельными рабочими тормозными цилиндрами для каждой тормозной колодки, обе колодки считаются первичными или ведущими.
Фрикционные накладки - Работа накладки заключается в создании трения (нагревании) при ее прижиме к тормозному барабану. Большинство накладок изготавливаются из асбеста, скрепленного специальным составом. В некоторых имеются вкрапления меди. Накладка в процессе торможения изнашивается и должна быть заменена, когда станет слишком тонкой.
Тормозной барабан - Крутится вместе с колесом и поглощает и рассеивает тепло, выделяющееся при торможении. Тормозные барабаны обычно изготавливаются из чугуна, но некоторые могут быть сделаны из алюминия с чугунной фрикционной вставкой. Барабаны могут иметь охлаждающие отливы в виде лопастей на внешней поверхности.
Со временем тормозные барабаны могут стать овальными. Это происходит из-за сильного нагрева. Барабаны можно переточить, чтобы устранить овальность или царапины, но они имеют максимально допустимый внутренний диаметр. Этот размер не должен быть превышен, так как барабан не будет способен достаточно хорошо рассеивать тепло, и может даже треснуть.
Крепление компонентов - Для крепления тормозных колодок к опорному щиту и, на задних барабанных тормозах, для привода стояночного тормоза и саморегулировки зазора колодок, требуются различные переходники и детали. Не все упомянутые далее компоненты можно найти на барабанных тормозах.
Опорная стойка колодки, пружина и опорная чашка -Это простое устройство закрепляет тормозную колодку к опорному щиту, но позволяет колодке слегка перемещаться из стороны в сторону, чтобы лучше прилегать к трущейся поверхности тормозного барабана. Опорная стойка вставляется с задней стороны опорного щита и проходит через отверстие в колодке. Затем на нее устанавливается пружина и все это крепится опорной чашкой или фиксатором.
Пружины фиксации (или возврата) колодки - Эти пружины оттягивают колодки от барабана после отпускания тормоза. Они достаточно сильны, чтобы преодолеть остаточное давление в тормозной гидросистеме и втолкнуть поршни назад в тормозные цилиндры.
Приводящий рычаг и разжимная планка стояночного тормоза - Соединены тросиком с рычагом или педалью внутри автомобиля. Когда внутри автомобиля нажата педаль стояночного тормоза или затянут рычаг стояночного тормоза, приводящий рычаг внутри сборки барабанного тормоза с помощью разжимной планки расширяет колодки, прижимая их к барабану. Рычаг и разжимная планка стояночного тормоза действуют подобно «механическому рабочему тормозному цилиндру».
Саморегулирующийся компенсатор зазора - Существует множество компенсаторов различной конструкции, но все они выполняют одну задачу - поддерживают постоянный зазор между накладками на тормозных колодках и трущейся поверхностью тормозного барабана. Маленький рычаг, приводимый в действие тросиком или тягой, поворачивает регулятор, или звездочку между тормозными колодками. При вращении регулятора колодки слегка раздвигаются. Некоторые типы регуляторов активизируются при нормальном торможении, другие же работают только при применении стояночного тормоза, или когда автомобиль тормозится при движении задним ходом.
Описание принципа работы
Мы уже описали работу главного цилиндра, как он создает давление в тормозной гидросистеме, и каким образом это давление преобразуется рабочим тормозным цилиндром в механическую энергию. Поршни в рабочем тормозном цилиндре раздвигают тормозные колодки, прижимая их к барабану и создавая трение. Произведенное этим трением тепло накапливается в тормозном барабане и после рассеивается в воздухе.
Все современные барабанные тормозные механизмы имеют свойство самозатормаживания, т.е. при вращении барабан захватывает тормозные колодки. Это возможно благодаря схождению (верхнему) первичной тормозной колодки, касающейся вращающегося барабана. Барабан притягивает колодку к себе.
Барабанный тормозной механизм с последовательно прижимаемыми колодками с самозатормаживанием действует следующим образом (см. иллюстрацию). Так как в тормозе этого типа имеется только один анкерный палец, сила самозатормаживания, приложенная к первичной тормозной колодке, передается вторичной колодке через связь или регулировочный винт. Основание вторичной колодки прижимается к вращающемуся барабану, и процесс самозатормаживания распространяется на вторичную колодку даже в большей степени, прижимая вершину вторичной колодки к анкерному пальцу (поэтому вторичная колодка имеет большую фрикционную накладку). Одновременно на вторичную колодку нажимает и рабочий тормозной цилиндр. Таким образом, тормозная сила значительно увеличивается. С таким устройством, действие самозатормаживания имеет место всегда. Тормоза, у которых подобное расположение тормозных колодок/анкерного штифта, но односторонний рабочий тормозной цилиндр, называются тормозами с односторонним самозатормаживанием (самозатормаживание имеет место только при движении вперед).
1.31. Барабанный тормозной механизм с самозатормаживанием использует вращение тормозного барабана для притягивания тормозных колодок, облегчая водителю работу
Имеется один недостаток в таких тормозах - иногда они работают слишком хорошо, и могут блокировать задние колеса. Главным образом, двухколодочные тормоза с самозатормаживанием используются на тяжелых заднеприводных автомобилях. Во многих других автомобилях применяются тормоза с самозатормаживанием, но не двусторонние. В них рабочий тормозной цилиндр действует на один конец тормозной колодки, а другой ее конец упирается в анкерную пластину или штифт.
В одной из модификаций этой конструкции тормозные колодки и рабочий тормозной цилиндр располагаются так же, как и в конструкциях с двусторонним самозатормаживанием, но вместо анкерного пальца наверху и соединительной штанги между колодками внизу, основание каждой колодки упирается в анкер (иногда для каждой колодки имеется собственный анкерный штифт). Тормоза этого типа обычно называются двуханкерными или с ведущей/ведомой колодками (см. иллюстрацию 1.30). Когда автомобиль движется вперед, самозатормаживаться будет только ведущая тормозная колодка. А при движении задним ходом - само-затормаживается только ведомая тормозная колодка.
1.32. Двуханкерный барабанный тормозной механизм с двумя цилиндрами. Этот тип применяется для умощнения тормоза при движении автомобиля вперед
Реже встречаются конструкции с двумя первичными колодками. Они называются двуханкерными тормозами с двумя цилиндрами (см. иллюстрацию). Каждая колодка имеет собственный рабочий тормозной цилиндр, и каждая обладает свойством самозатормаживания, но только при движении автомобиля вперед. При движении задним ходом самозатормаживания нет вообще, и для остановки автомобиля требуется намного больше сил.