W nowoczesnych samochodach hamulce hydrauliczne są montowane na wszystkich czterech kołach. Hamulce to tarcza i bęben.
Hamulce przednie odgrywają większą rolę w zatrzymaniu pojazdu niż tylne, ponieważ podczas hamowania ciężar przenoszony jest na przednie koła.
W wielu samochodach przednie koła są wyposażone w hamulce tarczowe, które uważa się za bardziej wydajne, podczas gdy tylne koła są wyposażone w hamulce bębnowe.
Układy hamulcowe tylko tarczowe znajdują się w najdroższych i najbardziej wydajnych samochodach, podczas gdy układy hamulcowe tylko bębnowe są powszechne w starszych, mniejszych samochodach.
Dwuobwodowy układ hamulcowy
W typowym dwuobwodowym układzie hamulcowym każdy obwód działa zarówno dla przednich kół, jak i jednego z tylnych kół. Gdy pedał hamulca jest wciśnięty, płyn z głównego cylindra hamulcowego przepływa przez przewody hamulcowe do cylindrów pomocniczych znajdujących się obok kół. W takim przypadku pompa hamulcowa jest uzupełniana ze specjalnego zbiornika.
Hydrauliczny układ hamulcowy
Obwód hamulca hydraulicznego składa się z wypełnionego płynem cylindra głównego i kilku cylindrów podrzędnych połączonych przewodami.
Cylindry główne i podrzędne
Gdy pedał hamulca jest wciśnięty, główny cylinder hamulca wtłacza płyn do cylindrów podrzędnych.
Pedał napędza tłok w głównym cylindrze, a płyn przepływa przez rurkę.
W cylindrach pomocniczych znajdujących się obok kół płyn wprawia cylindry w ruch i uruchamia hamulce.
Ciśnienie płynu jest równomiernie rozłożone w całym systemie.
Jednak całkowity obszar ciśnienia tłoka w cylindrach podrzędnych jest większy niż obszar ciśnienia tłoka w cylindrze głównym.
Tak więc tłok w pompie hamulcowej musi przebyć odległość kilkudziesięciu centymetrów, aby przesunąć tłoki w cylindrach pomocniczych o kilka centymetrów, co jest niezbędne do działania hamulców.
Taka konstrukcja pozwala na przyłożenie ogromnej siły do hamulców, podobnej do dźwigni z długim ramieniem, nawet przy niewielkim nacisku.
Nowoczesne pojazdy wykorzystują układy hydrauliczne z dwoma cylindrami, z których jeden jest zapasowy.
W niektórych przypadkach jeden łańcuch działa na przednie koła, a drugi na tylne koła. Czasami jeden łańcuch łączy koła parami (przód i tył). W niektórych systemach jeden łańcuch zapewnia hamulce na wszystkich kołach.
Często mocne hamowanie przenosi ciężar pojazdu na przednie koła. W takim przypadku tylne koła są zablokowane, co prowadzi do poślizgu.
Aby rozwiązać ten problem, tylne hamulce są celowo słabsze niż przednie.
Niektóre pojazdy są również wyposażone w ograniczniki ciśnienia z czujnikiem obciążenia. Gdy ciśnienie w układzie hamulcowym wzrasta do poziomu, przy którym tylne koła są zablokowane, zawór ograniczający zamyka się i płyn nie przepływa już do tylnych hamulców.
Bardziej zaawansowane modele wykorzystują wyrafinowany system zapobiegający blokowaniu, który dostosowuje się do nagłych zmian prędkości.
Systemy te szybko uruchamiają i zwalniają hamulce, aby zapobiec zablokowaniu.
Hamulce mocy
Wiele pojazdów jest wyposażonych w ulepszone układy hamulcowe, dzięki czemu kierowca nie musi wkładać dużego wysiłku w hamowanie.
Zazwyczaj źródłem wzmocnienia jest różnica ciśnień wynikająca z podciśnienia w kolektorze dolotowym i przepływu powietrza na zewnątrz obudowy.
Siłownik, który odpowiada za wzmocnienie, połączony jest rurami z kolektorem dolotowym.
Siłownik bezpośredniego działania znajduje się między pedałem hamulca a pompą hamulcową. Pedał może działać bezpośrednio na cylinder, jeśli mechanizm ulegnie awarii lub silnik zostanie wyłączony.
Siłownik bezpośredniego działania znajduje się między pedałem hamulca a pompą hamulcową. Pedał hamulca działa na dźwignię, która z kolei uruchamia tłok pompy hamulcowej.
Ponadto pedał działa również na kilka zaworów powietrza, a tłok pompy hamulcowej jest wyposażony w dużą gumową membranę.
Gdy hamulce są wyłączone, membrana znajduje się po obu stronach podciśnienia w kolektorze dolotowym.
Po wciśnięciu pedału zamyka się zawór łączący tył membrany z kolektorem, otwierając zawór wpuszczający powietrze z zewnątrz.
Pod ciśnieniem powietrza membrana porusza tłokiem głównego cylindra hamulcowego, wzmacniając działanie hamulców.
Po przytrzymaniu pedału zawór powietrza nie przepuszcza już powietrza, a ciśnienie w hamulcach pozostaje stałe.
Po zwolnieniu pedału przestrzeń za membraną otwiera się, ciśnienie ponownie spada, a membrana powraca do swojej pierwotnej pozycji.
Po zatrzymaniu silnika podciśnienie znika, ale hamulce nadal działają, ponieważ pedał jest mechanicznie połączony z głównym cylindrem hamulcowym. Jednak hamowanie w tej sytuacji będzie wymagało znacznie większego wysiłku kierowcy.
Jak działa wspomaganie hamulców
Hamulce nie działają, obie strony membrany stykają się z podciśnieniem.
Po naciśnięciu pedału powietrze jest podawane z tyłu membrany i przemieszcza się w kierunku cylindra.
Niektóre pojazdy mają mechanizmy działania pośredniego wbudowane w hydrauliczny przewód transmisyjny między hamulcami a głównym cylindrem hamulcowym. Taki mechanizm nie jest przywiązany do pedału i może znajdować się w dowolnej części komory silnika.
Działa jednak również pod próżnią z kolektora. Gdy pedał hamulca jest wciśnięty, główny cylinder hamulca dostarcza ciśnienie hydrauliczne do zaworu, który uruchamia mechanizm.
Tarcze hamulcowe
Podstawowy typ hamulców tarczowych z jedną parą tłoczków. Do działania na klocki można użyć jednego lub więcej tłoków. Zaciski mogą się wahać lub przesuwać.
Hamulec tarczowy wyposażony jest w tarczę, która obraca się wraz z kołem. Tarcza jest podtrzymywana przez zacisk, który ma małe tłoki hydrauliczne, które są sterowane przez główny cylinder hamulca.
Tłoki dociskają podkładki cierne do tarczy, aby ją spowolnić lub zatrzymać. Klocki te są zakrzywione i pokrywają większość tarczy.
W dwuobwodowych układach hamulcowych może być kilka tłoków.
Tłoki nie muszą pokonywać dużej odległości, aby zahamować, więc nie mają kontaktu z tarczą i nie mają sprężyn powrotnych po zwolnieniu hamulców.
Po naciśnięciu pedału hamulca okładziny są dociskane do tarczy pod ciśnieniem płynu.
Gumowe pierścienie uszczelniające otaczające tłoki umożliwiają ich stopniowe przesuwanie się w miarę zużywania się okładzin, dzięki czemu odległość między tarczą a tłokiem pozostaje stała, a układ hamulcowy nie wymaga regulacji.
W niektórych nowoczesnych modelach okładziny są wyposażone w czujniki. Gdy podszewka jest zużyta, styki czujnika są odsłonięte i zamknięte, uruchamiając alarm na desce rozdzielczej.
Hamulce bębnowe
Hamulec bębnowy z nakładką główną i wtórną wyposażony jest w jeden cylinder hydrauliczny. Podwójne hamulce główne mają dwa cylindry zamontowane na przednich kołach.
Hamulec bębnowy wyposażony jest w wydrążony bęben, który obraca się wraz z kołem. Górna część bębna pokryta jest nieruchomą płytą podstawy, na której znajdują się dwie zakrzywione klocki z okładziną cierną.
Pod ciśnieniem płynu tłoki w cylindrach rozsuwają się, a wyściółka klocków jest dociskana do bębna, spowalniając go lub zatrzymując.
Po naciśnięciu pedału klocki są dociskane do bębna przez działanie tłoków.
Każdy klocek hamulcowy styka się z dźwignią i tłokiem. Podkładka pierwotna styka się z tłokiem od strony roboczej, wyznaczając kierunek obrotu bębna.
Podczas obracania bęben ciągnie blok w przeciwnym kierunku, zapewniając efekt hamowania.
Niektóre bębny wykorzystują podwójne podkładki, każdy z siłownikiem hydraulicznym. Inni używają pary podkładek (pierwotnej i wtórnej) z przednimi dźwigniami.
Taka konstrukcja umożliwia rozłożenie klocków za pomocą jednego cylindra z dwoma tłokami.
Pierwotny i wtórny system nakładek jest uproszczony i mniej wydajny niż system podwójnych nakładek napędowych, dlatego zwykle montuje się go na tylnych kołach.
W każdym razie po zwolnieniu hamulców klocki wracają do pierwotnego położenia dzięki sprężynom powrotnym.
Ruch butów jest ograniczony przez regulator. Starsze systemy wykorzystują mechaniczne regulatory, które wymagają regulacji, gdy okładziny cierne zużywają się. W nowoczesnych systemach regulatory działają automatycznie za pomocą mechanizmów zapadkowych.
Hamulce bębnowe mogą ulec awarii przy częstym używaniu. przegrzewają się i nie mogą działać skutecznie, dopóki nie ostygną. Dyski mają bardziej otwartą konstrukcję i są uważane za bardziej niezawodne.
Hamulec ręczny
Mechanizm hamulca ręcznego
Hamulec ręczny działa na klocki za pośrednictwem układu mechanicznego, który nie angażuje cylindrów hydraulicznych. System ten składa się z dźwigni znajdujących się w bębnie hamulcowym i uruchamianych ręcznie z kabiny pasażerskiej.
Oprócz hydraulicznego układu hamulcowego wszystkie pojazdy wyposażone są w hamulec ręczny, który działa na dwa koła (zwykle tylne).
Hamulec ręczny zapewnia możliwość zmniejszenia prędkości w przypadku awarii hydraulicznej, ale stosowany jest głównie na parkingach.
Dźwignia hamulca ręcznego ciągnie linkę lub parę linek połączonych z hamulcami za pomocą zestawu mniejszych dźwigni, bloczków i prowadnic. Poszczególne elementy tego systemu zależą od modelu pojazdu.
Dźwignie hamulca ręcznego są utrzymywane na miejscu za pomocą mechanizmu zapadkowego. Mechanizm wyłącza się przyciskiem zwalniającym dźwignie.
W hamulcach bębnowych hamulec ręczny działa na taśmę hamulcową, która jest dociskana do bębnów.
Hamulce tarczowe wykorzystują tę samą mechanikę, ale zaciski są małe i trudne do okablowania, dlatego dla każdego koła przewidziano oddzielną dźwignię.