В сравнении с обычным ручным тормозом электромеханический стояночный тормоз имеет ряд преимуществ, а именно:
· Он предоставляет большую свободу в размещении органов управления.
Рычаг ручного тормоза больше не нужен, так как его заменяет клавиша выключателя стояночного тормоза. Эта клавиша выключателя может быть размещена с учетом эргономики и дизайна центральной консоли и пространства для ног.
· Расширяются функциональные возможности тормоза.
Благодаря электронному управлению и связям с другими системами автомобиля через шину CAN электромеханический стояночный тормоз обеспечивает выполнение некоторых дополнительных функций, например, функции автоматического снятия автомобиля с тормоза при трогании и функции удерживания автомобиля на месте AUTO HOLD. В результате повышается комфорт при управлении автомобилем.
· Упрощается процесс производства автомобилей.
Ввиду отсутствия рычага ручного тормоза с тросами привода упрощаются производственные процессы и облегчается монтаж автомобиля.
· Обеспечивается контроль состояния посредством системы самодиагностики.
Электромеханический стояночный тормоз представляет собою систему, действие которой постоянно контролируется посредством электронных средств. Эти электромеханические приводы установлены непосредственно на суппортах задних тормозных механизмов (рис.5.2.75).
Рисунок 5.2.75 - Тормозной механизм заднего колеса с электромеханическим приводом стояночного тормоза
По команде «Затянуть стояночный тормоз» включается электродвигатель, крутящий момент которого передается через многоступенчатую передачу и преобразуется посредством винтового шпинделя в усилие прижима колодок к тормозному диску.
Для полного включения стояночного тормоза достаточен относительно небольшой ход поршня тормозного механизма. Поэтому вращение вала электродвигателя преобразуется в линейное перемещение поршня в три ступени с общим передаточным отношением 150. Т.е. на каждые 150 оборотов вала электродвигателя приходится один оборот винтового шпинделя.
1-я ступень образована зубчатоременной передачей с отношением 3, посредством которой мощность электродвигателя передается на редуктор с качающейся шестерней (рис.5.2.76).
Рисунок 5.2.76 – Зубчатоременная передача и редуктор с качающейся шестерней
2-я ступень – это редуктор с качающейся шестерней, обеспечивающий снижение частоты вращения в 50 раз (рис.5.2.76).
3-я ступень – это передача типа «винт-гайка», преобразующая вращение винтового шпинделя в поступательное движение нажимной гайки (рис.5.2.77).
Рисунок 5.2.77 – Передача «винт-гайка»
Передача типа «винт-гайка» обеспечивает преобразование вращательного движения винтового шпинделя в поступательное движение нажимной гайки.
Шпиндель этой передачи приводится непосредственно от редуктора с качающейся шестерней. От направления вращения шпинделя зависит направление движения нажимной гайки (рис.5.2.78).
а)
б)
Рисунок 5.2.78 – Передача «винт-гайка»:
а – исходное положение; б - работа
Резьба шпинделя является самотормозящей. Благодаря этому после сведения тормозных колодок и прекращения подачи напряжения на электромотор тормоз остается затянутым.
Нажимная гайка может свободно скользить вдоль поршня тормозного механизма, не вращаясь относительно него. Вращение гайки невозможно ввиду специальной формы внутренней поверхности поршня, взаимодействующей с фигурной поверхностью нажимной гайки.
Зубчатоременная передача (см. рис.5.2.76) образует первую ступень редуцирования частоты вращения между электродвигателем и редуктором с качающейся шестерней. Ее передаточное отношение равно 3. Меньший зубчатый шкив установлен на валу электродвигателя, а больший шкив – на ведущем валу редуктора с качающейся шестерней. Соотношение размеров этих шкивов определяет передаточное отношение передачи.
Редуктор с качающейся шестерней (рис.5.2.79) образует вторую ступень редуцирования частоты вращения. Его передаточное отношение равно 50.
Рисунок 5.2.79 – Редуктор с качающейся шестерней
В состав этого редуктора входит зубчатый шкив большого диаметра, качающаяся шестерня и ведомая шестерня. Качающаяся шестерня снабжена двумя поводками, которые не допускают ее вращения относительно корпуса редуктора. Поэтому эта шестерня может только качаться в корпусе редуктора.
Ведомая шестерня жестко связана с ведомым валом редуктора. Большой зубчатый шкив вращается на этом валу на подшипнике. Качающаяся шестерня вращается на ступице большого зубчатого шкива. Ось этой ступицы расположена под углом к оси шкива. Этот получаемый в процессе изготовления шкива перекос ступицы обеспечивает прецессионное движение качающейся шестерни (рис.5.2.80).
а)
б)
Рисунок 5.2.80 – Работа редуктора с качающейся шестерней
При вращении зубчатого шкива два зуба качающейся шестерни постоянно находятся в зацеплении с зубьями ведомой шестерни. При этом в зацеплении находятся именно те зубья, которые расположены против наиболее тонкой части ступицы (а).
При повороте шкива на пол-оборота качающаяся и ведомая шестерни переходят из положения 1 в положение 2.
Качающаяся шестерня имеет 51 зуб, а на ведомой шестерне предусмотрено 50 зубьев. Поэтому ни один зуб одной шестерни никогда не входит полностью в выемку между зубьями другой шестерни (рис.5.2.81). При этом всегда один из зубьев качающейся шестерни оказывает давление на боковую поверхность зуба ведомой шестерни и поворачивает ее на небольшой угол.
Рисунок 5.2.81 – Взаимодействие ведомой и качающейся шестерен
В процессе всего перехода шестерен из положения 1 в положение 2 один из зубьев качающейся шестерни взаимодействует с зубом ведомой шестерни.
При повороте большого зубчатого шкива на один оборот ведомая шестерня поворачивается только на один зуб. Так как число зубьев ведомой шестерни равно 50, одному ее полному повороту соответствует 50 оборотов зубчатого шкива. Т.е. передаточное отношение редуктора равно 50.
Работает электромеханический привод заднего тормозного механизма следующим образом. Каждый из задних тормозных механизмов оснащен электромотором, который включается при необходимости блоком управления стояночного тормоза.
Электромотор связан со шпинделем привода тормозного механизма через зубчатоременную передачу и редуктор с качающейся шестерней. Вращение шпинделя преобразуется в поступательное движение нажимной гайки, которая упирается в поршень тормозного механизма и прижимает через него колодки к тормозному диску (рис.5.2.82).
Рисунок 5.2.82 – Включение стояночного тормоза
При этом происходит деформация уплотнительного кольца поршня в направлении к колодкам. По мере повышения усилия прижима колодок к тормозному диску возрастает потребления тока электродвигателем.
Блок управления электромеханическим стояночным тормозом контролирует в течение всего процесса затяжки тормоза величину потребляемого тока и при достижении этим током определенной величины выключает электродвигатели.
Отпускание стояночного тормоза происходит вследствие вращения шпинделя в обратном направлении и соответствующего ему отхода нажимной гайки от поршня. Поршень отходит в исходное положение в результате упругого восстановления формы уплотнительного кольца и биения тормозного диска. При этом колодки также отходят от тормозного диска.