Конструкция и принцип работы основных компонентов тормозной системы Toyota Land Cruiser Prado 120 / Lexus GX470 с 2002 года

4. Конструкция и принцип работы основных компонентов тормозной системы

Гидроусилитель тормозной системы

Гидроусилитель тормозной системы состоит из главного цилиндра с блоком управления рабочими цилиндрами тормозов, бачка тормозной жидкости, насоса с электродвигателем и гидроаккумулятора.

• Главный цилиндр с блоком управления рабочими цилиндрами тормозов включает в себя главный цилиндр с гидроусилителем тормозов, 12 электромагнитных клапанов, перепускной клапан и 2 датчика давления (высокого и низкого).
• Бачок тормозной жидкости снабжен датчиком уровня.

Гидроусилитель тормозной системы состоит из следующих компонентов.

► Гидравлическая система

Главный цилиндр и усилитель тормозной системы

Устройство

Главный цилиндр с гидроусилителем тормозной системы включает в себя гидроусилитель тормозов, главный цилиндр и регулятор давления. Все узлы смонтированы соосно, что обеспечивает простоту и компактность конструкции.

• Узел гидроусилителя состоит из рабочего штока, силового поршня и камеры повышения давления.
• Узел главного цилиндра состоит из поршня, возвратной пружины и четырёхходового клапана.
• Узел регулятора давления состоит из поршня, возвратной пружины, золотникового клапана, реактивного штока и резинового реактивного диска.

► Упрощенная схема

Рекомендация по техобслуживанию

Для главного цилиндра с гидроусилителем тормозной системы поставляются следующие запчасти:

• Рабочий шток в сборе с силовым поршнем поставляются под наименованием «Поршень № 1».
• Поршень главного цилиндра поставляется под наименованием «Поршень № 2».
• Остальные детали в запчасти не поставляются, их демонтаж не допускается.

Принцип работы

Повышение давления (при пониженном давлении)

a) Усилие нажатия на педаль тормоза передается в такой последовательности: рабочий шток – силовой поршень – поршень главного цилиндра.

b) Усилие возвратной пружины главного цилиндра больше усилия возвратной пружины регулирующего поршня, перемещение которого начинается раньше, чем повышение давления в главном цилиндре.

c) Золотниковый клапан перекрывает канал А (между расширительным бачком и камерой повышения давления) и открывает канал В (между расширительным бачком и гидроаккумулятором). Затем тормозная жидкость под давлением подается в камеру повышения давления для создания дополнительного тормозного усилия.

d) В данный момент повышенное давление, действующее на поршень главного тормозного цилиндра, становится больше усилия возвратной пружины. Давление тормозной жидкости в главном цилиндре увеличивается и подается на тормоза передних колес. Одновременно давление в камере повышения давления подается на тормоза задних колес.

В начальный момент торможения на резиновый реактивный диск воздействует незначительное давление камеры повышения давления. Следовательно, на золотниковый клапан через реактивный шток (слева направо) обратное усилие не передается.

Повышение давления (при повышенном давлении)

В отличие от случая, когда давление в тормозной системе понижено, при повышенном давлении усилие, действующее на резиновый реактивный диск, увеличивается. Следовательно, диск деформируется и создает обратное усилие на золотниковый клапан через реактивный шток (слева направо). Таким образом, в данном случае на педаль тормоза передается большая противодействующая сила. В результате реализуется функция сервомеханизма, создающего меньшее дополнительное усилие при повышенном давлении и наоборот.

Удержание давления

В режиме удержания давления усилие педали тормоза уравновешивается усилием, создаваемым главным цилиндром.

Другими словами, силы, приложенные с разных сторон регулирующего поршня (создаваемые соответственно главным цилиндром и регулятором давления), равны. В данной ситуации золотниковый клапан закрывает оба канала – канал В между камерой повышения давления и гидроаккумулятором и канал А – между камерой повышения давления и расширительным бачком.

В результате в тормозной системе поддерживается постоянное давление.

Понижение давления

При уменьшении усилия, прикладываемого к педали тормоза, давление в главном цилиндре понижается. Возвратное усилие регулирующего поршня (действующее слева направо) становится больше уравновешивавшего его давления, что приводит к обратному перемещению регулирующего поршня и золотникового клапана. В результате канал А между расширительным бачком и камерой повышения давления открывается. Давление гидроусилителя понижается, устанавливая новое равновесие с усилием педали тормоза. В результате данного непрерывного процесса давление в камере повышения давления и в главном цилиндре понижается в зависимости от уменьшения усилия, прикладываемого к педали тормоза.

Работа гидроусилителя при неисправности системы энергоснабжения. Если в результате какой-либо неисправности давление в гидроаккумуляторе понизится, давление в камере повышенного давления также упадет. В связи с этим создать дополнительное тормозное усилие будет невозможно. Следовательно, тормоза задних колес будут работать без усиления. Тем не менее, давление в гидроприводе рабочих цилиндров передних колес будет повышаться поршнем главного цилиндра в зависимости от усилия, прикладываемого к педали тормоза.

Электромагнитный клапан

Существует два типа электромагнитных клапанов: переключающие и управляющие.

• Всего используется 4 переключающих электромагнитных клапана: 2 (SA1, SA2) в контуре передних тормозов, 1 (SA3) в контуре задних тормозов и 1 (STR) – в контуре гидроаккумулятора. Переключающие клапаны открываются и закрываются, перераспределяя потоки тормозной жидкости в соответствующих контурах в зависимости от сигналов управления, поступающих от ЭБУ системы противоскольжения.
• Система управления торможением включает в себя 8 управляющих электромагнитных клапанов (по 2 клапана на каждое колесо: клапан удержания давления и редукционный клапан).

Для управления давлением в гидропроводе каждого из четырех рабочих цилиндров колес предусмотрены режимы повышения, удержания и понижения давления, которые реализуются включением и выключением управляющих клапанов.

• На новых моделях Land Cruiser / Land Cruiser Prado, в отличие от предшествующих, изменено сопротивление обмотки восьми электромагнитных клапанов (четырех переключающих SA1, SA2, SA3, и STR), и четырех обратных клапанов (SFRH, SFLH, SRRH, и SRLH) в целях улучшения их термостойкости (см. таблицу ниже). В результате увеличено время работы клапанов в непрерывном режиме.

Насос и электродвигатель насоса, гидроаккумулятор, датчик давления (высокого / низкого) и перепускной клапан

• Если давление в гидроаккумуляторе падает ниже значения, при котором срабатывает датчик высокого давления, датчик отключается. В этом случае ЭБУ системы противоскольжения включает реле электродвигателя насоса, который начинает создавать давление. Тормозная жидкость подается насосом через обратный клапан и удерживается в гидроаккумуляторе под давлением, которое используется для создания рабочего давления при обычном торможении и для функционирования дополнительных тормозных систем.

• Если давление в гидроаккумуляторе становится выше значения, при котором срабатывает датчик высокого давления, датчик включается. Затем через несколько секунд ЭБУ системы противоскольжения включает электродвигатель насоса. В случае неисправности датчика давления, перепускной клапан сбрасывает избыток тормозной жидкости в расширительный бачок во избежание чрезмерного повышения давления при непрерывной работе насоса.

• Если давление в гидроаккумуляторе падает ниже значения, при котором срабатывает датчик низкого давления, датчик отключается. В результате включается аварийная лампа тормозной системы и подается предупреждающий звуковой сигнал системы VSC. В данном состоянии дополнительные тормозные системы (ABS с электронной системой распределения тормозного усилия (EBD) и усилителем экстренного торможения, активной противопробуксовочной системой (A-TRC), системой курсовой устойчивости (VSC), системой помощи при спуске по склону (DAC) и системой помощи при подъеме по склону (НАС) не включаются.

Датчик скорости

• На новых моделях Land Cruiser / Land Cruiser Prado применяются активные датчики частоты вращения, определяющие направление вращения.

Датчик скорости включает в себя интегральную схему и два магниторезистивных элемента.

• Задающий ротор датчика, имеющий положительные и отрицательные полюса, расположенные поочередности по окружности, совмещено с внутренним кольцом подшипника ступицы.

• Ниже показаны отличия датчиков частоты вращения пассивного типа (индуктивной катушкой), использовавшиеся на предшествующих моделях Land Cruiser / Land Cruiser Prado, от активных датчиков, устанавливаемых на новых моделях.

► Активный датчик скорости

► Пассивный датчик скорости

Алгоритм определения направления вращения датчика

• Для определения направления вращения используется выходное напряжение, форма которого зависит от вида импульсов, генерируемых двумя магниторезистивными датчиками.
• На основании этих импульсов интегральная схема выдает сигнал вращения в переднем или заднем направлении.

► Вращение в переднем направлении ► Вращение в заднем направлении

• Для определения скорости движения автомобиля оценивается длительность импульсов. Так как активный датчик генерирует дискретные импульсы, минимальная скорость, которую можно определить с его помощью, составляет около 0 км/ч (0 миль в час).
• Использование датчиков активного типа позволяет реализовать функцию помощи при подъеме по склону.

Описание работы системы

Обычное торможение

При обычном торможении все электромагнитные клапаны отключены.

Дополнительные тормозные системы (ABS с электронной системой распределения тормозного усилия (EBD) и усилителем экстренного торможения)

Дополнительные тормозные системы (ABS с электронной системой распределения тормозного усилия (EBD) и усилителем экстренного торможения), устанавливаемые на новые модели Land Cruiser / Land Cruiser Prado, выполняют следующие функции.

Рекомендация по техобслуживанию

При срабатывании дополнительных тормозных систем (кроме усилителя экстренного торможения) педаль тормоза может вибрировать, что свидетельствует о нормальной работе и не является неисправностью.

► Схема системы

*¹: Только на моделях с дизельными двигателями

*²: При наличии системы блокировки дифференциала заднего моста