Устройство и принцип работы электромеханического стояночного тормоза (EPB)
Важной частью любого автомобиля является стояночный тормоз, который фиксирует автомобиль на месте во время стоянки и предупреждает его непроизвольное откатывание назад или вперед. Современные автомобили все чаще стали оснащаться электромеханическим типом стояночного тормоза, в котором электроника заменяет привычный “ручник”. Аббревиатура электромеханического стояночного тормоза “EPB” расшифровывается как Electromechanical Parking Brake. Рассмотрим основные функции EPB и его отличия от классического стояночного тормоза. Разберем элементы устройства и принцип его работы.
удержание транспортного средства на месте при стоянке;
аварийное торможение при выходе из строя рабочей тормозной системы;
предотвращение отката автомобиля при старте на подъеме.
Устройство EPB
Электромеханический ручник устанавливается на задние колеса автомобиля. Конструктивно он состоит из следующих элементов:
тормозной механизм;
привод;
электронная система управления.
Схема управления электромеханическим стояночным тормозом
Тормозной механизм представлен штатными дисковыми тормозами автомобиля. Конструктивные изменения коснулись только рабочих цилиндров. На суппорте тормозного механизма устанавливается привод стояночного тормоза.
Электропривод ручника состоит из следующих частей, находящихся в одном корпусе:
электродвигатель;
ременная передача;
планетарный редуктор;
винтовой привод.
Электродвигатель посредством ременной передачи приводит в движение планетарный редуктор. Последний, снижая уровень шума и массу привода, воздействует на перемещение винтового привода. Привод, в свою очередь, отвечает за поступательное движение поршня тормозного механизма.
Электронный блок управления состоит из:
входных датчиков;
блока управления;
исполнительных механизмов.
Входные сигналы поступают в блок управления, как минимум, с трех элементов: с кнопки включения ручника (располагаемой на центральной консоли автомобиля), с датчика уклона (интегрирован в сам блок управления) и с датчика педали сцепления (расположенного на приводе сцепления), который фиксирует положение и скорость отпускания педали сцепления.
Блок управления через сигналы датчиков воздействует на исполнительные устройства (такие, как электродвигатель привода, например). Таким образом, блок управления напрямую взаимодействует с системами управления двигателем и курсовой устойчивости.
Принцип работы EPB
Принцип работы электромеханического стояночного тормоза имеет циклический характер: он то включается, то выключается.
EPB включается с помощью кнопки на центральном тоннеле в салоне автомобиля. Электродвигатель посредством редуктора и винтового привода притягивает тормозные колодки к тормозному диску. При этом происходит жесткая фиксация последнего.
Принцип работы EPB в виде карикатуры
А выключается стояночный тормоз во время старта автомобиля. Это действие происходит автоматически. Также электронный ручник можно выключить, нажав на кнопку при уже нажатой педали тормоза.
В процессе выключения EPB блоком управления анализируются такие параметры, как: величина уклона, положение педали газа, положение и скорость отпускания педали сцепления. Благодаря этому и становится возможным своевременное выключение EPB, включая выключение с временной задержкой. Это предотвращает откат транспортного средства назад при старте на подъеме.
Большинство автомобилей, оснащенных EPB, рядом с кнопкой ручного тормоза имеют кнопку автоматического удержания транспортного средства при временной остановке (Auto Hold). Это очень удобно для автомобилей с АКПП. Особенно актуальна данная функция в городских пробках с частыми остановками и стартами. При нажатии водителем кнопки «Auto Hold» отпадает необходимость удерживать нажатой педаль тормоза после остановки автомобиля.
При длительном неподвижном положении EPB включается автоматически. Электрический стояночный ручник также включится автоматически, если водитель выключит зажигание, откроет дверь или отстегнет ремень безопасности.
Преимущества и недостатки EPB в сравнении с классическим стояночным тормозом
Для наглядности плюсы и минусы EPB по сравнению с классическим ручником представим в виде таблицы:
Преимущества EPB
Недостатки EPB
1. Компактная кнопка вместо громоздкого рычага
1. Механический стояночный тормоз позволяет регулировать усилие торможения, что недоступно для EPB
2. В процессе эксплуатации EPB нет необходимости в его регулировке
2. При полностью разряженном аккумуляторе невозможно «снять с ручника»
3. Автоматическое выключение EPB при старте автомобиля
3. Более высокая стоимость
4. Отсутствие отката автомобиля на подъеме
Особенности обслуживания и эксплуатации автомобилей с EPB
Для проверки работоспособности EPB автомобиль необходимо установить на тормозной стенд и провести торможение стояночным тормозом. При этом проверку необходимо проводить регулярно.
Замена тормозных колодок осуществляется только при отпущенном стояночном тормозе. Процесс замены происходит при помощи диагностического оборудования. Колодки автоматически устанавливаются в нужное положение, фиксирующееся в памяти блока управления.
Нельзя оставлять автомобиль на стояночном тормозе в течение длительного времени. При длительной стоянке может разрядиться аккумулятор, вследствие чего автомобиль будет невозможно снять с ручника.
Перед проведением технических работ необходимо перевести в сервисный режим электронику автомобиля. В противном случае электрический ручник может автоматически включиться во время обслуживания или ремонта транспортного средства. Это, в свою очередь, может привести к повреждению автомобиля.
Заключение
Электромеханический стояночный тормоз освобождает водителя от проблемы под названием «забыл снять машину с ручника». Благодаря EPB с началом движения этот процесс происходит автоматически. Помимо этого он облегчает старт автомобиля в гору и существенно упрощает водителям жизнь в пробках.
Источник статьи: http://techautoport.ru/hodovaya-chast/tormoznaya-sistema/elektromehanichesky-stoyanochny-tormoz.html
Тормозная система Audi A5
На автомобиле Audi A5 значительно увеличены размеры деталей тормозной системы(новая концепция тормозного суппорта передней оси, новое поколение электромеханического стояночного тормоза EPB, новая функция ассистента трогания на подъеме, новое поколение электронной системы поддержания курсовой устойчивости Bosch 8.1), чтобы, с одной стороны, она отвечала высокой мощности автомобиля, а с другой, обеспечивала оптимальную устойчивость.
Колесный тормозной механизм—детали и узлы
Передняя ось
Двигатель
3,0 л TDI
V8 4,2 л FSI
минимальный размер колес
тип тормоза
число поршней
диаметр поршней (мм)
диаметр тормозных дисков (мм)
Задняя ось
Двигатель
3,0 л TDI
V8 4,2 л FSI
минимальный размер колес
тип тормоза
TRW CII-43 EPB 16 “
TRW CII-43 EPB 17“
число поршней
диаметр поршней (мм)
диаметр тормозных дисков (мм)
Колесный тормозной механизм—передняя ось
Тормозной суппорт FBC
На Audi A5 с использованием FBC (foundation brake compound) внедрена новая концепция тормозного суппорта. На Audi S5 используется окрашенный в черный цвет суппорт с логотипом S5.
Конструкция
Корпус тормозного суппорта состоит из кулака суппорта, выполненного из чугуна с шаровидным графитом, и алюминиевой гидравлической части. Литой материал обеспечивает высокую прочность деталей при небольших габаритах. Использование алюминия для изготовления гидравлической части обеспечивает легкость конструкции и уменьшение неподрессоренной массы.
Внимание! Запрещается отворачивать болтовые соединения гидравлического элемента икулака суппорта в условиях сервиса! В случаенеисправности заменить весь корпус тормозного суппорта.
Существенное нововведение представляет собой способ реализации направляющих элементов колодок. Для этого используются четыре направляющих пальца, закрепленных на направляющем элементе колодки. Небольшие контактные поверхности пластины тормозной колодки и направляющих пальцев обеспечивают особенную легкость хода направляющих элементов колодки. Этим предотвращается также и снижение подвижности колодок из‑за коррозии.
Тормозной суппорт FBC
Тормозная колодка на кулаке суппорта опирается выступом несущей пластины колодки на выемку в кулаке суппорта. Тормозная колодка зафиксирована на тормозном поршне при помощи пружины из нержавеющей стали.
Датчик износа тормозной колодки установлен внутри тормозной накладки на переднем левом колесе. Сигнал датчика считывается блоком управления бортовой сети J519.
Вместе с тормозными суппортами FBC используются очень легкие тормозные диски повышенной точности изготовления. Это позволяет тормозным дискам быстрее охлаждаться и дольше сохранять эффективность тормозов. Тормозные диски закреплены на ступицах колес фиксирующими болтами.
Колесный тормозной механизм—задняя ось
Тормозной суппорт
На задней оси используются Colette II – тормозные суппорты фирмы TRW совместно с электромеханическим стояночным тормозом EPB.
Значительным нововведением является использование пружин из нержавеющей стали между тормозной колодкой и направляющей колодки. Благодаря пружинам накладки достигается симметричное распределение зазора между тормозными накладками и тормозным диском. Таким образом предотвращается преждевременный односторонний износ тормозной накладки.
При замене тормозной колодки особое внимание уделить правильной установке пружин тормозной колодки!
Усилитель тормозов
Используется стандартный 8/9‑дюймовый усилитель тормозов тандемного типа фирмы TRW. Усилитель тормозов работает с постоянным передаточным числом i=8.
Герконовый выключатель предупредительной сигнализации о снижении уровня тормозной жидкости установлен теперь в резьбовую крышку бачка. В прежней конструкции контакт датчика в нейтральном положении был разомкнут. Поэтому при неисправности выключателя сигнал о слишком низком уровне тормозной жидкости не поступал.
Благодаря новому монтажному положению выключателя герконовый контакт в нейтральном положении, то есть при надлежащем уровне жидкости, замкнут. Предупредительная сигнализация включается, когда контакт размыкается. Это позволяет распознать и индицировать неисправность выключателя и разрыв цепи.
Подвод тормозных колодок осуществляется при помощи винтового привода. Конструкция и принцип работы винтового привода соответствуют конструкции и принципу работы уже используемых систем Audi A8 и Audi A6.
Используется новый редуктор. Передача с качающейся шайбой заменена на планетарный редуктор. Механизм приводится в действие электродвигателем через приводной ремень с косыми зубьями. Использование планетарного редуктора снижает уровень шума и экономит компоновочное пространство.
Общее передаточное отношение прибл. 1:150 реализуется тремя ступенями:
1. при помощи зубчатого ремня от двигателя на вход редуктора (1:3) 2. при помощи планетарного редуктора (1:50) 3. при помощи винтового привода (1:1,25)
Большое передаточное число технически достигается за счет двух последовательно включенных планетарных редукторов. Приводимая в движение зубчатым ремнем первичная шестерня редуктора выступает в качестве солнечной шестерни первого планетарного ряда. Коронная шестерня прочно закреплена на корпусе. Таким образом происходит передача вращательного движения приводимой в движение солнечной шестерни на первый планетарный ряд.
Планетарное колесо выполнено в виде шестерни на ведущей стороне и образует с ней солнечную шестерню второго планетарного ряда. Планетарное колесо второй ступени передачи является выходной шестерней редуктора и соединено непосредственно с винтовым приводом.
Компоненты системы—блок управления стояночного тормоза J540
Тормозная накладка перемещается электродвигателем, управляемым блоком управления J540. Когда тормозные накладки тормозных дисков соприкасаются с тормозным диском, сила управляющего тока резко возрастает. В ходе анализа характеристик напряжения и тока определяется точка отключения и, таким образом, максимальная прижимная сила. Непосредственного измерения перемещения тормозной накладки не происходит.
Блок управления установлен в багажном отсеке справа. Подача управляющего тока на исполнительные двигатели V282/283 производится так же, как и на Audi A6 и Audi A8, от АКБ отдельно на левый и правый двигатели. В блок управления встроено два процессора. Решение на разрешение работы принимается всегда обоими процессорами. В блок управления интегрирован микромеханический датчик угла уклона. Сигнал датчика сообщает блоку управления электромеханического стояночного тормоза еще и актуальное продольное ускорение автомобиля. Это значение используется на Audi A5 еще и блоком управления электронной системы поддержания курсовой устойчивости. Независимо от задержки выключения сети CAN блок управления J540 обладает собственной внутренней задержкой выключения. Она составляет минимум 20 секунд. Это помогает при включенном стояночном тормозе поддерживать активное состояние индикации на дисплее после выключения зажигания еще 20 секунд. Теперь доступна функция Flash-программирования.
Кодирование блока управления в сервисном центре больше не требуется.
Функции—детали и узлы
Все функции электромеханического стояночного тормоза Audi A5 сохранены на моделях Audi A6 и Audi A8: непосредственно функцию стояночного тормоза дополняет динамическая функция экстренного торможения, ассистент трогания с места и режим технического осмотра.
Динамическая функция экстренного торможения
Основной принцип работы этой системы такой же как и на Audi A6 и Audi A8: если функция будет включена на скорости, превышающей 7 км/ч, происходит торможение посредством активного увеличения тормозного усилия электронной системы поддержания курсовой устойчивости на задних колесах. Когда скорость автомобиля станет меньше 7 км/ч, активируется электромеханический стояночный тормоз и электронная система поддержания курсовой устойчивости прекращает свое вмешательство.
Электронная система поддержания курсовой устойчивости начинает увеличивать тормозное давление по требованию блока управления электромеханического стояночного тормоза. При определенных обстоятельствах блок управления электронной системы поддержания курсовой устойчивости не выполняет это требование и не увеличивает тормозное давление (например, при фиксации перегрева колесного тормозного механизма или определенных неисправностях электронной системы поддержания курсовой устойчивости).
На Audi A6 и Audi A8 динамическая функция экстренного торможения при скорости больше 7 км/ч недоступна. На Audi A5 функцию электронной системы поддержания курсовой устойчивости в этом случае выполняет электромеханический стояночный тормоз. Быстрая смена включения и выключения стояночного тормоза (максимум прибл. 2 Гц) помогает тормозить даже при скорости больше 7 км/ч. При этом происходит постоянное сравнение скорости вращения колес передней подвески и задней оси во избежание перетормаживания задней оси, а следовательно, нестабильного движения автомобиля.
Функции—автоматическое увеличение усилия прижима при повышенной температуретормозных дисков
На Audi A5 тоже происходит автоматическое увеличение усилия прижима стояночного тормоза, когда автомобиль неподвижен, и при повышенной температуре тормозных дисков. Температура тормозных дисков определяется при помощи температурной модели блоком управления электромеханического стояночного тормоза. Через три минуты после включения стояночного тормоза блок управления сообщает актуальное значение температуры тормозных дисков.
Если температура выше 300°C, зажигание выключено или угол уклона больше 15%, происходит увеличение усилия прижима. При температуре тормозных дисков выше 500°C увеличение усилия прижима происходит всегда, независимо от того, включено зажигание или нет. Это индицируется миганием контрольной лампы.
Автоматическая коррекция зазора в тормозном механизме
Эта функция взята с Audi A6. Если водитель долгое время не использует стояночный тормоз, то перемещение ходового винта для прижатия колодки становится больше. Это происходит из‑за износа тормозных накладок. Когда стояночный тормоз снова включается, то процесс его включения в зависимости от обстоятельств протекает значительно медленнее.
Чтобы избежать этого, функция стояночного тормоза активируется автоматически, если за последние 1000 километров он ни разу не включался. Активация произойдет при условии постановки автомобиля на стоянку с выключенным стояночным тормозом и выключенным зажиганием.
Управление и индикация
Функция стояночного тормоза активируется нажатием кнопки электромеханического стояночного тормоза E538. Условия активации и деактивации электромеханического стояночного тормоза, а также зависящие от этого индикации контрольных ламп и дисплея такие же, как на Audi A6 и Audi A8.
Новым является управление контрольной лампой стояночного тормоза по шине CAN. На Audi A8 и A6 лампа управляется отдельно. Даже желтая предупредительная лампа на центральном дисплее управляется на Audi A5, как и на Audi A6 по шине CAN.
Объемы сервисных работ
Имеются следующие изменения по сравнению с Audi A6 и Audi A8.
Кодирование блока управления J540
Кодирование блока управления не требуется. При замене и вводе в эксплуатацию блока управления необходимо провести калибровку датчика угла уклона (базовая настройка 20) и базовую настройку 10 (трижды включить и выключить стояночный тормоз). В ведомом поиске неисправностей эти функции автоматически включаются в план диагностики при замене блока управления.
Кабель для проверки правильности установки VAS 1598/55
Чтобы при выходе из строя исполнительного двигателя V282/283 определить что неисправно, исполнительный двигатель или блок управления, используется этот новый специальный инструмент.
Блоки измеряемых величин
В новых блоках измеряемых величин 8 и 9 сохраняются максимальные достигнутые значения температуры тормозных дисков.
Проверки исполнительных элементов
Проверка исполнительных элементов включает в себя теперь дополнительную проверку контрольной лампы ассистента трогания на подъеме.
Электронная система поддержания курсовой устойчивости
Детали и узлы
На Audi A5 впервые используется электронная система поддержания курсовой устойчивости Bosch 8.1. Эта новая электронная система поддержания курсовой устойчивости отличается от ранее известной за счет более мощных клапанов и большого набора функций ESP 8.0. Применяются активные датчики частоты вращения колеса.
Компоненты системы — блок ESP
Используются четыре варианта блока ESP. Наряду с базовым исполнением используется блок с расширенным набором функций. В основном необходимо различать блоки для переднего и полного привода. По внешним габаритам версии ESP 8.1 и ESP 8.0 идентичны.
Улучшена герметичность клапана переключения в закрытом положении. Блок управления ESP принимает участие в задержке выключения шины CAN и может активно поддерживать шину CAN-Привод в состоянии готовности.
Для системы ESP 8.1 также запрещается отсоединять блок управления от гидравлического блока в сервисном центре.
Компоненты системы — датчик частоты вращения колеса
Применяются активные датчики. Их конструкция и принцип работы такой же, как у уже используемого на Audi A8 и Audi A6 датчика.
Системные компоненты — датчики ESP G419
По конструкции и принципу работы датчики такие же, как на Audi A4 и Audi A6. На Audi A5 передача данных на блок управления ESP происходит по шине CAN‑Датчик.
Системные компоненты – выключатель стоп-сигнала F
На педали тормоза установлен электронный выключатель стоп‑сигнала. Нажатием на педаль тормоза приводится в действие толкатель датчика. На толкателе расположен постоянный магнит. Напряженность магнитного поля измеряется датчиком Холла. Блок обработки результатов передает оба инвертированных сигнала выключателя стоп‑сигнала (BLS) и выключателя тестера тормозов (BTS). На Audi A5 сигнал BLS используется только в качестве входного сигнала. Проверка четкости сигнала производится путем оценки тормозного давления. Тормозное усилие замеряется датчиком давления G201 гидравлического механизма гидравлического блока ESP.
Датчик фиксируется в креплении на опоре педали путем проворачивания стопора. Одновременно проворачивается и постоянный магнит. Толкатель вводится в корпус и сохраняет свое положение. Благодаря поворачиванию постоянного магнита навстречу толкателю и происходит геометрическое замыкание обеих деталей. Постоянный магнит фиксируется приведением в действие стопора на толкателе. На этом позиционирование датчика на педали тормоза закончено.
Системные компоненты — выключатель стоп-сигнала F
Сигнал выключателя стоп-сигнала считывается блоком управления двигателя J220 и передается на шину CAN. Отсюда он считывается блоком управления ESP J104.
Компоненты системы — датчик угла поворота рулевого колеса G85
Датчик угла поворота рулевого колеса является новой разработкой. Он установлен вместе с блоком управления рулевой колонки в коммутационном модуле. Коммутационный модуль на Audi A5 установлен при помощи призматической шпонки на трубке энергопоглощающей системы рулевой колонки. Таким образом минимизируется монтажный допуск.
Задающий кодовый диск датчика угла поворота рулевого колеса теперь приводится в действие непосредственно рулевым колесом. До сих пор движение рулевого колеса передавалось сначала на трубчатый рулевой вал и лишь потом на задающий кодовый диск датчика. На Audi A5 точность измерения повышается за счет непосредственного привода.
Функции
Следующие функции ESP 8.1 уже перенесены на систему ESP 8.0 Audi A6:
ESP (электронная система поддержания курсовой устойчивости)
MSR (система регулирования крутящего момента двигателя)
HBA (ассистент экстренного торможения)
FBS (система разрешения допуска и запуска двигателя)
Сигнал экстренного торможения
Очистка тормозных дисков
Функция стабилизации прицепа
Была оптимизирована функция стабилизации прицепа. Колебания автомобиля вызываются меняющими направление вращения крутящими моментами („колебательными моментами“) относительно вертикальной оси автомобиля. При использовании ESP Bosch 8.0 тормозное усилие передается одновременно на все четыре колеса, чтобы выйти из критического диапазона скорости. ESP Bosch 8.1 попеременно подтормаживает правое и левое колеса передней оси.
Путем передачи тормозного усилия на соответствующее переднее колесо создается крутящий момент относительно вертикальной оси автомобиля, противодействующий „колебательному моменту“. Преимуществом этой стратегии регулировки является отсутствие необходимости сильного снижения скорости автомобиля для стабилизации прицепа.
Функция доступна в заводской комплектации с тягово-сцепным устройством или при дооборудовании автомобиля оригинальным ТСУ Audi.
Ассистент трогания на подъеме Audi (AHA)
Это новая функция впервые используется на Audi A5. Ассистент AHA — это функция комфорта, которую можно заказать в качестве дополнительной комплектации.
Принцип работы
Основная функция заключается в том, что автомобиль во время остановки удерживается на месте повышением тормозного давления. Это происходит посредством активного повышения тормозного давления системой ESP на всех четырех колесах. При длительной остановке управляемые системой ESP электромагнитные клапаны нагреваются. По достижении температуры прибл. 200°C функция торможения „переходит“ к электромеханическому стояночному тормозу. Таким образом предотвращается повреждение катушек электромагнитных клапанов системы ESP.
Если водитель захочет продолжить движение, стояночный тормоз выключится при достижении крутящего момента двигателя, достаточного для предотвращения скатывания автомобиля назад.
Принцип действия
Определение момента выключения тормоза происходит на основании следующих данных:
крутящий момент двигателя
угол уклона (замеряется датчиком угла уклона в блоке управления EPB)
включенная передача
положение педали сцепления (датчик положения педали сцепления) или замыкание гидротрансформатора
Управление
Функция активируется нажатием клавиши AUTO HOLD E540.
Имеются следующие режимы:
неактивный: светодиод в выключателе не горит
режим ожидания stand by: светодиод выключателя горит
активный: светодиод выключателя горит, индикация на комбинации приборов (зеленая (P))
Чтобы включить функцию (режим ожидания stand by), должны быть выполнены определенные условия активации:
водитель пристегнут
двигатель работает
водительская дверь закрыта
ESP и электромеханический стояночный тормоз работоспособны
Передача функции торможения от ESP к EPB происходит, если:
температура клапанов системы ESP достигла граничного значения ок. 200°C
открывается водительская дверь
отстегивается ремень
выключается двигатель
выключается зажигание
нажимается выключатель
нажимается педаль тормоза или педаль акселератора.
Когда функция торможения переходит к EPB, меняется индикация на комбинации приборов: зеленая (P) меняется на красную (P)
Объемы сервисных работ
Имеются следующие нововведения/ изменения по сравнению с ESP 8.0 Audi A6.
Кодирование блока управления
Кодирование блока управления происходит теперь в режиме онлайн.
Выключатель стоп-сигнала
Выключатель стоп-сигнала самоадаптируется. Калибровка после замены деталей не требуется.
Источник статьи: http://www.autoholding.net/802_tormoznaya_sistema_Audi_AV.html
Схема управления электромеханическим стояночным тормозом
Принцип работы EPB в виде карикатуры
