Термин «горный томоз» применительно к автомобилестроению заключает в себе целую серию разнообразных устройств, способствующих торможению автомобиля на длительных спусках с помощью двигателя.
Работает только при включенной передаче и при режиме работы двигателя «холостой ход», то есть при отпущенной педали акселератора.
Может быть электромагнитным или механическим, при этом соответствующие устройства тормозят вращение коленчатого вала двигателя, что в свою очередь замедляет вращение колес, или атмосферным, при этом специальная заслонка в системе выпуска отработавших газов препятствует их свободному отводу, что в свою очередь уменьшает обороты двигателя.
Широко применяется на большегрузных автомобилях и автобусах.
Ретардер — это тормоз замедлитель грузовых (и не только) автомобилей, который путем воздействия электромагнитных или гидравлических сил позволяет остановить транспортное средство без применения фрикционных тормозов. Так как многие тепловозы весили порядка 40 тонн, их торможение стало основной проблемой для машинистов. Фрикционная тормозная система не могла в полной мере справиться с такой массой быстро перегревалась и выходило из строя. Решением данной проблемы стало изобретение системы под названием ретардер.
Всё чаще на грузовиках применяют ретардер при спуске с горы и при длинных уклонах, где нецелесообразно использовать основную тормозную систему (она не рассчитана на длительное торможение и её основные элементы — диски, накладки, колодки быстро перегреваются и перестают эффективно выполнять свою работу — торможение).
Также всё чаще индукционный тормоз ставят на городской транспорт — автобусы, на автомобили коммунального назначения. В большинстве случаев это связано с некоторыми преимуществами использования ретардера — он позволяет притормаживать более плавно (при этом не теряется эффективность торможения), также одним из значительных преимуществ является экономия — при использование тормоза-замедлителя существенно увеличивается (5-10 раз) срок службы тормозной системы автомобиля (в частности из-за снижения нагрузки на тормозную систему), что с учетом дороговизны технического обслуживания грузовиков и автобусов, является большим плюсом. Ниже мы рассмотрим из чего состоит ретардер и как он работает.
Устройство ретардера (интардера)
Гидравлические ретардеры в большинстве случаев интегрируются в коробку передач (ZF, Voith). Часто это обусловлено необходимостью подвода рабочей жидкости (которая обычно является антифризом из двигателя). Гидравлические интардеры состоят из шестеренки (которая входит в зацепление с шестеренкой выходного вала коробки передач), статора, ротора, насоса, электронного блока, теплообменника. Статор и ротор находятся на одной оси с шестеренкой, которая имеет зацепление с шестерней КП.
При нажатии водителем на педаль тормоза (или при активации кнопки интардера) насос начинает подавать жидкость в рабочую область, где она попадая на крыльчатку ротора начинает замедлять его вращение и тем самым, создавая тормозной момент, который через шестерню, карданный вал и мост передается на колёса. Ниже вы найдете видео, наглядно описывающие работу гидравлического ретардера.
Электромагнитный ретардер
Электромагнитный ретардер в разрезе. Электромагнитные тормозы-замедлители используются в качестве дополнительной тормозной системы автомобиля и зачастую не обладают сложной конструкцией. Устройство этой системы представляет собой электрический и механический узел интегрированную в общую конструкцию транспортного средства. Индукционные замедлители состоят из нескольких модулей. Основной рабочий модуль, то есть узел обеспечивающий замедление автомобиля состоит из роторов и статора.
Роторы представляют собой два диска с небольшими лопастями для отвода тепла. К дискам с двух сторон крепятся два фланца (таких же размеров как на карданных валах), которые передают крутящий момент от коробки к ведущему мосту. Статор состоит из набора катушек расположенных вокруг вала. Управление им осуществляется при помощи нескольких модулей: реле давления, модуль управления замедлителем, ограничитель малой скорости и рукоятка переключения (либо модуль встраиваемый в педальный блок).
Места установки
Мест установки retarder’a обычно бывает 4. Крупные компании производители коробок переменных передач (например, ZF и Voith) устанавливают интардер сразу после коробки (Позиция 1 на рисунке). Это место обусловлено возможностью местной интеграции замедлителя в коробку передач. Но подобная схема требует усиление крепления КПП, так как общий вес установки увеличивается.
Самое распространенное место установки — между карданными валами — здесь нет необходимости согласования крепления с КПП или с ведущим мостом, но появляется необходимость установки более короткого карданного вала (позиция 2 на рисунке). Позиция 3 и 4 на рисунке — установка на ведущем мосту. Позиция 4 чаще всего применяется на среднем (проходном) ведущем мосту. Среди минусов данного вида установки — увеличение не подрессоренной массы. При применении на полноприводном автомобиле, устанавливается перед раздаточной коробкой. Также есть варианты установки тормоза-замедлителя впереди двигателя, но он уже называется по другому — акватардер.
Принцип работы ретардера
Элементов управления retarder’ом обычно бывает два: это либо ручное управление, устанавливающаяся в подрулевую колонку (как ручка управления коробкой передач на большинстве старых американских автомобилях), либо при помощи педали тормоза. Ручное управление имеет 6 режимов: сила торможения (4 режима), положение для постоянного торможения и нейтральная позиция. Активация индукционного тормоза (и регулировка тормозных усилий) происходит в зависимости от положении педали тормоза — чем сильнее усилие на педаль, тем сильнее сила торможения.
После нажатия на педаль тормоза (или перемещения подрулевого переключателя), в зависимости от положения педали передается определенное напряжение от аккумуляторных батарей к катушкам, расположенным в статической части retarder’a. В катушках создаются вихревые токи, которые способствуют образованию сил действующих противоположно вращению роторов и как следствие, приводящих к торможению и остановке транспортного средства. Ретардер состоит из статора и двух роторов, (два диска с крыльчаткой, соединенные с вращающими их карданными валами.) Они установлены практически вплотную друг к другу (между ними существует небольшой зазор для того чтобы избежать вредного контакта).
Статор выступает в роли индуктора и состоит из последовательно соединенных двух электромагнитов. При помощи данных электромагнитов (когда на них подается ток) создается электромагнитное поле, необходимое для создания вихревых замкнутых электрических токов (токи Фуко). Роторы служат теми самыми элементами, при помощи которых возникает торможение — они разработаны из токопроводящих материалов, таким образом они играют роль якоря. Вихревые токи возникают только при вращении роторов с помощью карданного вала в магнитном поле, созданном статором.
Появление вихревых токов в материале ротора приводит к образованию лапласовых сил, действующих в противоположном вращению ротора направлении. Это и создает тормозной момент на карданном валу и таким образом замедляет транспортное средство без фрикционных сил (сил трения).
Преимущества и недостатки
Среди преимуществ использования электромагнитного тормоз-замедлитель можно отметить — повышение комфорта из-за плавности замедления, экономичность при эксплуатации (из-за меньшего износа тормозных накладок), повышение уровня безопасности, повышение экологичности ТС, высокая скорость реагирования, как следствие сокращение тормозного пути. Также у электромагнитного тормоза замедлителя есть ряд недостатков, главный который из них — большой вес — на вопрос сколько весит ретардер можно смело ответить от 100 до 400 килограмм.
Здесь всё зависит от мощности двигателя и полной массы автомобиля, на котором планируется применение данного девайса — чем выше эти показатели, тем больше вес тормоза-замедлителя. Также среди минусов применения можно отметить необходимость термической защиты автомобиля (при торможение ретардер сильно перегревается), нагрузка на электрооборудование (электромагнитный тормоз потребляет много тока).
Хоть индукционный тормоз был изобретен более полувека назад, он до сих пор имеет спрос на рынке грузовой техники. Мы также можем ретардер увидеть в различных компьютерных играх в таких симуляторах, как Euro truck simulator, где он также отлично справляется с торможением в виртуальной реальности.