ترمزهای پیشرفته در خودروها

تاریخچه ترمز
روشهاي گوناگوني براي انتقال نيروي راننده به ترمزها وجود دارد که در زير به آنها اشاره مي کنيم :
ميله بندي مکانيکي (Solid bar connection operated )
در اين نوع عملگرها بين پدال ترمز و کفشک ترمز يک اهرم بندي مکانيکي قرار مي گيرد که عامل انتقال نيرو از پا يا دست راننده به ترمز مي باشد. اين نوع ميله بنديها، معمولاً با بکار بردن اهرمهايي نيروي وارده توسط راننده را چند برابر مي کنند.
http://www.gerdavari.com/tormoz-pish1.jpg

سيمي:(Cable operation)
در برخي از موارد که از سيستمهاي مکانيکي بعنوان عملگر استفاده مي کنند، بجاي سيستم ميله بندي اهرمي از سيم استفاده مي کنند. از اين سيستمهاي انتقال نيرو در خودروها کمتر استفاده مي شود و بيشتر در ترمز چرخهاي عقب موتور سيکلتها استفاده مي شود.
http://www.gerdavari.com/tormoz-pish2.jpg

اساس کار ترمز
اساس کار ترمز بر مبناي اصطکاک بين دو سطح است. مقدار اصطحکاک بسته به نيروي اعمال شده بين دو سطح، زبري و جنس سطوح تغيير مي کند.
وقتي راننده پدال ترمز را فشار مي دهد و ترمزها به کار مي افتند، سيالي از داخل لوله هاي روغن عبور مي کند و به مکانيسمهاي ترمزگيري در چرخها مي رسد. اين مکانيسمهاي ترمزگيري به قطعات چرخان نيرو وارد مي کنند تا حرکت چرخها کند شود يا چرخها از حرکت باز ايستند.
اگر راننده خيلي محکم ترمز بگيرد، بطوريکه چرخها قفل شوند، اصطکاک بين لاستيکها و سطح جاده از نوع جنبشي خواهد بود. اگر ترمز خيلي محکم گرفته نشود، چرخها به چرخيدن ادامه خواهند داد، در اين حالت با اصطکاک ايستائي سروکار داريم؛ يعني اصطکاک در آستانه حرکت که مقدار آن نيز از اصطکاک جنبشي بيشتر است. در صورتيکه چرخها قفل نشوند، خودرو پيش از توقف مسافت کمتري را مي پيمايد و زودتر متوقف مي شود. اما ترمز را همواره بايد چنان گرفت که چرخها در آستانه قفل شدن باشند.
اجزای ترمز
سيستم ترمز پائي شامل دو بخش اصلي است. اين بخشها عبارتند از:
1- سيلندر اصلي يا پمپ زير پا
http://www.gerdavari.com/tormoz-pish3.jpg

پمپ زير پا يک پمپ پيستوني رفت و برگشتي است. وقتي راننده پدال را فشار مي دهد، اين فشار به سيستم هيدروليکي منتقل مي شود، روغن ترمز از پمپ زير پا وارد لوله هاي روغن مي شود و به مکانيسمهاي ترمز مي رسد. با افزايش فشار هيدروليکي کفشکها يا لنت ترمزها به کاسه ها يا ديسکهاي چرخان فشرده مي شوند، در نتيجه نيروي مکانيکي پدال ترمز به نيروي هيدروليکي وارد بر مکانيسمهاي ترمز چرخ تبديل مي شود.
http://www.gerdavari.com/tormoz-pish4.jpg

2- مكانيزم هاي ترمز:
الف ) ترمز ديسكي
در ترمز ديسکي، فشار روغن لنتهاي ترمز را به ديسکي چرخان مي فشارد. اصطکاک بين کفشها يا لنت ترمزهاي ساکن با کاسه يا ديسک چرخان منشا عمل ترمزگيري است که سبب کند شدن حرکت يا توقف چرخها مي شود.
http://www.gerdavari.com/tormoz-pish5.jpg

ب)ترمزكاسه اي
در ترمز کاسه اي فشار روغن، کفشکهاي ترمز لنت کوبي شده را به يک کاسه چرخان يا کاسه چرخ مي فشارد.
http://www.gerdavari.com/tormoz-pish6.jpg


3:لوله هاي رابط
برای انتقال مایع روغن ترمز از سیلندر اصلی به چرخ ها از یک سری لوله های فولادی مستحکم و یا لوله های پلاستیکی استفاده می شود .
http://www.gerdavari.com/tormoz-pish7.jpg

در اکثر خودروها، ترمزهاي چرخها دو به دو با هم عمل مي کنند. بدين صورت که معمولاً در خودروهاي ديفرانسيل عقب دو چرخ عقب از يک لوله روغن و چرخهاي جلو از يک لوله روغن مجزا استفاده مي کنند. در بسياري از خودروهاي ديفرانسيل جلو نيز چرخها بصورت ضربدري هرکدام به يک لوله متصلند.
http://www.gerdavari.com/tormoz-pish8.jpg

مجزا کردن سيستم هيدروليکي به دو بخش ، ايمني خودرو را افزايش مي دهد. اگر يکي از بخشها نشتي روغن داشته باشد و کار نکند، بخش ديگر به کار خود ادامه مي دهد و خودرو را متوقف مي کند. به ندرت ممکن است هر دو بخش همزمان از کار بيفتند. در سيستمهاي قديمي، سيلندر اصلي يا پمپ زير پا فقط يک پيستون داشت. در اين سيستمها وقتي در نقطه اي از سيستم هيدروليکي عيبي بروز مي کرد، خودرو ديگر ترمز نمي گرفت.

ترمز بوستری
اکثر خودروها به سيستم ترمز بوستري مجهزند. در اين نوع سيستم وارد کردن نيروي نسبتاً کمي بر پدال ترمز براي کاهش سرعت يا متوقف کردن خودرو کافي است. در صورتي که موتور خاموش باشد يا بوستر خراب شده باشد، ترمز عمل مي کند، اما راننده بايد نيروي بيشتري به پدال ترمز وارد کند.
بوستر ترمز خلئي، سيلندري دارد که در آن پيستون يا ديافراگمي تعبيه شده است.
وقتي پدال ترمز رها مي شود، پيستون در نتيجه خلا معلق مي ماند چرا که خلا در دو طرف آن برابر است. اين خلا مورد نياز بوسيله لوله اي از منيفولد بنزين يا يک پمپ خلا تامين مي شود. با فشار دادن پدال ترمز، فشار در يک طرف پيستون به فشار جو مي رسد، بنابراين پيستون به طرف ديگر کشيده مي شود و نيروي کمي که راننده به پدال وارد مي کند به کمک فشار جو افزايش مي يابد.
با فشار دادن پدال ترمز، ميله پشت پدال ترمز شير هوا را از شير تنظيم متحرک دور مي کند. هوا با فشار جو از شيرها مي گذرد و وارد فضاي بين پيستون و پوسته عقب مي شود. در نتيجه ديافراگم و ميله پشت پمپ زير پا به طرف پمپ زير پا حرکت مي کنند. وقتي پيستونها در داخل پمپ زير پا عمل کنند، ترمز عمل مي کند. با رها کردن پدال ترمز شير هوا دوباره با شير تنظيم متحرک تماس پيدا مي کند.در نتيجه محفظه پشت پيستون نسبت به ورود هوا درز بندي مي شود.
http://www.gerdavari.com/tormoz-pish9.jpg
رفع عیب از ترمزهای هیدرولیکی
ترمزهاي هيدروليك از سيستم‌هاي مطمئن‌ ترمز محسوب مي‌شود. اما اين سيستم در ابتدا داراي عيب‌هاي بزرگي بود. اگر هر گاه به دليلي، شكستگي جزئي در يكي از لوله‌هاي ترمزها به وجود مي‌آمد در اثر نشت مايع ترمز يا وارد شدن هوا در سيستم، تمام سيستم ترمز از حالت فعاليت خود بيرون آمده و خطرآفرين مي‌شد.
براي از ميان برداشتن اين عيب، خودروسازان و شركت‌هاي توليد‌كننده سيستم‌هاي ترمز مجبور به تقسيم كردن نيروي ترمز از طريق فشار هيدروليك به دو بخش شدند. يكي از اين بخش‌ها به چرخ‌هاي جلو و ديگري به بخش‌هاي عقب فشار وارد مي‌آورد طراحي و توليد اين سيستم جديد بسيار مثبت بود، ولي به نظر مي‌رسيد آنچنان از خطرات احتمالي آن نمي‌كاست، چرا كه در اين صورت ايجاد شكستگي در لوله‌هاي ترمز جلو و قفل يا بلوكه‌كردن چرخ‌هاي عقب، خودرو به شدت به دور خود چرخيده و از كنترل خارج مي‌شد.
اما سوئدي‌ها راه‌حل اين مشكل را پيدا كردند. كمپاني (ساب) Saab ترمزهاي هيدروليك دو كاناله به صورت ضربدري را طراحي و توليد كرد به اين صورت كه چرخ سمت راست جلو به همراه چرخ‌سمت چپ عقب از يك كانال و چرخ سمت چپ جلو به همراه چرخ سمت راست عقب از كانال ديگر تغذيه مي‌شدند.
ولي كمپاني‌‌هاي خودروسازي ولوو و بي‌ام‌و بر روي طرح نسبتا بهتري كار كردند به اين ترتيب كه با هر دو چرخ جلو هر كدام از يك كانال تغذيه مي‌شدند چرخ‌هاي عقب نيز از كانال مستقلي بهره مي‌بردند. در اين صورت در اثر بروز اشكال يا شكستگي در يكي از لوله‌هاي هيدروليك چرخ‌ها تنها همان چرخ بود كه قابليت ترمزگيري را از دست مي‌داد و در كنترل خودرو اشكال عمده‌‌اي پيش نمي‌آمد اما سيستم ترمز در خودروها نيز در دنيا به سرعت ديگر بخش‌ها رشد داشت و خوشبختانه در حال حاضر ترمزهاي سه و چهاركاناله ضد بلوكه Abs در بيشتر خودروها به صورت استاندارد وجود دارد.

ترمز ABS
گاهی یک ترمز کوتاه و موثر می تواند جان انسان ها را نجات دهد ولی همیشه ترمز کردن با شرایط جاده هماهنگ نیست و نمی تواند موثر باشد از این رو سبب فاجعه می گردد . لغزندگی، یخ و یا هر دلیلی که باعث قفل (بلوکه) شدن ترمزها گردد، عامل از دست دادن کنترل کنترل خودرو است برای اطمینان از بلوکه نشدن ترمزها, از سیستمی به نام ABS کمک گرفته می شود
ABS= Anti Blocker System
ترمزهاي Abs در بيان ساده دستگاهي الكترونيكي هستند كه در هنگام ترمزگيري باكنترل فشار (قطع و وصل كردن فشار) هيدروليك در كسري از ثانيه ارتباط لنت را با ديسك يا كاسه برقرار و قطع مي‌كنند و تكرار سريع و مداوم اين عمل باعث از ميان رفتن حالت بلوكه كردن يا قفل كردن ترمزها مي‌شود.
اهميت اين گونه ترمزها نيز بيشتر در سطوح خيس و لغزنده يا ترمزگيري در سرعت‌هاي بالا بيشتر نمايان مي‌شود. در اين گونه موارد راننده از كنترل كامل بر روي وسائل نقليه خود برخوردار است و اما شايد بتوان گفت تنها نكته منفي در مورد ترمزهاي Abs صداي نسبتا شديد آنها در هنگام ترمزگيري بر روي سطوح بسيار لغزنده است.
اين صداي لرزان كه به درون كابين نفوذ مي‌كند و زير پدال ترمز حس و شنيده مي‌شود راننده‌اي را كه تجربه ترمزگيري در اين شرايط ندارد به اشتباه مي‌اندازد كه احتمالا قسمتي از سيستم ترمز خودرواش در حال خرد شدن است و به همين دليل راننده ممكن است به اشتباه از فشار پاي خود بر روي پدال ترمز بكاهد.

به تازگي استفاده از سيستم‌هاي كمكي و تقويت كننده الكترونيكي و مكانيكي نيز براي هر چه بهتر كردن فعاليت ترمزها بر روي انواع خودروهاي جديد به كار گرفته مي‌شود اين سيستم‌ها با وارد آوردن اندك فشاري به پدال ترمز فعال شده و بهترين نتيجه را در اختيار راننده قرار مي‌دهد.
وقتي سرعت لاستيکها، با آهنگي تندتر از سرعت خودرو کاهش يابد، لاستيکها روي سطح جاده سر مي خورند. يکي از راههاي جلوگيري از سر خوردن لاستيک، جلوگيري از قفل شدن ترمزهاست. اين همان کاري است که سيستم ترمز ABS انجام مي دهد. در حين ترمزگيري عادي، سيستم ترمزABS هيچ اثري بر ترمز پايي ندارد. اما وقتي راننده به شدت ترمز مي گيرد، اين سيستم مانع قفل شدن چرخها مي شود. اين سيستم به ترمزها اجازه مي دهد تا آستانه سر خوردن لاستيکها عمل کنند. در اين هنگام سيستم ABS فشار روغن ترمز هر چرخ را تغيير مي دهد. بدين ترتيب پمپ کردن سريع سبب مي شود که آهنگ کاهش سرعت چرخ، از آهنگي که سبب قفل شدن چرخها مي شود کمتر بماند.



گرداورنده : محمد حسین لطف آبادی
استاد : مهندس مجید سالاری