اهمیت سیستم ترمز درخودرو

 کار ترمز ایجاد شتاب منفی لازم برای توقف خودروی در حال حرکت است.علاوه بر متوقف کردن کامل خودرو، کنترل حرکت خودرو در سراشیبی، توقف مرحله ای، و کاهش سرعت به اندازه دلخواه را می توان از وظایف اصلی این سیستم دانست.

 حال برای توقف خودرو نیاز به عضوی است که نیروی اصطکاک منفی (مخالف حرکت گردشی چرخ) را برای ما ایجاد کند، این عضو لنت نام دارد. لنت ترمز، به دیسک یا کاسه ترمز وارد می شود تا اصطکاکی مناسب برای ایجاد شتاب منفی در خودرو ایجاد کند.

 در اثر این نیروی مخالف، انرژی جنبشی عضومحرک (نیروی گردشی چرخ) اصطکاک و اصطکاک به انرژی حرارتی تبدیل،و درنهایت گرمای تولیدی در فضا پخش می شود. دستگاه ترمز به وسیله سیستم های مکانیکی، خلاای، هوای فشرده،و هیدرولیکی فعال می شود. همان طور که ذکر شد سیستم های مختلفی برای موقف کردن مطمئن وایمن خودرو ها طراحی شده، که معمول ترین آنها در خودروهای سواری، ترمز هیدرولیکی دومداری و ترمز دستی مکانیکی است.

 حالا این سیستم ترمزخودروی ما باید این توانایی را داشته باشد که خودرویی راکه با سرعت متوسط 80 کیلومتر درساعت، که درحال حرکت است، درمواقعی که راننده تشخیص دهد، به خوبی عمل کرده و سریع خودرو رامتوقف کند. ولی آیا این نیرویی که راننده به پدال وارد می کند در حدی هست(قدرت کافی) که خودروی مارا متوقف کند؟ به طور قطع نه! پس به یک وسیله مکمل و تقویت کننده، برای افزایش چند برابری نیرو نیاز داریم.این وسیله بوستر است.

بوستر خلاای:

کلمه بوستر به معنی تقویت کننده است. بوستر خلاای، همان طور که ذکر کردم برای ایجاد فشار مورد نیاز در سیستم هیدرولیک مدار استفاده می شود.

 بوسترها از یک بدنه فلزی که شامل یک سوپاپ، یک دیافراگم، فنر برگشت دهنده، یک صفحه معلق،و میله ای که از مرکز بوستر می گذرد از یک سو به پیستون سیلندر اصلی و از سوی دیگر به پدال متصل است.(یکی دیگر از بخش های اصلی بوستر،سوپاپ یکطرفه است).

  برای استفاده از بوستر دو عامل بکار گرفته می شود، یکی خلا موتور و دیگری فشار جو . دیافراگم کار جداسازی، محیط بوستر را به دومحیط جدا یعنی خلاوفشار تقسیم می کند. سوپاپ یکطرفه، به هوا فقط اجازه ورود به بوستر را می دهد، تا اگر موتور خودرو خاموش باشد یا نشتی درلوله ها(شیلنگ)بوستر ایجاد شود سوپاپ یکطرفه اجازه ورود هوا به بوستر را نمی دهد.این مهم است، چون بوستر خلاای باید بتواند تا چندین بار پس از خاموش شدن موتور نیروی وارده به پدال را تقویت کند، زیرا شما هرگز دوست نداریدوقتی در مسیری حرکت می کنید، به هردلیل موتور اتومبیل شما خاموش شود، ترمز خودرو از کار بیفتد. 

 بوستر خلاای طراحی ساده ای دارد. در خودرو های بنزینی موتور خلا، مناسبی را برای بوستر ایجاد  می کند. خلا بوستر از طریق شیلنگ رابطی که بر روی سوپاپ یکطرفه ای متصل است، که این سوپاپ خود بر روی مانیفولد ورودی هوا نصب می باشد.

 در خودرو ها با بوستر خلاای، زمانی که راننده بر روی پدال ترمز فشار وارد می کند، پدال ترمز به میله ای که از میان بوستر به سیلندر اصلی هیدرولیکی ترمز که متصل است فشار وارد می کند. بوستر پیستون بزرگی داردکه در موقع استفاده از ترمزطرف جلوی آن(سمت سیلندر اصلی) به خلا موتور وطرف عقب آن، به فشار جو مرتبط است.

موتور خلا نسبی را در هر دو سوی دیافراگم ایجاد می کند ولی وقتی که پدال را فشار می دهید، با فشار دادن پدال میله ای که به سیلندر اصلی هیدرولیکی متصل است هم حرکت می کند، این حرکت باعث ایجاد اختلاف فشار بین دوطرف پیستون بوستر شده، فشار موثری بر روی سطح پیستون وارد می کندو نیروی مناسبی بوجود می آید. میله سوپاپی را باز می کند که به هوای بیرون اجازه ورود به پشت دیافراگم را می دهد در حالی که سمت دیگر دیافراگم خلا می ماند، به این ترتیب فشار وارده بر یک سوی دیافراگم بیشتر می شود، این نیرو بر فشردن روغن ترمز به میله فشاری پیستون بوستر، اعمال می گردد و هنگامی که پدال رها می شود ارتباط هوای بیرون با پشت دیافراگم قطع شده و دو سوی دیافراگم به هم مرتبط می شوند، در نتیجه در هر دو طرف دیافراگم خلا ایجاد می شود و همه شرایط به حالت اولیه برمی گردد.

  هنگامی که خودرو در حرکت است و به هر دلیلی راننده از ترمز اتومبیل استفاده کند، سیستم ترمز عمل خود را برای متوقف کردن آن شروع  می کند، نیرو وزن خودرو از روی چرخ های عقب کاسته می شود و بر روی چرخ های جلو متمرکز می شود. بنابراین بایستی نیروی ترمز در چرخ های جلو بیشتر از چرخ های عقب باشد و به همین علت سیستم عمل کننده ترمز در چرخ های جلو قوی تر از چرخ های عقب طراحی می شود - (دودلیل مهم دیگر هم وجود دارد که باید سیستم ترمز در چرخ های جلو قویتر باشد" یکی جلوگیری از سر خوردن خوردن در مسیر و جاده های لغزنده، و دومین عامل این است که تسلط ترمز برخودرو برای توقف سریع تر باید، نیروی بزرگتر نسبت به نیروی انرسی باشد که به خودرو اجازه توقف را نمی دهد) - ایجاد تناسب لازم در تقسیم نیروهای ترمز بین چرخ های عقب و جلو، به نحوی که هیچکدام از آنها قفل نشود از وظایف طراحان سیستم ترمز خودرو می باشد. به همین دلیل بیشتر خودروهای جدید برروی دو چرخ جلوی خودرو از دیسکهای ترمز استفاده می کنندو در بعضی دیگر از خودروها هر چهار چرخ مجهز به دیسکهای ترمز هستند دیسک ترمز بهترین نوع سیستم ترمز شناخته شده است دیسکهای ترمز در بسیاری از موارد در توقف لوکوموتیوها تا هواپیماها به کار می روند.

ترمزهای معمول امروزه در خودروها به دو نوع طراحی و ساخته می شوند :

1)ترمزهای دیسکی شناور

2)ترمزهای دیسکی با پایه ثابت.

 ترمزهای دیسکی شناور، باپایه ای بصورت کشویی ساخته می شود. دریک طرف آن، لنت تکیه می کندودرطرف دیگرش،فقط یک پیستون هیدرولیکی وجود دارد، که در پشت سر لنت دیگر قرار می گیرد. دوعدد میله فولادی در داخل قطعه ای رابط بکار رفته است که باعث می شود که فک های پایه، در درون آن حرکت کنند. زمانی که ترمز فعال می شود، روغن تحت فشار سیلندر اصلی، به پشت تنها پیستون آن اثر کرده، پیستون را به خارج از محیط قرار گیری خود هدایت می کند، سپس پیستون لنت را به دیسک می چسباندو وقتی پیستون به آخرین نقطه کورس خود رسید، نیروی فشاری روغن، پایه های ترمز را عقب می کشد، در نتیجه لنت بین دو دیسک فشرده می شود.

ترمز های دیسکی با پایه ثابت ، معمولا 2تا4 پیستون دارد. در موقع وارد آمدن فشار روغن ترمز، هر2یا 4پیستون ، بطور متقابل به سمت هم حرکت می کنند و دیسک را در میان خود می فشارند. در این سیستم ، پایه پیستون ها ثابت است و به عضو ثابت محور، بسته می شوند.

 طرز کار سیلندر اصلی ترمز :

وظیفه سیلندر اصلی ترمز افزایش فشار در روغن و ارسال آن به مدارت روغن در چرخ های مختلف ، برای کاستن سرعت یا توقف خودرو است، و همان طور که ذکر کردم از تقویت کننده بوستر برای افزایش فشار روغن استفاده می شود.

 برای ایمنی بیشتر در مدارات سیستم ترمز ، از سیستم ترمز دومداری استفاده می شود. در این سیتم دو مدار جداگانه و مستقل از هم بکار می رود، که در صورت خرابی یکی از مدارها ، مدار دوم به کار خود ادامه دهد.

 از مهمترین عواملی که برای استفاده از ترمزهای دیسکی می توان نام برد:

1)ایجا شتاب منفی بیشتر نسبت به ترمزهای کاسه ای

 2)سایش مساوی در هر دو لنت، به شرطی که سیستم درست عمل کندوانتقال حرارت بخوبی انجام شود

3)ایجاد صدای کمتر به نوع کاسه ای

4)ضریب افزایش نیرو در سرعت های مختلف ثابت است، و کیفیت ترمز در طول متوقف شدن کامل، نسبت به سرعت تغییر نمی کند.

5)حساسیت ترمز در مقابل ساییدگی کمتر، وسیستم ترمز گرمای کمتری را جذب می کند.

 معایب ترمز دیسکی:

1)در مقابل گرد و غبار و رطوبت، حساسیت زیادی دارد

2)نیروی زیادی برای ترمز کردن نیاز است، چون نیروی عمل خودکار و افزایش ضریب نیرو در آن وجود ندارد.

3)قیمت تمام شده این نوع ترمز گران تر از نوع کاسه ای است. به همین دلیل امروزه از نوع شناور که ساختمان ساده تر و نسبت به نوع ثابت یک پیستون کمتر دارد بیشتر کاربرد دارد.

 سیستم های ترمز مختلفی برای موقف کردن مطمئن وایمن تا به امروز طراحی و ساخته شده اندکه در خودرو های معمولی، ترمز هیدرولیکی پایی دومداری و ترمز دستی از آن جمله اند.

تولید سیستم ترمز هیدرولیکی یک مداری از سال 1960 میلادی به بعد در اروپا ممنوع شدو از آن پس کلیه خودرو ها با ترمز هیدرولیکی دومداری ساخت می شوند.

 ترمز دستی (ترمزپارک):

از ترمز دستی که معروف به ترمز پارک است برای ساکن کردن خودروی پارک شده(خاموش یا روشن)استفاده می شود.

سیستم های ترمز باید به گونه ای باید طراحی شود که این توانایی را داشته باشد که خودرو را در شیب 30% یا زاویه ای معادل 16.7 ساکن نگه دارد، و از حرکت خودرو جلو گیری کند.

 مراقبت از سیستم ترمز:

معمولترین سرویس لازم برای ترمزها تعویض لنت ترمز می باشد. لنتهای ترمز معمولا دارای یک قطعه فلزی به نام سایش نما (نمایش دهنده میزان سایش و فرسودگی) هستند . وقتی لنتها به اندازه کافی فرسوده شوند، در زمان گرفته شدن ترمز سایش نما با دیسک ترمز باعث تماس این قطعه با دیسک ترمز شده و صدای سوت به گوش می رسد که از تماس قطعات فلزی(لنت و دیسک)حاصل می شود.

 بر روی نوعی از لنت های چرخ جلو یک فیش بصورت جاسازی شده در لنت، بین آخرین نقطه اتصال لنت و بدنه فلزی آن، شرکت های سازنده لنت قرار داده اند که وقتی لنت در آستانه تمام شدن قرار می گیرد بوسیله آن یک چراغ در پشت آمپر به راننده هشدار می دهد تا لنت ها را تعویض کند. در ضمن یک دریچه(فضای خالی) بازدید در سیلندر ترمز دیسکی وجود دارد که از طریق آن می توانید میزان فرسودگی لنتهای ترمز را مشاهده کنید.

سیستم ترمز کاسه ای

ترمزهای کاسه ای:

در ترمز کاسه ای ، کاسه ترمز به چرخ متصل است و همراه آن گردش می کند.

 دو عدد کفشک آهنی هلالی شکل که لنت های ترمز بر روی آن کوبیده شده روی طبق ثابت محور نصب شده اند. در حالت عادی که خودرو نیاز به ترمز کردن ندارد کفشک ها به طوری تنظیم می شوند که فاصله کمی بین  کاسه ی ترمز و لنت های روی کفشک وجود داشته باشد وقتی راننده پدال ترمز را می فشارد فشار  روغن در سیلندر اصلی افزایش یافته به سیلندر چرخ ها هدایت  می شود پیستون های داخل سیلندر چرخ در اثر فشار روغن از یکدیگر دور شده کفشک های ترمز را به طرف کاسه ی ترمز حرکت می دهند در اثر نیروی  وارد از لنت  هر کاسه ی ترمز نیروی اصطکاک بین کاسه ترمز و لنت ایجاد می شود و نتیجه ان ایجاد شتاب منفی در چرخ و متوقف کردن ان است .

 علاوه بر نیروی هیدرولیکی موثر بر کفشک های ترمز نیروی دیگری هم در ترمز ها ی کفشکی تولید می شود که عمل خودکار (servo-action) لنت های کفشکی است عمل  خودکار در اثر چرخش کاسه و ثابت بودن لنت در هنگام  ترمز کردن در کاسه ی  ترمز بوجود می اید  کفشک ترمز در یک نقطه از طبق ثابت و در نقطه ای دیگر به وسیله پیستون سیلندر چرخ به سمت کاسه ی ترمز فشرده می شود به انتهای قسمتی از کفشک ترمز که  در روی  طبق ثابت است پاشنه و به قسمتی که به وسیله ی  پیستون  سیلندر چرخ  حرکت  می کند پنجه گویند. هر گاه جهت چرخش کاسه ی ترمز از طرف پنجه به طرف پاشنه کفشک باشد ان را کفشک محرک و هر گاه جهت چرخش کاسه ا ز طرف پاشنه به طرف پنجه باشد کفشک را متحرک گویند  پاشنه کفشک محرک در هنگام ترمز کردن مایل  است قسمت پایین لنت را در کاسه ی ترمز فرو برده نیروی بسیار زیادی در نزدیکی پاشنه ی لنت ایجاد می شود.

  این نیروی فرو رونده درکاسه ی ترمز نیروی  اصطکاک نسبتا زیادی را در بین لنت و کاسه تولید می کند و باعث شتاب منفی زیادی درچرخ می گردد در  کفشک متحرک جهت نیرو از طرف پاشنه به طرف پنجه  بوده و باعث عقب راندن لنت از کاسه می شود.

 انواع کفشک بندی ترمز های کاسه ای:

 کفشک بندی سیمپلکس

کفشک بندی دوپلکس

کفشک بندی سرو 

 (A  کفشک بندی سیمپلکس :

چندین نوع کفشک بندی  سیمپلکس وجود دارد که بر حسب نوع شناور یا ثابت بودن و نوع تکیه گاه پاشنه کفشک چرخشی  یا لغزشی  دسته بندی  می شود  در کفشک های سیمپلکس ضریب مخصوص افزایش نیروی اصطکاک کفشک ها  در حدود 2  است که قسمت  بیشتر ضریب  اصطکاک  ایجادی  در کفشک  محرک و قسمت  اندک ان  در کفشک متحرک  ایجا د می شود بنابراین اختلاف نیرو ی بین دو  کفشک  خیلی  زیاد  است بیشترین  خوردگی  لنت  در کفشک  محرک است  و  مقدار کمی از لنت متحرک  ساییده می شود  به این  دلیل گاهی  لنت قسمت متحرک را نازک تر می کوبند  گاهی  سیستم محرک لنت های کفشک از نوع گوه ای است و بعضی اوقات محرک بادامکی از محاسن سیستم  بادامکی  ساییدگی  یکسان لنت ها در  کفشک  محرک و متحرک است زیرا بادامک محرک کفشک ها در محل ثابتی در روی طبق مستقر شده است و از معایب ان میتوان قدرت  زیاد برای  راه اندازی و استحکام  زیاد قطعات را نام برد زیرا نیروهای نامساوی بر بادامک وارد می شود 

 B ( کفشک بندی دوپلکس : 

 در این نوع کفشک بندی دو  پیستون به کار  رفته است که نتیجه ی ان محرک  کردن هر دو کفشک جلو و عقب  اس  حسن  ترمز دوپلکس  توزیع یکسان نیرو در بین لنت ها محرک و متحرک است ساییدگی هر دو لنت برابر و ضریب افزایش نیرو نیز در ان C=3 می باشد  

C ( کفشک بندی سرو :

 از این کفشک بندی  در محور  عقب  کامیون های  تجاری سبک استفاده می شود اساسی ترین مزیت کفشک بندی سرو ان است که نیروی تکیه گاهی)پاشنه ای ( کفشک محرک به کفشک متحرک وارد می شود و در نتیجه ضریب افزایش نیرو در ان به C=5  می رسد به این دلیل در اغلب کامیونهای بیش از 5 .7 تن استفاده  می شود .

  ترمز های  کاسه ای در چرخهای عقب اغلب اتومبیل های سواری و در خودروهای سنگین (باری و مسافر بری) هم معمولا در همه ی چرخها  کاربرد دارد.