سیستم ترمز خودرو چگونه کار میکند؟

اکثر خودروهای مدرن دارای ترمز در هر چهار چرخ هستند که توسط یک سیستم هیدرولیک کار می کنند. ترمزها ممکن است از نوع دیسکی یا کاسه ای باشند. ترمزهای جلو نسبت به ترمزهای عقب نقش بیشتری در توقف خودرو دارند، زیرا ترمز باعث می شود وزن خودرو به سمت جلو به چرخ های جلو برود.

ترمز های دیسکی کارآمدتر هستند، به همین دلیل از این نوع ترمزها برای ترمز چرخ های جلو استفاده می شود. از ترمزهای کاسه ای نیز برای ترمز چرخ های عقب استفاده می شود. سیستم های ترمز تمام دیسکی در برخی خودروهای گران قیمت یا با کارایی بالا و سیستم های تمام درام در برخی خودروهای قدیمی یا کوچکتر استفاده می شود.

سیستم ترمز خودرو چگونه کار می کند

سیستم های ترمز خودرو امروزی شامل بسیاری از اجزای مختلف است که با هم کار می کنند تا به شما کمک کنند تا خودرو خود را به شیوه ای کنترل شده متوقف کرده و مانور دهید. اجزای کلیدی سیستم ترمز خودرو شامل سیلندر اصلی، کالیپرهای ترمز، روغن ترمز و سیلندرها، دیسک و لنت می باشد. تمام اجزاء توسط یک سری شیلنگ ترمز و لوله های ترمز به هم وصل شده اند.

پدال ترمز به سیلندر اصلی واقع در محفظه موتور متصل می شود. سیلندر با روغن ترمز پر شده است. هنگامی که پدال ترمز را به سمت پایین فشار می دهید، فشار هیدرولیک در سیلندر اصلی ایجاد می شود، مایع ترمز در امتداد یک سری لوله و شیلنگ ترمز به پیستون های فعال هیدرولیکی در مجموعه توپی هر چرخ فشار وارد می کند و این چیزی است که ماشین را متوقف می کند.

در ویدیو زیر روش کار سیستم ترمز خودرو به صورت کامل توضیح داده شده است.

انواع سیستم ترمز خودرو

ترمزها به دو دسته‌ی کلی مکانیکی و هیدرولیکی تقسیم می‌شوند که هر کدام به زیردسته‌های کوچک‌تر قسمت می‌شود. به‌طور کلی عملکرد سیستم ترمز از نظر اصول فیزیکی یکسان هستند و تنها تفاوت آن ها در میزان اثربخش بودن و نحوه‌ی انتقال نیروی به لنت ترمز ها است. علاوه بر این، اکثر خودروهای مدرن به صورت استاندارد دارای ABS هستند.

ترمز مکانیکی

همان‌طور که از نامش پیداست، عمل ترمزگیری در این خودروها به صورت مکانیکی و قدیمی انجام می‌شود. در ترمز مکانیکی، نیروی ترمز از طریق قطعات مکانیکی نظیر میله‌های استوانه‌ای، چفت و بست‌های مکانیکی، فنر و…  به چرخ انتقال می‌یابد.

در سیستم‌ ترمز مکانیکی نیروی پای راننده از طریق پدال ترمز به یک کابل واسط منتقل می‌شود و کابل نیروی وارده را به کفشک‌های ترمز منتقل می‌کند. کفشک ترمز در حقیقت همان لنت‌های ترمز هستند با این تفاوت که به‌جای ایجاد اصطکاک با دیسک، درون یک محفظه‌ی کاسه‌ای شکل قرار دارند و با سطح داخلی کاسه ایجاد اصطکاک می‌کنند.

ترمز مکانیکی

ترمزهای مکانیکی در خودروها قدیمی استفاده می‌شد که به دلیل اثربخشی بسیار پایین آن‌‌ها، هم‌اکنون در خودروها استفاده نمی‌شود.

ترمز هیدرولیکی

هیدرولیک به معنی بهره مندی از مایعات و خاصیت های فیزیکی آنها به صورت وسیع است که در انواع ماشین آلات از جمله خودرو، برای انتقال و افزایش قدرت استفاده میشود. امروزه بیشترین استفاده از هیدرولیک در قسمت فرمان و ترمز خودروها میباشد.

سیستم ترمز هیدرولیک سیستمی است که نیروی مکانیکی توسط راننده بر روی پدال ترمز منتقل میشود و به وسیله یک دستگاه شناخته شده به عنوان سیلندر اصلی به فشار هیدرولیکی تبدیل میگردد. در نهایت با ارسال فشار هیدرولیکی به دیسک نهایی، وسیله نقلیه متوقف میشود.

سیستم ترمز هیدرولیکی

اساس عملکرد ترمزهای هیدرولیکی مشابه ترمز مکانیکی است با این تفاوت که به جای سیم در آن از لوله‌های حاوی سیال (روغن ترمز) استفاده شده است. در این سیستم با فشردن پدال ترمز، نیروی پای راننده به اهرم زیر پا وارد شده و در مرحله‌ی بعد به پیستون اصلی سیستم ترمز اعمال می‌شود. سپس، نیروی پیستون به سیال موجود در پشت پیستون وارد شده و سبب حرکت سیال در لوله‌ها می‌شود و با ایجاد فشار لنت بر دیسک یا کفشک با کاهش سرعت و متوقف کردن خودرو می شود.

ترمزها را بر اساس ساختار و اجزا هم می توان تقسیم بندی کرد.

ترمز دیسکی

سیستم ترمز دیسکی از یک دیسک ترمز، کالیپر ترمز و لنت ترمز تشکیل شده است. در این نوع مکانیزم ترمز، با اعمال فشار هیدرولیک به پیستون های سیلندر چرخ و حرکت آنها به سمت بیرون به لنت ها نیرو اعمال می شود؛ در نتیجه لنت ها با دیسک ترمز درگیر می شوند و نیروی اصطکاک ناشی از این درگیری باعث کاهش سرعت دیسک چرخ و در نهایت کاهش سرعت خودرو می گردد.

ترمز دیسکی

قطعات ترمز دیسکی

بخش های اصلی یک سیستم ترمز دیسکی شامل سیلندر اصلی، کالیپر، دیسک و لنت می باشد.

به طور کلی ترمز دیسکی از قطعات ذیل تشکیل می شود:

• سیلندر و پیستون هیدرولیک، که کالیپر نامیده می شود
• دو عدد لنت که در دو سمت دیسک‌ترمز واقع شده اند
• دیسک ترمز که به تایر وصل است و همراه با آن دوران می کند

طول عمر لنت ترمزهای دیسکی بر اساس طیف وسیعی از عوامل، از جمله میزان فشار وارد شده در طول فرآیند توقف و تعداد دفعات استفاده از آنها متفاوت است. اما به طور میانگین طول عمر لنت ترمزهای دیسکی اکثر وسایل نقلیه بین 40000 تا 100000 کیلومتر برای لنت ترمز و طول عمر دیسک در ترمزهای دیسکی بین 50000 تا 110000 کیلومتر برآورد شده است.

قطعات ترمز دیسکی

ترمز کاسه ای

سیستم های ترمز کاسه ای اولین سیستم های داخل خودرو بودند که در سال 1900 عرضه شدند و در سال 1902 توسط مهندس لوئیس رنو به ثبت رسید. در حالی که اولین طرح‌ها کاملاً مکانیکی بودند و از اهرم‌ها برای ترمز استفاده می‌شدند، در اواسط دهه 1930 با استفاده از فشار هیدرولیک اعمال شدند.

ترمزهای کاسه‌ای نوعی سیستم ترمز بوده که به دلیل پیچیدگی و عملکرد ضعیف خود، از دنیای خودروها خارج شده است. البته خوردوهای قدیمی و همچنین تعداد کمی از خودروهای ارزان قیمت، هنوز هم از ترمزهای کاسه‌ای استفاده می کنند. در سیستم این ترمزها به جای روتور و پد، از کاسه  و کفشک استفاده می کنند.

سیستم ترمز کاسه ای شامل سیلندرهای چرخ هیدرولیک، کفشک های ترمز و یک کاسه ترمز است. هنگامی که راننده پدال ترمز را فشار می دهد فشار هیدرولیکی وارده به روغن ترمز باعث تحریک شدن قسمت کفشک و لنت که در داخل سیلندر قرار دارد شده و به کاسه  فشار می آورد. اصطکاک حاصل بین پوشش کفشک (لنت) و کاسه خودرو را متوقف می کند.

ترمز کاسه ای

قطعات ترمز کاسه ای

سیستم ترمز درام شامل سیلندر اصلی، سیلندر چرخ، کفشک ترمز اولیه و ثانویه، فنرهای متعدد، نگهدارنده ها و مکانیسم های تنظیم است.

به طور کلی ترمز کاسه ای از قطعات ذیل تشکیل می شود:

• کفشک: همان قسمتی است که سطح اصطکاک (لنت) را به داخل کاسه فشار می دهد.
• کاسه: محفظه‌ای است که لنت برای متوقف کردن حرکت ماشین به آن فشار می آورد. این قطعه شبیه یک قالب کیک گرد با تعدادی حفره می باشد.
• لنت: سطحی بوده که در تماس با کاسه قرار گرفته و توسط کفشک به داخل آن فشار داده می شود.
• فنر فرم دهنده: این فنر کفشکها را به حالت اولیه یا همان عدم ترمز بازمی گرداند.
• سیلندر چرخ: سیلندر نیز کفشکها را به داخل کاسه فشار می دهد.

طول عمر این سیستم ترمز به عوامل زیادی بستگی دارد. به طور معمول، محفظه ترمز کاسه ای (خود کاسه) برای دوام بین 240000 تا 320000 کیلومتر طراحی شده است. کفشک های ترمز بسته به استفاده از طول عمر کمتری برخوردارند، معمولاً بین 55000 تا 100000 کیلومتر.

قطعات ترمز کاسه ای

تفاوت ترمز دیسکی و کاسه ای

مهم ترین تفاوت ترمز دیسکی و ترمز کاسه ای هنگام فرآیند ترمزگیری این است که به جای فشرده شدن لنت ها به دیسک توسط کالیپر ترمز در نوع دیسکی، کفشک ها توسط فشار روغن سیلندر به کاسه نزدیک می شوند. کفشک ترمز به دو قطعه ای می گویند که با کمک دو فنر به کاسه ترمز نزدیک شده و مانع حرکت آن می شوند.

ترمزهای کاسه‌ای از اصطکاک داخلی ایجاد شده در اثر فشار کفشک بر روی کاسه برای توقف ماشین استفاده می کنند. در حالیکه ترمزهای دیسکی از یک کولیس خارجی برای ایجاد اصطکاک بر روی مجموعه لنت های ترمز که روی روتور ترمز قرار دارند، استفاده می کنند. به طور کلی میتوان گفت ترمزهای کاسه‌ای از اصطکاک داخلی و در عوض ترمزهای دیسکی از اصطکاک خارجی استفاده می کنند.

مشکل اصلی ترمز‌های کاسه ای گرم شدن بیش از حد آن‌ها در ترمز‌های سنگین است. ترمز‌های دیسکی به دلیل آنکه به‌طور کامل در جریان هوا هستند زودتر خنک می‌شوند، اما ترمز‌های کاسه‌ای به دلیل بسته بودن محفظه کاسه ترمز، دیرتر می‌توانند گرما را دفع کنند و به همین دلیل زودتر داغ کرده و توان خود را از دست می‌دهند. خودروسازان معمولاً این ترمز‌ها را در چرخ‌های عقب نصب می‌کنند که فشار ترمز کمتری روی آن است.

• تمیز کردن: بر خلاف ترمزهای درام که به دلیل جمع شدن گرد و غبار ترمز روی کفشک ها نیاز به تمیز کردن دوره ای دارند، ترمزهای دیسکی به لطف لنت های ترمز به هنگام درگیر شدن روتورها، به طور موثر خود را تمیز می کنند.
• عملکرد ثابت: ترمزهای دیسکی در مدیریت گرما بهتر از ترمزهای درام هستند. ترمزهای درام با استفاده مکرر داغ می‌شوند و عملکردشان کاهش می یابد، که در این صورت نیاز به مسافت پیموده بیشتری برای اعمال ترمز دارند.
• قدرت توقف بیشتر: پیشرفت‌های فناوری باعث شده است که ترمزهای دیسکی بادوام‌تر و مجهزتر شوند تا خودرو را سریع‌تر متوقف کنند.
• عملکرد بهتر در هوای مرطوب: ترمزهای دیسکی در مجاورت هوا قرار دارند و رطوبت قرار گرفته بر روی آن ها به راحتی تبخیر می شود. برخلاف ترمزهای درام که رطوبت جذب شده بر روی آن ها باقی خواهد ماند. در شرایط مشابه ترمزهای دیسکی عملکرد بهتری خواهند داشت.

سیستم ترمز ABS

هنگام توقف ناگهانی خودرو، ممکن است یک یا تعدادی از چرخ ها قفل شده و کنترل شما روی خودرو کاهش یابد. در حین قفل شدن چرخ ها، وسیله نقلیه و چرخش چرخ ها متوقف شده و باعث سر خوردن خودرو می شوند. در چنین شرایطی که خودرو دچار لغزش می شود، رانندگان معمولا فقط پای خود را ترمز قرار می دهند تا خودرو را متوقف کنند. امروزه فناوری ABS فرآیند پمپاژ ترمز را به صورت خودکار انجام می دهد، بنابراین می توانید در شرایط اضطراری بر روی هدایت خودرو به سمت ایمنی تمرکز کنید. سیستم ترمز ضد قفل با جلوگیری از قفل شدن چرخ های خودرو، این امکان را به راننده می دهد تا در شرایط سخت بتواند خودرو را هدایت کند.

سیستم ترمز ضدقفل ABS

در سیستم ترمز ضد قفل به سرعت چرخ اتومبیل شما کنترل شده و در صورت تشخیص قفل شدن چرخ ها، سنسور پیامی را به کنترل کننده که وظیفه دارد تا 20 بار در ثانیه ترمز را آزاد و اعمال کند می فرستد. در نتیجه مانع قفل شدن چرخ ها شده و به شما در حفظ و نگهداری خودرو کمک می کند. بدین ترتیب از توقف یکباره و یا همان قفل شدن تایرها طی بازه زمانی کوتاه جلوگیری به عمل می‌آید. لازم به ذکر است که هم‌زمان با عملکرد ترمز ای بی اس نوعی تکان‌های ضربان مانند ناشی از باز و بسته شدن سوپاپ‌ها، در کف پای راننده احساس خواهد شد.

جهت آشنایی بیشتر با سیستم ترمز ABS و سایر سیستم های رفاهی و ایمنی خودرو می توانید مقاله لینک شده را مطالعه کنید.

 به طور خلاصه مزایای سیستم ترمز ABS را می شود این گونه بیان کرد:

• کاهش خط ترمز وافزايش پايداری خودرو در جاده‌های لغزنده
• افزايش کنترل فرمان
• کاهش‌ مقدار لرزش لاستيک و سيستم تعليق در ترمز
• پايداری خودرو در جاده‌های ناهمگن به هنگام ترمز شديد