• نگاهی بر سیستم ترمز خودرو و عملکرد آن:

سیستم ترمز خودرو یکی از مهم‌ترین اجزای ایمنی موجود در هر خودرو است که با تبدیل انرژی جنبشی خودرو به کمک نیروی اصطکاک و تبدیل نیرو به گرما باعث کاهش سرعت یا توقف خودرو خواهد شد؛ در این مقاله به بررسی کامل سیستم ترمز و اجزای آن خواهیم پرداخت؛ با ما همراه باشید:

• اصول کارکرد سیستم ترمز خودرو:

سیستم ترمز خودرو فراتر از یک مکانیزم ساده است؛ در این فرایند انرژی جنبشی خودرو از طریق اصطکاک به گرما تبدیل شده و باعث کاهش سرعت یا توقف وسیله نقلیه می‌شود؛ این فرایند از طریق یک زنجیره تقویت نیرو انجام می‌شود که شامل سه اصل کلیدی است:

1. افزایش نیرو از طریق اهرم‌ها:

پدال ترمز به‌عنوان یک اهرم مکانیکی ساده در سیستم ترمز خودرو عمل کرده و با طراحی هوشمندانه مهندسین خودرو، فاصله بین محل فشار پای راننده تا بازوی محرک، طولانی‌تر از فاصله بین بازوی محرک تا میله انتقال نیرو به بوستر ترمز است، این طراحی باعث افزایش محسوس نیروی پای راننده خواهد شد.

2. نیروی هیدرولیکی:

سیستم هیدرولیکی بر اساس قانون پاسکال کار می‌کند که این قانون بیانگر (انتقال فشار وارد بر یک سیال محبوس به طور یکسان به تمام نقاط) می‌باشد؛ با استفاده از پیستون‌های کوچک موجود در سیلندر اصلی و پیستون‌‌های بزرگ‌تر در کالیپر‌های ترمز یا سیلندر‌های چرخ، نیروی ورودی چندین برابر شده و به چرخ‌ها منتقل می‌شود.

3. اصطکاک، عامل کاهش سرعت یا توقف:

نیروی تقویت شده به لنت‌های ترمز یا کفشک‌های ترمز منتقل شده و با فشار به درام یا دیسک ترمز، اصطکاک لازم برای فرایند ترمزگیری را برای خودرو فراهم می‌کند که اصطکاک ایجاد شده انرژی جنبشی را به گرما تبدیل کرده و چرخ‌ها را کند یا متوقف می‌کند.

• انواع سیستم‌های ترمز هیدرولیکی:

سیستم‌های ترمز مکانیکی به دلیل ناکارآمدی و طراحی منسوخ شده جای خود را به سیستم ترمز هیدرولیکی داده‌اند؛ امروزه بیشتر خودرو‌های مدرن از سیستم ترمز هیدرولیکی استفاده می‌کنند که شامل:

1. ترمز‌های دیسکی:

این مدل از ترمز‌های هیدرولیکی از یک دیسک تشکیل شده که به چرخ خودرو متصل است و یک قطعه به نام کالیپر که شامل لنت‌های ترمز است که با فشردن ترمز، روغن‌ترمز فشار وارد شده را به کالیپر ترمز منتقل می‌کند؛ در این مرحله کالیپر لنت‌های ترمز را به دیسک فشار می‌دهد و اصطکاک ایجاد شده بین لنت و دیسک باعث توقف یا کاهش سرعت حرکت خودرو می‌شود.

ترمز دیسکی در خودرو‌های سواری معمولاً در چرخ‌های جلو استفاده می‌شوند؛ زیرا چرخ‌های جلو، بخش عمده نیروی ترمز خودرو را تحمل می‌کنند.

2. ترمز‌های کاسه‌ای (درامی):

ترمز‌های کاسه‌ای انواع دیگری از سیستم‌های ترمز هیدرولیکی هستند که شامل یک کاسه (درام) فلزی که به چرخ متصل است و درون آن کفشک‌های ترمز قرار دارند؛ کارکرد این مدل از سیستم ترمز خودرو به این صورت است که با فشار پدال ترمز، فشار هیدرولیکی به سیلندر چرخ منتقل می‌شود؛ سپس سیلندر چرخ کفشک‌های ترمز را به سمت داخل کاسه فشار می‌دهد که باعث ایجاد اصطکاک بین کفشک‌ها و سطح داخلی کاسه می‌شود که باعث کاهش سرعت خودرو خواهد شد.

ترمز‌های کاسه‌ای به علت اقتصادی‌بودن اغلب در چرخ‌های عقب خودرو‌های سواری مورداستفاده قرار می‌گیرند.

• مقایسه ترمز دیسکی و ترمز کاسه‌ای:

ویژگی	ترمز دیسکی	ترمز کاسه‌ای
عملکرد ترمزگیری	عالی، توقف سریع‌تر و قوی‌تر	خوب، اما نسبت به دیسکی ضعیف‌تر
مقاومت در برابر حرارت	بالا، مناسب برای رانندگی سنگین	متوسط، گرمای زیاد باعث کاهش عملکرد می‌شود
تعمیر و نگهداری	آسان‌تر، تعویض لنت سریع	پیچیده‌تر، نیاز به تنظیمات دوره‌ای
هزینه	گران‌تر در نصب و تعمیر	ارزان‌تر در تولید و تعمیر
وزن	سبک‌تر	سنگین‌تر
مقاومت در شرایط مرطوب	عملکرد بهتر در باران و رطوبت	کاهش عملکرد در شرایط مرطوب
کاربرد	مناسب برای خودروهای مدرن و اسپرت	مناسب برای خودروهای قدیمی‌تر یا اقتصادی

 

• اجزای سیستم ترمز خودرو:

  

سیستم ترمز خودرو از اجزای متعددی تشکیل شده است که هر کدام نقش خاصی را در فرایند ترمزگیری ایفا می‌کنند:

1. پدال ترمز:

• توضیح: پدال ترمز اولین نقطه تماس راننده با سیستم است و در کف خودرو، سمت چپ پدال گاز قرار دارد.
• نقش: انتقال نیروی مکانیکی پای راننده به سیستم ترمز و آغاز فرایند ترمزگیری.
• جزئیات: از فلز یا پلاستیک مقاوم ساخته شده و به‌صورت اهرمی به بوستر یا سیلندر اصلی متصل است؛ طراحی ارگونومیک آن امکان اعمال فشار دقیق را فراهم می‌کند.

2. بوستر ترمز:

• توضیح: بوستر ترمز قطعه‌ای است که نیروی پای راننده را تقویت می‌کند و معمولاً بین پدال و سیلندر اصلی قرار دارد؛ این قطعه نقشی مهم و کلیدی در سیستم ترمز خودرو را ایفا می‌کند.
• نقش: با استفاده از خلأ موتور (در خودروهای بنزینی) یا پمپ خلأ (در خودروهای دیزلی)، فشار روی پدال را چندین برابر می‌کند.
• جزئیات: شامل دیافراگمی است که با اختلاف فشار هوا، نیروی کمکی ایجاد می‌کند. خرابی بوستر باعث سفت‌شدن پدال می‌شود، اما سیستم همچنان کار می‌کند.

3. سیلندر اصلی :

• توضیح: قلب سیستم هیدرولیکی که نیروی مکانیکی را به فشار هیدرولیک تبدیل می‌کند.
• نقش: شامل مخزن روغن‌ترمز و پیستون‌هایی است که فشار را به خطوط ترمز منتقل می‌کنند.
• جزئیات: طراحی دو مداره دارد تا در صورت خرابی یک مدار، مدار دیگر فعال بماند. مخزن آن سطح روغن‌ترمز را نشان داده و سنسور هشدار کاهش مایع دارد.

4. روغن ترمز:

• توضیح: روغن هیدرولیکی که فشار را از سیلندر اصلی به چرخ‌ها منتقل می‌کند.
• نقش: انتقال یکنواخت فشار، مقاومت در برابر گرما، و محافظت از اجزای فلزی.
• جزئیات: انواع رایج شامل DOT 3، DOT 4 و DOT 5.1 (پایه گلیکول) و DOT 5 (پایه سیلیکون) است. مایعات گلیکولی رطوبت را جذب کرده و باید هر 2-3 سال تعویض شوند تا از کاهش نقطه جوش جلوگیری شود.

5. خطوط و مدارات ترمز:

• توضیح: لوله‌های فلزی یا شیلنگ‌های انعطاف‌پذیر که روغن‌ترمز را به کالیپرها یا سیلندرهای چرخ منتقل می‌کنند.
• نقش: انتقال ایمن فشار هیدرولیک بدون نشت.
• جزئیات: لوله‌های فلزی در شاسی ثابت و شیلنگ‌ها در بخش‌های متحرک (مانند تعلیق) استفاده می‌شوند؛ نشتی در این خطوط خطرناک است.

  • اجزای ترمز دیسکی:

    

• کالیپر ترمز:

  • توضیح: کالیپر ترمز قطعه‌ای است که لنت‌های ترمز و پیستون‌ها را در خود جای‌داده و روی دیسک ترمز قرار دارد.
  • نقش: فشار هیدرولیک پیستون‌ها را فعال کرده و پدها را به روتور فشار می‌دهد.
  • جزئیات: کالیپرها می‌توانند ثابت یا شناور باشند. خرابی آن‌ها می‌تواند باعث کشیده‌شدن خودرو به یک سمت شود.

• لنت ترمز:

  • توضیح: قطعات اصطکاکی از سرامیک یا مواد نیمه فلزی که به صفحه فلزی متصل هستند.
  • نقش: ایجاد اصطکاک با روتور برای کاهش سرعت.
  • جزئیات: عمر لنت ترمز بین 40,000 تا 105,000 کیلومتر بر اساس شدت استفاده از ترمز متغییر است.

• دیسک ترمز:

  • توضیح: دیسک فلزی متصل به محور چرخ که با آن می‌چرخد.
  • نقش: سطحی برای اصطکاک لنت‌های ترمز ماشین.
  • جزئیات: از چدن یا مواد کامپوزیتی ساخته شده و می‌تواند صاف یا شیاردار باشد؛ عمر آن‌ها بین 48,000 تا 112,000 کیلومتر متغییر است.

    • اجزای ترمز کاسه‌ای (درامی):

      

  • سیلندر چرخ:

    • توضیح: شامل پیستون‌هایی که کفشک‌های ترمز را به کاسه ‌ترمز فشار می‌دهند.
    • نقش: فعال‌سازی کفشک‌های ترمز با فشار هیدرولیک.
    • جزئیات: باید برای نشتی بررسی شوند.

  • کفشک‌های ترمز:

    • توضیح: قطعات هلالی با پوشش اصطکاکی داخل کاسه ترمز.
    • نقش: ایجاد اصطکاک با کاسه ترمز.
    • جزئیات: عمر آن‌ها بین 56,000 تا 96,000 کیلومتر بسته به نوع استفاده از خودرو متغییر است.

  • کاسه ترمز:

    • توضیح: استوانه فلزی متصل به چرخ.
    • نقش: سطح اصطکاک برای کفشک‌های ترمز ماشین.
    • جزئیات: عمر طولانی‌تری بین 240,000 تا 320,000 کیلومتر بسته به نوع استفاده از خودرو دارد.

  • صفحه پشتی و فنرها:

    • توضیح: صفحه پشتی کفشک‌ها را نگه داشته و فنرها آن‌ها را در موقعیت مناسب قرار می‌دهند.
    • نقش: حفظ ساختار و تنظیم فاصله کفشک‌ها.
    • جزئیات: باید برای آسیب یا سایش بررسی شوند.
  • پیستون‌ها:

• توضیح: در کالیپرهای دیسکی یا سیلندرهای چرخ قرار دارند.
• نقش: فشاردادن لنت‌ها یا کفشک‌ها به دیسک یا کاسه ترمز.
• جزئیات: از مواد مقاوم ساخته شده و باید در برابر گرما و فشار دوام بیاورند.

• سیستم‌های کمکی ترمز خودرو:

1. ترمز دستی:

   

• توضیح: سیستمی مکانیکی که از کابل‌های فولادی برای ثابت نگه‌داشتن خودرو در حالت پارک استفاده می‌کند.
• نقش: جلوگیری از حرکت خودرو در شیب یا هنگام پارک.

2. سیستم ترمز خودرو ضد قفل (ABS):

   

• توضیح: سیستم ترمز ABS از قفل‌شدن چرخ‌ها در ترمز شدید جلوگیری می‌کند.
• اجزا:
  • سنسورهای سرعت چرخ: سرعت چرخش هر چرخ را اندازه‌گیری می‌کنند.
  • واحد کنترل ABS (ECU): داده‌ها را تحلیل کرده و تصمیم می‌گیرد.
  • واحد کنترل هیدرولیک (HCU): فشار ترمز را تنظیم می‌کند.
  • فعال‌سازهای ABS: شیرهای الکترومغناطیسی برای کنترل جریان روغن‌ترمز ماشین.
• نحوه کار: در ترمز شدید، ABS فشار ترمز را به‌صورت پالسی تنظیم می‌کند تا چرخ‌ها قفل نشوند و کنترل فرمان حفظ شود.

3. توزیع الکترونیکی نیروی ترمز (EBD):

   

• توضیح: نیروی ترمز را بین چرخ‌ها به‌صورت هوشمند توزیع می‌کند.
• نقش: افزایش پایداری و کاهش مسافت توقف باتوجه‌به بار و شرایط جاده.
• جزئیات: از داده‌های سنسورهای ABS استفاده کرده و نیروی ترمز را بهینه می‌کند.

4. سیستم ترمز کمکی (BAS):

• توضیح: در شرایط اضطراری، حداکثر فشار ترمز را اعمال می‌کند.
• نقش: تشخیص ترمز اضطراری و افزایش نیروی ترمز حتی اگر راننده فشار کافی اعمال نکند.
• جزئیات: رفتار راننده را تحلیل کرده و در مواقع بحرانی وارد عمل می‌شود.

4. ترمز احیاکننده (RBS):

• توضیح: در خودروهای برقی و هیبریدی، انرژی جنبشی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند.
• نقش: کاهش سرعت خودرو و شارژ باتری با استفاده از موتور الکتریکی به‌عنوان ژنراتور.
• جزئیات: سایش ترمزهای اصطکاکی را کاهش داده و راندمان خودرو را افزایش می‌دهد.

5. سیستم برنامه پایداری الکترونیکی (ESP):

   

• توضیح: از لغزش جانبی و انحراف خودرو در پیچ‌ها یا شرایط لغزنده جلوگیری می‌کند و پایداری خودرو را حفظ می‌کند.
• اجزا:
  • سنسورهای سرعت چرخ: سرعت چرخش هر چرخ را برای تشخیص لغزش اندازه‌گیری می‌کنند.
  • سنسور زاویه فرمان: جهت موردنظر راننده را بر اساس چرخش فرمان ثبت می‌کند.
  • سنسور شتاب جانبی و نرخ انحراف: حرکت عرضی و چرخش خودرو را تحلیل می‌کنند.
  • واحد کنترل الکترونیکی (ECU): داده‌ها را تحلیل کرده و دستورات ترمز یا تنظیم‌موتور را صادر می‌کند.
  • واحد هیدرولیکی (HCU): فشار ترمز را به‌صورت انتخابی به چرخ‌ها اعمال می‌کند.
• نحوه کار: ESP با مقایسه مسیر موردنظر راننده (زاویه فرمان) و حرکت واقعی خودرو، انحرافات (کم‌فرمانی یا بیش‌فرمانی) را تشخیص می‌دهد. سپس با اعمال ترمز انتخابی به چرخ‌های خاص یا کاهش قدرت موتور، خودرو را به مسیر درست بازمی‌گرداند و از لغزش جلوگیری می‌کند.

• نگهداری و عیب‌یابی:

سیستم ترمز خودرو یکی از قسمت‌های کلیدی و مهم در خودرو است که به‌صورت منظم و مداوم باید موردبررسی و عیب‌یابی قرار گیرد، عدم توجه به علائم خرابی ترمز ماشین می‌تواند عواقب جبران‌ناپذیر و خطرناکی را برای سرنشینان خودرو رقم بزند؛ برخی از نشانه‌های هشدار اختلال در کارکرد ترمز ماشین عبارت‌اند از:

• صداها:
  • جیغ‌کشیدن: نشانه‌ای از سایش لنت و تماس شاخص فلزی با دیسک.
  • ساییدگی فلز: لنت تمام شده و صفحه فلزی با دیسک تماس دارد.
• لرزش:
  • لرزش پدال یا فرمان به دلیل تاب برداشتن دیسک ترمز.
  • لرزش خفیف در ABS طبیعی است.
• حس پدال:
  • نرمی بیش از حد: وجود هوا یا نشتی در سیستم.
  • سفتی بیش از حد: خرابی بوستر یا شیلنگ خلأ.
• عملکرد خودرو: کشیده‌شدن به یک سمت به دلیل گیر پاژ کالیپر یا مشکل در لوله‌های روغن‌ترمز ماشین.
• چراغ‌های هشدار:
  • چراغ‌ترمز: کاهش سطح روغن‌ترمز یا مشکل هیدرولیک.
  • چراغ ABS: خطا در سیستم ABS.

    • آینده سیستم‌های ترمز:

پیشرفت روزافزون فناوری و تکنولوژی در صنعت خودرو باعث به‌وجودآمدن یک اکوسیستم دیجیتال و هوشمند در سیستم ترمز خودرو باهدف افزایش چشمگیر ایمنی، بهبود عملکرد و باز کردن راه برای خودروهای کاملاً خودران را با خود به همراه داشته است.

• روند حرکت به سمت سیستم‌های تمام الکترونیکی:

این مفهوم یک انقلاب در طراحی سیستم ترمز است؛ در سیستم‌های سنتی، فشار پای شما از طریق روغن‌ترمز و لوله‌های هیدرولیکی مستقیماً به چرخ‌ها منتقل می‌شود. اما در سیستم‌های تمام الکترونیکی این ارتباط فیزیکی حذف می‌شود.

• نحوه عملکرد:
  1. وقتی شما پدال ترمز را فشار می‌دهید، یک سنسور میزان فشار و سرعت فشرده‌شدن پدال را اندازه‌گیری می‌کند.
  2. این اطلاعات به‌صورت یک سیگنال الکترونیکی به واحد کنترل الکترونیکی (ECU) یا کامپیوتر مرکزی ترمز ارسال می‌شود.
  3. ECUبا تحلیل این سیگنال و درنظرگرفتن شرایط دیگر (مانند سرعت خودرو، وضعیت جاده و…) تصمیم می‌گیرد که چه مقدار نیروی ترمز برای هر چرخ لازم است.
  4. سپس کامپیوتر به موتورهای الکتریکی که در کنار هر چرخ قرار دارند، فرمان می‌دهد تا لنت‌ها را بادقت و سرعت بسیار بالا به دیسک یا کاسه ترمز فشار دهند.

• مزایای کلیدی سیستم ترمز تمام الکترونیکی:

  • واکنش سریع‌تر:

    سیگنال‌های الکتریکی بسیار سریع‌تر از جریان روغن هیدرولیک حرکت می‌کنند. این یعنی زمان واکنش ترمز کوتاه‌تر شده و مسافت توقف کاهش می‌یابد.

  • دقت بی‌نظیر:

    کامپیوتر می‌تواند نیروی ترمز را برای هر چرخ به‌صورت مستقل و بادقت میلی‌ثانیه‌ای تنظیم کند. این قابلیت، عملکرد سیستم‌های ABS و کنترل پایداری (ESC) را به سطح جدیدی ارتقا می‌دهد.

  • ادغام با ترمز احیاکننده:

    در خودروهای برقی و هیبریدی، این سیستم به‌راحتی می‌تواند بین ترمز مکانیکی و ترمز احیاکننده (که انرژی را به باتری بازمی‌گرداند) تعادل برقرار کند تا بازدهی خودرو به حداکثر برسد.

  • کاهش وزن و پیچیدگی:

    حذف بوستر، پمپ اصلی و لوله‌های هیدرولیکی باعث سبک‌تر شدن و ساده‌تر شدن ساختار خودرو می‌شود.

  • ایمنی در برابر نقص فنی:

    برخلاف تصور، این سیستم‌ها با داشتن مدارهای پشتیبان طراحی می‌شوند تا در صورت بروز نقص در یک بخش، سیستم جایگزین فوراً فعال شود.

نتیجه‌گیری:

سیستم ترمز خودرو، از یک مکانیزم ساده مکانیکی – هیدرولیکی به یک سیستم پیچیده فیزیکی تکامل‌یافته است؛ با درک اصول فیزیکی، اجزای دقیق، و فناوری‌های پیشرفته مانند ABS، EBD، BAS و ترمز احیاکننده، می‌توان اهمیت این سیستم را در ایمنی خودرو درک کرد؛ نگهداری منظم، توجه به علائم هشداردهنده، و استفاده از قطعات باکیفیت، تضمین‌کننده عملکرد ایمن و قابل‌اعتماد این سیستم حیاتی است؛ سیستم ترمز نه‌تنها یک قطعه فنی، بلکه ضامن ایمنی راننده، سرنشینان، و دیگر کاربران جاده است.