سیستم‌های ترمز یکی از مهم‌ترین اجزای هر خودرو هستند و در طول تاریخ توسعه خودروسازی، دستاوردهای بزرگی را به خود اختصاص داده‌اند.
در اوایل قرن ۱۹، خودروها از سیستم ترمز مکانیکی استفاده می‌کردند. این سیستم‌ها شامل کابل‌ها و سیم‌ها بودند که از پدال ترمز به چرخ‌ها منتقل می‌شدند.در قرن 20 با پیشرفت فناوری و استفاده از موتورهای بنزینی و الکتریکی، نیاز به سیستم‌های ترمز پیشرفته‌تر احساس شد. در این دوره، سیستم ترمز هیدرولیکی وارد بازار شد. این سیستم از یک مایع (معمولاً روغن ترمز) برای انتقال فشار از پدال ترمز به کالیپرها استفاده می‌کرد.
در دهه ۱۹۵۰، سیستم ترمز هیدرولیکی مجهز به قابلیت ضد قفل (Anti-lock Braking System) یا ABS به بازار عرضه شد. این سیستم با جلوگیری از قفل شدن چرخ‌ها در هنگام ترمز کردن، کنترل و عملکرد بهتری را در شرایط رانندگی خطرناک فراهم می‌کرد.
در دهه1970، سیستم ترمز دیسکی وارد استفاده شد. در سیستم ترمز دیسکی، صفحه دیسکی چرخ جایگزین کف ترمز کلاج استفاده شد و عملکرد ترمزبندی را بهبود بخشید. سیستم ترمز دیسکی نسبت به سیستم ترمز کلاج، عملکرد بهتری در ترمز کردن و دفع حرارت بیشتر را داشت.
در دهه ۱۹۹۰، سیستم ترمز الکترونیکی (Electronic Brake System) یا EBS وارد صنعت خودروسازی شد. این سیستم با استفاده از سیستم‌های الکترونیکی و کنترل‌های پیچیده، فشار ترمز را به طور هوشمند تنظیم کرده و عملکرد ترمز را بهبود می‌بخشد.
اجزای سیستم ترمز
- دیسک‌ها و صفحه‌ها
- سیلندرها
- کابل‌ها در سیستم ترمز
- سیستم هیدرولیکی
- سیستم ضد قفل
عملکرد و ساختار دیسک ها
عملکرد و ساختار دیسک‌های ترمز در خودروها عمدتاً بر اساس سیستم ترمز هیدرولیکی عمل می‌کنند. در این سیستم، دو دیسک ترمز در هر چرخ خودرو نصب می‌شوند و وظیفه آنها کاهش سرعت خودرو را با ایجاد اصطکاک فراهم می‌کنند.
ساختار دیسک ترمز شامل موارد زیر است:
- صفحه دیسک: این قسمت اصلی دیسک ترمز است و به صورت یک قرص فلزی (معمولاً فولاد آهنی) ساخته می‌شود. صفحه دیسک روی شافت چرخ نصب شده و با حرکت چرخ، به صورت مستقیم با قوابل ترمز در تماس است.
- ریب‌ها: روی صفحه دیسک، ریب‌ها یا خطوطی موازی قرار دارند. این ریب‌ها به عنوان سطح اصطکاک برای قوابل ترمز عمل می‌کنند. طرح و شکل ریب‌ها می‌تواند متفاوت باشد و بهبود عملکرد ترمز را تسهیل کند.
- حلقه مرکزی: حلقه مرکزی (هاب) قسمتی است که دیسک را به شافت چرخ متصل می‌کند. این حلقه مرکزی برای چرخش دیسک روی شافت استفاده می‌شود و از جنس فولاد یا آلیاژهای مقاوم ساخته می‌شود.
- هورن: در بعضی از طرح‌ها، روی صفحه دیسک یک هورن نصب می‌شود. هورن یک لایه فولادی است که به منظور جلوگیری از انتقال حرارت زیاد به سیستم ترمز و تاثیر منفی آن بر عملکرد ترمز استفاده می‌شود.
در عملکرد دیسک ترمز، وقتی کنترل ترمز اعمال می‌شود، قوابل ترمز در سیستم هیدرولیکی به صفحه دیسک فشار و اصطکاک ایجاد می‌کنند. این فشار و اصطکاک باعث تبدیل انرژی حرکتی خودرو به گرما می‌شود و سبب کاهش سرعت خودرو می‌شود. به این ترتیب، با فشردن قوابل ترمز بر روی صفحه دیسک، اصطکاک ایجاد شده و سرعت خودرو به طور کنترل شده کاهش می‌یابد.
عملکرد و ساختار صفحه ترمز
صفحه ترمز، یا همان صفحه دیسک، یکی از اجزای اصلی سیستم ترمز در خودروها است. عملکرد و ساختار صفحه ترمز به شرح زیر است:
- مواد ساختاری: صفحه ترمز از مواد فلزی ساخته می‌شود که قابلیت جذب و انتقال حرارت بالا را دارند. معمولاً از فولاد گرم‌نشده یا فولاد آلیاژی با سطح صاف استفاده می‌شود. این مواد باید دارای مقاومت مکانیکی و پایداری حرارتی مناسب باشند تا در شرایط ترمز کردن بتوانند به صورت بهینه عمل کنند.
- ساختار صفحه: صفحه ترمز به شکل یک قرص دایره‌ای یا بیضی شکل می‌باشد. قطر صفحه ترمز بستگی به اندازه چرخ خودرو و سیستم ترمز دارد. سطح صفحه ترمز معمولاً صاف است و روی آن ریب‌هایی برجسته قرار می‌گیرد که به عنوان سطح اصطکاک عمل می‌کنند.
- ریب‌ها: روی صفحه ترمز، ریب‌های برجسته قرار دارند. این ریب‌ها باعث افزایش سطح اصطکاک بین صفحه ترمز و قوابل ترمز می‌شوند. شکل و طرح ریب‌ها می‌تواند متفاوت باشد و بهبود عملکرد ترمز را تسهیل کند. ریب‌ها معمولاً به صورت موازی و یا پیچیده در قالب صفحه ترمز قرار می‌گیرند.
- حفرات خنک‌کننده: برخی از صفحه‌های ترمز دارای حفرات یا چراغک‌های خنک‌کننده هستند. این حفرات به منظور جلوگیری از اضافه گرم شدن صفحه ترمز و افزایش عملکرد خنک‌کنندگی استفاده می‌شوند. حفرات باعث افزایش سطح تماس هوا و صفحه ترمز می‌شوند و حرارت را به طور موثرتر از صفحه ترمز دفع می‌کنند.
سیلندرها
سیلندرها در سیستم ترمز خودرو نقش مهمی در ایجاد نیروی ترمز و انتقال آن به دیسک‌ها دارند. سیلندرها در سیستم ترمز هیدرولیک مورد استفاده قرار می‌گیرند. عمده ترین نوع سیلندرهای استفاده شده در سیستم ترمز خودروها، سیلندرهای ترمز چرخ (Wheel Cylinder) و سیلندرهای ترمز اصلی (Master Cylinder) هستند.
- سیلندرهای ترمز چرخ: هر چرخ خودرو دارای یک سیلندر ترمز است که در نزدیکی صفحه ترمز قرار دارد. وظیفه سیلندر ترمز چرخ، فشردن قوابل ترمز بر روی صفحه ترمز است. وقتی راننده ترمز را فشار می‌دهد، فشار ترمز از طریق لوله‌های ترمز به سیلندر ترمز چرخ منتقل می‌شود. این فشار باعث حرکت پیستون سیلندر ترمز چرخ می‌شود و قوابل ترمز بر روی صفحه ترمز فشار و اصطکاک ایجاد می‌کنند.
- سیلندرهای ترمز اصلی: سیلندرهای ترمز اصلی در سیستم ترمز خودرو نقش کنترلی و تقسیم کار ترمز را بر عهده دارند. این سیلندر به عنوان منبع فشار هیدرولیکی در سیستم ترمز عمل می‌کند. هنگامی که راننده ترمز را فشار می‌دهد، فشار ترمز از طریق لوله‌های ترمز به سیلندر ترمز اصلی منتقل می‌شود. سیلندر ترمز اصلی با استفاده از پیستون‌های داخلی، فشار را به قوابل ترمز در سیلندرهای ترمز چرخ منتقل می‌کند و بر روی صفحه ترمز اعمال می‌شود.
نحوه عملکرد کابل‌ها در سیستم ترمز
کابل‌ها در سیستم ترمز خودرو برای انتقال نیرو و حرکت بین اجزای مختلف سیستم استفاده می‌شوند. عملکرد و استفاده از کابل‌ها در سیستم ترمز به شرح زیر است:
- کابل‌های فرمان: در سیستم ترمز خودروهای با سیستم ترمز هیدرولیک، کابل‌های فرمان برای انتقال نیروی فشار هیدرولیکی از سیلندر ترمز اصلی به سیلندرهای ترمز چرخ استفاده می‌شوند. این کابل‌ها معمولاً از جنس فولادی با روکش پلاستیکی برای مقاومت در برابر خوردگی و سایش ساخته می‌شوند. آنها به صورت لوله‌های انعطاف‌پذیر بر روی چرخ‌ها یا محورها قرار می‌گیرند و نیروی فشار را منتقل می‌کنند تا قابل ترمز بر روی صفحه ترمز فشار و اصطکاک ایجاد کنند.
- کابل‌های سپر ترمز: در بعضی از سیستم‌های ترمز مکانیکی، به جای استفاده از هیدرولیک، از کابل‌های سپر ترمز استفاده می‌شود. این کابل‌ها نیروی مکانیکی را از دستگاه فرمان ترمز (معمولاً پدال ترمز) به مکانیزم ترمز چرخ منتقل می‌کنند. کابل‌های سپر ترمز عموماً از فولاد گالوانیزه تشکیل شده و با استفاده از مکانیزم خمیرکاری و سیم‌بافی درست می‌شوند. طول کابل متناسب با نیازهای سیستم ترمز قابل تنظیم است.
- کابل‌های سیستم ABS : در خودروهایی که مجهز به سیستم ترمز ضد قفل (ABS) هستند، کابل‌های خاصی برای انتقال اطلاعات بین سنسورها و ماژول کنترل ABS استفاده می‌شود. این کابل‌ها برای انتقال سیگنال‌ها و داده‌های مربوط به سرعت چرخ‌ها و فشار ترمز به کنترلر ABS طراحی شده‌اند.
سیستم هیدرولیکی در ترمز خودرو
سیستم ترمز هیدرولیکی در خودروها برای ایجاد نیروی ترمز و اعمال آن بر روی قابل ترمز از اصطکاک هیدرولیک استفاده می‌کند. عملکرد و اجزای اصلی سیستم ترمز هیدرولیکی در یک خودرو به شرح زیر است:
- سیلندر ترمز اصلی : (Master Cylinder) سیلندر ترمز اصلی یکی از اجزای کلیدی سیستم ترمز هیدرولیکی است. این سیلندر باعث تولید فشار هیدرولیکی در سیستم ترمز می‌شود. زمانی که راننده پدال ترمز را فشار می‌دهد، سیلندر ترمز اصلی فشار را از طریق راهنمای فرمان ترمز منتقل می‌کند تا به سیلندرها و قابل ترمز دستگاه ترمز منتقل شود.
- لوله‌های ترمز: لوله‌های ترمز برای انتقال فشار هیدرولیکی از سیلندر ترمز اصلی به سیلندرهای ترمز چرخ استفاده می‌شوند. این لوله‌ها معمولاً از جنس فلزی (فولاد ضدزنگ) با روکش پلاستیکی ساخته شده‌اند و در سراسر خودرو به طول مناسب کشیده می‌شوند.
- سیلندرهای ترمز چرخ : (Wheel Cylinder) هر چرخ خودرو دارای یک یا چند سیلندر ترمز چرخ است. سیلندرهای ترمز چرخ مسئول فشردن قابل ترمز بر روی صفحه ترمز هر چرخ هستند. زمانی که فشار هیدرولیکی از سیلندر ترمز اصلی به سیلندرهای ترمز چرخ انتقال می‌یابد، پیستون‌ها درون سیلندرهای ترمز چرخ حرکت کرده و قابل ترمز را فشرده می‌کنند.
- قابل ترمز : (Brake Caliper) قابل ترمز یا کالیپر ترمز در سیستم ترمز دیسکی استفاده می‌شود. زمانی که فشار هیدرولیکی اعمال می‌شود، پیستون‌های قابل ترمز به سمت صفحه ترمز حرکت کرده و بر روی آن فشار و اصطکاک ایجاد می‌کنند تا خودرو را ترمز کنند.
- دیسک ترمز: در سیستم ترمز هیدرولیکی دیسکی، دیسک ترمز (Brake Disc) نقش اصلی در ایجاد اصطکاک و ترمز خودرو دارد.
در مقاله ای به صورت تخصصی به معرفی اجزای ترمز هیدرولیکی پرداخته ایم.
مشاهده مقاله ی اجزای ترمز هیدرولیکی
سیستم ضدقفل
سیستم ضدقفل ترمز یا به اختصار ABS، یک سیستم کنترلی است که در خودروها برای جلوگیری از قفل شدن چرخ‌های خودرو در هنگام ترمزگیری سریع استفاده می‌شود.
وقتی فرمان ترمز فشار داده می‌شود، فشار هیدرولیکی به چرخ‌های خودرو منتقل می‌شود و چرخ‌ها شروع به گردش می‌کنند. اما در صورتی که فشار ترمز به صورت ناگهانی و بیش از حد زیاد باشد، چرخ‌ها ممکن است قفل شوند و از چرخیدن جلوگیری کنند.
در سیستم ABS، سنسورهایی برای اندازه‌گیری سرعت چرخ‌ها نصب شده‌اند. هنگامی که سیستم ABS فشار ترمز را تشخیص می‌دهد که بیش از حد زیاد است و چرخ‌ها قفل می‌شوند، فشار ترمز را به طور خودکار کنترل می‌کند تا چرخ‌ها قفل نشوند. این کنترل شامل کاهش فشار ترمز در چرخ‌های قفل شده و افزایش فشار ترمز در چرخ‌هایی است که قفل نشده‌اند.
این سیستم در کنترل خودرو در شرایط دشوار رانندگی مانند رانندگی در برف، باران، یخبندان و غیره بسیار موثر است و بهبود کنترل و پایداری خودرو را افزایش می‌دهد.
