اصول سيستم ترمزهاي هيدروليكي

فصل اول
اصول سيستم ترمزهاي هيدروليكي

ترمزهاي اتومبيل
اين فصل كاربرد و عملكرد انواع ترمزهاي مورد استفاده در اتومبيل را تشريح مي كند . از آنجائي كه اكثريت ترمزهاي امروزي بوسيلة هيدروليك بكار مي افتد ، در اين فصل كاربرد ترمزهاي هيدروليكي و ساختمان آنها شرح داده شده است . دو نوع ترمز هيدروليكي وجود دارد : ديسكي و كاسه اي . در نوع كاسه اي ، كفشكهاي ترمز به سطح داخلي كاسه ترمز مي چسبند و در ترمز نوع ديسكي ، لقمه هاي مسطح ترمز يا كفشكها به ديسك مسطح مي چسبند .

۱ـ۱ـ كاربرد و انواع ترمزها:
ترمزها حركت اتومبيل را كند و يا متوقف مي سازند . ترمزها ممكن است توسط سيستمهاي مكانيكي ، هيدروليكي ، فشار هوا و يا وسائل الكتريكي بكار انداخته شوند. وقتي كه راننده پدال ترمز را فشار مي دهد ، كفشكهاي ترمز يا لقمه ها بطرف كاسه ترمز يا ديسك ترمز حركت مي كنند .

شكل ۲-۱ شكل ۳-۱
اصطكاك بين كفشكها يا لقمه ها با كاسه باعث كاهش حركت و يا توقف اتومبيل مي شود . در شكل (۱ـ۱) مكانيزم ترمز چهارچرخ را كه از نوع كاسه اي است ، نشان داده شده است .
شكل (۲ـ۱) مجموعه كاسه ترمز را اطراف كفشكها نشان مي دهد . كفشكهاي ترمز با يك ماده آسبست كه مي تواند در مقابل گرما مقاومت كند و اثر خوبي در مقابل كشش داشته باشد لنت كوبي مي شود . موقعي كه كفشكها به كاسه ترمز يا ديسك نيرو وارد مي كنند ، گرما و كشش در آن زياد مي شود . در طول يك ترمز شديد كفشكها ممكن است با يك فشارPsi 1000 به كاسه يا ديسك فشرده شوند . وقتي كه اصطكاك يا فشار افزايش مي يابد ، يك كشش اصطكاكي قوي روي كاسه ترمز يا ديسك ايجاد مي‌شود و يك اثر ترمزي قوي روي چرخها نتيجه مي گردد .
همچنين يك مقدار زيادي از گرما بوسيلة اثر اصطكاك ايجاد مي گردد . كاسه ديسك و كفشكها گرم مي شوند . نهايتاً ممكن است درجه حرارت به ۵۰۰ درجه فارنهايت يا ۲۶۰ درجه سانتي گراد برسد . اين گرما به طرق مختلف به كاسه يا ديسك منتقل مي شود . بعضي كاسه هاي ترمز پره هاي خنك كننده دارند كه يك سطح اضافي خنك كننده كه گرما را بطور آسانتر به هوا منتقل كنند بوجود مي آورند . حرارت هاي زياد براي ترمزها خوب نيست زيرا حرارت لنت ممكن است آن را ذغال كند. بنابراين اثر ترمزي كم خواهد شد .

در يعضي اتومبيلهاي مسابقه اي از لنتهاي آسبستي فلزي استفاده كرده اند . اين ترمزها يك سري از بالشتك هاي فلزي كه به كفشكهاي ترمز وصل شدند ، دارند (شكل ۳ـ۱) اين ترمزها مي توانند درمقابل كاركرد ترمز و همچنين درجه حرارتهاي بالا مقاومت بيشتري داشته باشند و تمايل كمتري به حالت (Fade) يا كم شدن دارند .
در ترمزهاي ديسكي بعلت اينكه ديسك خنك مي شود ، حالت Fade كمتري وجود دارد . بطور مثال در شكل (۴ـ۱) يك دريچة تهويه هوا يا پره هاي خنك كن براي كمك به انتقال حرارت وجود دارد . توجه كنيد كه فقط يك قسمت كوچك از ديسك در تماس با لقمه ها مي باشد .

شكل ۱-۴

۲ـ۱ـ ترمزهاي مكانيكي
ترمزهاي مكانيكي كمتر براي ترمز گرفتن يا متوقف كردن اتومبيل بكار مي رود . ترمزهاي مكانيكي از سيمهائي كه پدال را به كفشك ترمز متصل مي كند تشكيل شده اند . شكل (۵ـ۱) يك سيستم ترمز چهارچرخ مكانيكي را نشان مي دهد . وقتي روي پدال ترمز فشار وارد مي كنيم ، سيمهاي ترمز كه به كفشك ترمز متصل است كشيده مي شود . كفشك ترمز مركب است از يك اهرم خارج از مركز كه وقتي بكار انداخته مي شود ، يك انتهاي كفشك ترمز را به بيرون هل مي دهد . انتهاي ديگر كفشك ترمز به سطح پشتي ترمز توسط يك خار كوچك تماس دارد .

شكل ۵-۱
شكل ـ۶ـ۱) يك نوع از خارج از مركز راه انداز كفشك ترمز را نشان مي دهد . ترمزهاي پاركينگ بصورت مكانيكي عمل مي كنند . در بسياري از اتومبيلها ترمز پارك بوسيلة يك سيلندر خلأ ، موقعي كه موتور روشن مي شود و اهرم انتخاب از حالت PARK خارج مي شود ، آزاد مي شود .
شكل ۶-۲

۳ـ۱ـ اصول هيدروليك
از آنجائي كه اكثر ترمزها بصورت هيدروليكي كار مي كنند . ما هم بطور خلاصه اصول هيدروليك و طرز عملكرد آن را مختصراً مرور ميكنيم . همانطور كه مي دانيم ، سيال قابل تراكم نيست . بنابراين فشار روي سيال به آن نيرو وارد مي كند و آن را مجبور ميكند كه توسط يك لوله به سيلندر برود ، جائي كه آن مي تواند به پيستون نيرو وارد كند تا پيستون حركت كند . نيروئي كه سيال ، پيستون را در سيلندر بكار مي اندازد متناسب با اندازه پيستونها است ، مثلاً فشار Psi 100 يه سطح پيستون ۱ اينچ مربعي ، ۱۰۰ پوند نيرو وارد مي كند و يا به سطح پيستون ۵/۰ اينچ مربعي ، ۵۰ پوند نيرو وارد مي كند . F=P.A

۴ـ۱ كاربرد ترمز هيدروليكي
ترمزهاي نوع هيدروليكي ، از فشار هيدروليكي سيال براي نيرو وارد كردن به كفشكها استفاده مي كنند و قسمت بيروني كفشك را به كاسه ترمز يا ديسك نزديك مي كنند . عملاً حركت پدال ترمز به پيستون نيرو وارد مي كند تا در سيلندر اصلي حركت كند . اين حركت به سيال جلوي پيستون نيرو واردمي كند و اين فشار سيال خط به سيلندر چرخها منتقل مي شود . در نوع كاسه اي هر سيلندر چرخ دو پيستون دارد .

هر پيستون به يك كفشك توسط پين اتصال متصل مي شود . بنابراين ، موقعي كه سيال به سيلندر چرخها فشار وارد مي كند ، دو پيستون سيلندر چرخ بطرف بيرون رانده مي شود . اين حركت بطرف بيرون باعث مي شود كه كفشكهاي ترمز بطرف خارج حركت كنند و با كاسه ترمز تماس پيدا نمايند .
در شكل ـ۷ـ۱) توجه كنيد كه اندازه هاي پيستون و فشارها بطور مثال داده شده است . سطح پيستون سيلندر اصلي in2 8/0 مي باشد . يك نيروي ۸۰۰ پوندي پيستون را بكار مي اندازد . اين يك فشار psi 1000 به سيستم مي دهد .

اين فشار درچرخهاي عقب نيروي ۷۰۰ پوندي روي هر پيستون ايجاد مي كند كه سطح پيستونهاin2 7/0 مي باشد . در چرخهاي جلو سطح پيستون in2 9/0 مي باشد . بنابراين فشار ۹۰۰ پوند پيستون را براي حركت كفشكهاي ترمز جلو بكار مي اندازد .
شكل ۷-۱

پيستونها در چرخهاي جلو معمولاً بزرگتر هستند . زيرا موقعي كه ترمز گرفته مي شود مقدار نيروي حركت آني جلوي اتومبيل بيشتر از وزن روي چرخهاي جلو مي شود . بنابراين يك ترمز قويتر در چرخهاي جلو لازم مي باشد تا فعاليت ترمز متعادل شود .

۵ـ۱ـ سيستم ترمز دوبل :
در اتومبيلهاي مدل پائينتر سيلندر اصلي فقط يك پيستون را شامل مي شود و حركت آن سيال در هر ۴ سيلندر چرخ نيرو وارد مي كند . در سالهاي اخير ، سيستم هيدروليكي به دو بخش تقسيم شده است يك قسمت در جلو و يك قسمت در عقب ( شكل ۸ـ۱) باين ترتيب ، اگر يك قسمت موفق نشود وظيفة خود را انجام دهد ، يا اينكه نشتي پيدا كند ، قسمت ديگر هنوز عمل ترمز را انجام خواهد داد . همچنين اين سيستم يك چراغ اخطار دارد كه وقتي يك قسمت از كار افتاد اين چراغ اخطار روشن مي شود .
شكل ۸-۱

۶ـ۱ سيلندر اصلي
در سيستمهاي قديمي ترمز ، سيلندر اصلي يك پيستون داشت . در سيستم ترمز دوبل ، سيلندر اصلي آن دو پيستون دارد كه پشت سرهم قرار دارد . كاركرد هر دو سيستم مشابه است . اما در سيستم دوبل دو قسمت مجزا دارد كه مستقلاً كار مي كنند . پيستونهاي سيلندر اصلي به پدال ترمز اتصال پيدا كرده اند . فشار روي پدال ترمز بوسيله ترتيب اهرمها چندين برابر مي شود براي مثال در اهرم بندي نشان داده شده در شكل (۹ـ۱) يك فشار ۱۰۰ پوندي روي پدال ترمز ، يك فشار ۷۵۰ پوندي روي پيستون توليد مي كند .
موقعي كه پيستون در سيلندر اصلي حركت مي كند و از مقابل سوراخ جبران كننده عبور مي كند ، اين سيال جلوي پيستون را حبس مي كند فشار بسرعت بالا مي رود و به سيال نيرو وارد مي شود تا از خط ترمز به سيلندر چرخها منتقل شود اين عمل در شكل (۱۰ ـ۱) نشان داده شده است . شكل ۱۰-۱

۷ـ۱ـ سيلندر چرخها
شكل (۱۱ـ۱) ساختمان يك سيلندر چرخ براي ترمز نوع كاسه اي را نشان مي دهد . فشار هيدروليكي بين دو پيستون استوانه اي شكل عمل مي كند و پيستون را بطرف خارج مي راند . بنابراين پين عمل كننده كفشك ترمز ، به كفشكهاي ترمز نيرو وارد مي كند تا با كاسه ترمز تماس پيدا كند .
شكل ۱۱-۱

۸ـ۱ـ عمل خود انرژي زائي(Self- energizing Action)
موقعي كه ترمزها عمل مي كنند ، (مثل شكل ۱۰ ـ۱) ، سييلندر چرخ كفشك ترمز را بطرف كاسه در حال گردش هل مي دهد . كفشك اوليه ( كفشكي كه در جلوي اتومبيل واقع شده است ) با كاسه تماس پيدا مي كند . اصطكاك بين كفشك اوليه به قطعات ترمز نيرو وارد مي كند كه اين نيرو براي تغيير جهت دادن به كاسه در حال گردش مي باشد .
البته در اين عمل ، فقط مقدار كمي تغيير جهت مي دهد زيرا خار كوچك مقدار محدودي اجازه حركت مي دهد . به شكل (۱۲ـ۱) نگاه كنيد اين حركت بطور محكمتر و شديدتر برخلاف جهت گردش كاسه ترمز به كفشك ابتدائي نيرو وارد مي كند و عمل ترمز را افزايش بيشتري مي دهد ( شكل ۱۳ـ۱) در همين لحظه ، پيچ تنظيم و پين مجبور به حركت مي شوند همانگونه كه كفشك اوليه حركت كرده است .

در شكل (۱۴ـ۱) ما مي بينيم كه چگونه اين پيچ تنظيم كننده جهت حركت كاسه را تغيير مي دهد . بنابراين كفشك دومي بوسيله سيلندر چرخ به كاسه نيرو وارد مي كند و جهت پيچ تنظيم كننده را تغيير مي دهد . نتيجتاً ، كفشك دومي تقريباً دو برابر كفشك اولي اثر ترمزي ايجاد مي كند . به همين دليل در كفشك دومي لنت بزرگتر است .(شكل ۱۴ـ۱)

هميشه كفشك اولي با لنت كوچكتر ، بطرف جلوي اتومبيل است و كفشك ثانويه با

لنت بزرگتر در طرف عقب اتومبيل مي باشد .

۹ـ۱ـ حركت بازگشتي :Return strock
در حركت بازگشتي ، كشش فنر اتصالات ترمز و فشار پيستون سيلندر اصلي به پيستون نيرو وارد مي كنند تا به عقب سيلندرش حركت كند . اكنون سيال از سيلندر چرخ به سيلندر اصلي جريان پيدا مي كند . همانطور كه در شكل (۱۵ـ۱) نشان داده شده است فنرهاي كششي به كفشك ترمز نيرو وارد مي كند تا از كاسه دور شوند و بنابراين پيستون سيلندر چرخ بطرف داخل هل داده ميشود . همچنين سيال از سيلندر چرخ به سيلندر اصلي برگشت مي يابد .( همانطوريكه بوسيله پيكان نشان داده شده است ) . اما مقداري از فشار در خط ترمز توسط شير كنترل كه در انتهاي سيلندر اصلي است محبوس مي شود .(شكل ۱۰ـ۱ را ببينيد )

با محبوس شدن فشار ، سوپاپ كنترل بسته مي شود و مقداري فشار در خط ترمز و سيلندر چرخ باقي مي ماند . اين فشار بجهت جلوگيري از نشتي سيال و احتمالاً هواگيري سيستم بكار گرفته مي شود .

۱۰ ـ۱ـ چراغ اخطار (Warning Light)
در سيستم ترمز دوبل ، يك شير فشار متغير براي بكار انداختن سوئيچ چراغ اخطار بكار مي رود . ( شكل ۱۶ـ۱) . اين شير ، يك پيستون دارد كه وقتي ترمز هاي جلو و عقب بطور عادي كار مي كنند .
شكل ۱۶-۱

در مركز قرار دارد ، اما اگر يك قسمت خراب شود ، فشار كمتري روي يك طرف پيستون موجود خواهد بود . اين اختلاف فشار ، پيستون را حركت مي دهد و سبب مي شود كه پلانجر سوئيچ بطرف بالا حركت كند .(شكل ۱۷ـ۱) اين عمل كنتاكتها را مي بندد تا اينكه لامپ اخطار روي داشبورد روشن شود . بدين ترتيب راننده مي فهمد كه يكي از ترمزهاي عقب يا جلو از كار افتاده است .
بعضي سوئيچها يك عملكرد سريعي دارند كه باعث مي شوند چراغ روشن بماند ، حتي زماني كه ترمزها دوباره استفاده نمي شوند تا زمانيكه ، سوئيچ خاموش شود .
b a
شكل ۱۷-۱

۱۱ـ۱ ترمزهائي كه خودشان تنظيم مي شوند ( نوع كاسه اي) Self- adgusting Brakes اكثر ترمزهاي اتومبيل امروزي يك مكانيزم خود تنظيمي دارند كه وقتي لنت پوسيده و سائيده مي شود ، بطور اتوماتيك آن را تنظيم مي كند .شكل (۱۸ـ۱) يك نوع مخصوص آن را نشان مي دهد . تنظيم فقط موقعي كه اتفاق مي افتد كه ترمزها در موقع حركت اتومبيل بسمت عقب بكار برده شوند . در اين حالت فقط زماني كه لنت ترمز سائيده شده باشد و احتياج به تنظيم دارد ، يك تنظيم خودكار انجام مي گردد .
شكل ۱۸-۱

در حال حركت اتومبيل به عقب ، وقتي ترمزها گرفته مي شوند ، اصطكاك بين كفشك اوليه و كاسه ترمز يك نيرو به كفشك اوليه وارد مي كنند ، كه اين نيرو خلاف جهت پيچ اتصال است . سپس فشار هيدروليكي از سيلندر به انتهاي فوقاني كفشك ثانويه نبرو وارد مي كند و آن را از پين اتصال دور مي كند و پائين مي آورد . (شكل ۱۹ـ۱)
اين عمل سبب مي شود كه اهرم تنظيم كننده روي كفشك ثانويه لولا كند . بدين ترتيب انتهاي پائيني اهرم روي پيچ اتصال برخلاف چرخك زنجيري نيرو وارد مي‌كند. اگر لنتهاي ترمز بحد كافي پوسيدگي داشته باشند ، پيچ تنظيم كننده ممكن است تا آخر بپيچد . اين عمل انتهاي پائيني كفشكهاي ترمز را چند هزارم اينچ حركت مي دهد تا پوسيدگي لنت متعادل شود .

شكل ۱۹-۱
در بعضي اتومبيلها مكانيزم خود تنظيمي موقعي كه ترمز كردن در حال حركت بطرف جلو است صورت مي گيرد .

۱۲ـ۱ـ ترمزهاي ديسكي :
ديسك ترمز ، يا اندازه گير ( كاليپر) ، يك ديسك فلزي بعلاوه يك كاسه و يك جفت
لقمه ترمز ( يا كفشكهاي مسطح ) دارد . بعلاوه كفشكهاي خم شده با ترمزهاي كاسه ‌اي بكار مي رود . سه نوع عمومي وجود دارد .
الف : كاليپر ثابت ب : كاليپر لغزشي ج ـ كاليپر شناور
كاليپر مجموعه اي از قطعات مونتاژ شده مي باشد كه در آن كفشكهاي ترمز نگه داشته مي شوند .

 

آن كفشكها يا لقمه هاي مسطح را كه روي دو طرف ديسك تنظيم شده اند شامل ميشود . (شكل ۲۰ـ۱)
در عمل كفشكها به دو طرف ديسك توسط حركت پيستون در مجموعه كاليپر ( به دو طرف ديسك ) نيرو وارد مي كنند شكل (۲۱ـ۱) اين پيستونها توسط فشار هيدروليكي كه در سيلندر اصلي گسترش مي يابد ، بكار انداخته مي شود . بصورتيكه پدال ترمز توسط راننده بطرف پائين فشار داده مي شود و درنتيجه سيلندر اصلي بكار مي افتد . بنابراين ديسك بين كفشكها گير مي كند و قفل مي شود . بعبارت ديگر ، كفشكها روي ديسك اصطكاك ايجاد مي كنند و كوشش مي كنند تا گردش آنرا متوقف كنند .