زندگی بشر از گذشته تاکنون حول محور سرعت و سکون در حال چرخش است. همانطور که تجربه سرعت و شتاب بالا امری پر هیجان برای یک شخص محسوب می شود گاهی سکون به موقع لذتی دو چندان به فرد منتقل می کند. این قاعده در خودروها نیز صدق می کند؛ در حالی که سرعت بالا جان انسان را به خطر می اندازد، گاه توقفی بجا به عاملی برای حفظ سلامت شما مطرح می گردد. استفاده از جدیدیترین فناوری های موجود در زمینه سیستم ترمز به امری اجتناب ناپذیر در صنعت خودروسازی تبدیل شده، از این رو در سایت اسپرت کاران به نقش حیاتی آن در زندگی روزمره خواهیم پرداخت. با ما همراه باشید...

 امروزه اخبار متعددی از تصادفات و سوانح جاده ای در اقصی نقاط جهان منتشر می شود که این حوادث، خسارت های جبران ناپذیری در زمینه های مالی و جانی از خود به جای می گذارد. همین دلایل باعث شده تا از زمان تولید ابتدایی ترین خودروها تا مدرنترین آنها، آرامش و امنیت سرنشین حرف اول را در صنعت خودروسازی بزند. سیستم ترمـز نقش مهمی در کاهش سوانح جاده ای داشته و نقش انکار ناپذیری در تامین امنیت خودرو و سرنشین ها ایفا می کند. صنعت خودرو سازی در عرصه  فناوری سیستم های ترمز از گذشته تا به امروز دستخوش تحولات زیادی شده که همگی سعی در افزایش امنیت و کاهش خطرات دارند. با پیشرفت تکنولوژی، سیستم های ترمز نیز از قافله عقب نمانده اند و همگی سعی در ریشه کن کردن حوادث و به حداقل رساندن آن ها دارند. از ترمز به عنوان حیاتی ترین سیستم در صنعت خودروسازی یاد می شود که همین عامل نقش تعیین کننده ای در افزایش فروش تولیدات کارخانه های ساخت خودرو در سراسر جهان دارد. سردمداران شرکت های خودروسازی با دید مشتری مداری هر روز دست به تغییرات جدیدی در فناوری سیستم های ترمز می زنند تا مشکلات مربوطه را به حداقل رسانده و بازار فروش خودرو را به دست بگیرند.

تاریخچه ترمز پشینه ای 125 ساله دارد و مسیر پر فراز و نشیبی را طی این سالها گذرانده تا امروزه شاهد جدیدترین فناوری ها در این حوزه باشیم. هر ساله تعداد زیادی از خودروها از نظر ایمنی ارزیابی می شوند و برای قرار گرفتن روی خط تولید شرکت باید فاکتورهای در نظر گرفته شده امنیتی را برآورده سازند. نکته جالب این که از دیرباز قوانین فیزیکی ساده پایه گذار ساخت این سیستم ها بوده و تکنولوژی و ایده های نوآورانه پیشرفت این سیستم ها را به همراه داشته است! خالی از لطف نیست در این مقاله یادی از نیوتن کنیم چرا که قوانینش خدمت بزرگی به طراحی این سیستم ها در صنعت خودروسازی کرده است. امروزه شرکت های زیادی فعالیت خود را محدود به تولید سیستم ترمز کرده اند و سود هنگفتی را از این طریق به جیب می زنند.
برمبو یکی از معتبرترین شرکت های تولید کننده سیستم های ترمز است و با بکارگیری مواد باکیفیت و فناوری های نوین توجه بسیاری از شرکت های بزرگ خودروسازی را به خود معطوف کرده است. شرکت های بزرگ پورشه، مرسدس بنز، لانچیا، BMW، نیسان وکرایسلر با دیدن کیفیت بالای سیستم های ترمز تولید شده برمبو خواستار عقد قرارداد و همکاری طولانی مدت با این شرکت شده اند. همچنین این روزها خبرهایی از داخل این شرکت مبنی بر کشف فرمول جدیدی برای ساخت ترمزهایی با کیفیت تر و با ویژگی های منحصر به فرد درز کرده که نام این شرکت را بیش از پیش بر سر زبان ها انداخته است. شاید برداشت ما از ترمز، گذاشتن پا بر روی پدال باشد اما این سیستم دنیای پیچیده ای را شامل شده و نیاز به مطالعات بیشتر دارد. پس اگر شما هم علاقه مند به فرآیند توقف خودرو و آشنایی با انواع سیستم های ترمز هستید جای مناسبی را برای سیر و سفر خود در این موضوع انتخاب کرده اید. پس اسپرت کاران را تا پایان این مقاله جذاب همراهی کنید!

فرآیند توقف خودرو چگونه است؟

در این قسمت قصد داریم فرآیند توقف خودرو را به زبان ساده بیان کنیم. این فرآیند چند قانون فیزیکی را در بر می گیرد و در نهایت منجر به توقف خودرو می گردد. وقتی که راننده پای خود را به روی پدال خودرو می فشارد، نیرو از طریق سیال موجود در لوله های روغن به ترمزهای تعبیه شده در چرخ های خودرو منتقل شده و خودرو را از حرکت باز می دارد. اما این سوال برای خواننده پیش می آید که این نیروی اندک چگونه خودرویی را با سرعت و وزن بالا متوقف می کند؟ در پاسخ می توان گفت این نیرو توسط فرآیندهای فیزیکی چند برابر شده و با تبدیل انرژی جنبشی به حرارتی، اصطکاک بین لنت ها و قطعات تعبیه شده در چرخ این امر را میسر کرده و سبب کاهش سرعت و در نتیجه توقف خودرو می گردد. در کل می توان گفت سه اصل فیزیک یعنی مکانیک، هیدرولیک و اصطکاک چرخه ترمزگیری را شامل می شوند.

انواع سیستم ترمز

در یک تقسیم بندی کلی سیستم های ترمز به دو دسته مکانیکی و هیدرولیکی تقسیم می شوند و هر کدام از این سیستم ها، دارای زیر مجموعه گسترده تری هستند که در ادامه به بررسی آن ها خواهیم پرداخت.

سیستم ترمز مکانیکی

بکارگیری این نوع ترمز ها را می توان همزمان با پیدایش خودرو دانست. در این سیستم نیروی لازم جهت انتقال به کابل واسط از طریق فشار پدال ترمز تامین می گردد و کابل، وظیفه انتقال نیرو به کفشک های ترمز بر عهده دارد. کفشک های به کار گرفته شده در این سیستم در واقع همان لنت های امروزی هستند، با این تفاوت که به جای سایش با دیسک، با قرار گرفتن در یک محفظه کاسه ای شکل با سطح داخلی آن درگیر شده و باعث کاهش سرعت و در نتیجه توقف خودرو می گردد. بکارگیری این نوع سیستم در زمان خود دستاوردی بزرگ در صنعت خودروسازی به حساب می آمد اما با گذشت زمان ایراداتی جدی از جمله پارگی سیم ترمز و عدم چند برابر شدن نیروی وارد شده به پدال نمایان شد تا این نوع سیستم به پایان مسیرخود در صنعت خودروسازی نزدیک گردد. این نوع سیستم که امروزه از آن به عنوان یک روش منسوخ یاد می شود در واقع پایه گذار پیشرفت سیستم های ترمز در آینده نه چندان دور شد!

سیستم ترمز هیدرولیکی

همزمان با نمایان شدن نواقص سیستم ترمزهای مکانیکی و پیشرفت علوم فیزیکی، فکر اصلاح این نوع سیستم ها به ذهن بسیاری از محققین فعال در این حوزه خطور کرد. در نتیجه نظریه استفاده از سیال غیر قابل تراکم (روغن ترمز) در لوله ها به جای سیم ترمز ارائه شد. این سیستم جدید که بعدها سیستم ترمزهای هیدرولیکی نام گرفت با عملکردی شبیه سیستم ترمزهای مکانیکی باعث رفع ایرادات سیستم قدیمی شد. در این روش نیروی پای راننده با توجه به شکل خاصی که برای پدال در نظر گرفته شده بود از طریق قانون اهرم چند برابر و نیروی افزایش یافته به پیستون اصلی سیستم ترمز منتقل می شود. نیروی وارد به پیستون سبب حرکت سیال غیر قابل تراکم در لوله ها شده و باعث انتقال نیرو از سیال به پیستون فرعی که در ترمزهای چرخ تعبیه شده اند، منتقل می شود. بزرگترین حسن این سیستم چند برابر شدن نیروی پای راننده به وسیله سیال موجود در لوله هاست.
سیستم ترمز هیدرولیک کم کم جای خود را در صنعت پر رونق خودروسازی باز کرد و مهندسان این عرصه برای بهبود کیفیت ترمزها دست به کار شدند و ماحصل این کار، طراحی سیستم های کمکی ترمز شد. این سیستم که بعدها سیستم ترمز سروو نام گرفت باز هم به چند برابر شدن نیرو از طریق فشار پا بر روی پدال تاکید داشت. در نتیجه با اعمال نیروی کمتر از طریق پای راننده نیرویی به همان اندازه یا بیشتر به سیال موجود در لوله های روغن منتقل و سبب توقف خودرو می شد. از مهمترین نواقص این روش، احتمال پارگی و نشتی لوله های روغن که منجر به اختلال در سیستم ترمز و در نهایت از کار افتادن آن می شود، می توان اشاره کرد که برای حل این موضوع شرکت های مدرن خودروسازی از دو سیستم ترمز هیدرولیکی مجزا با سیال های متفاوت استفاده می کنند تا در صورت بروز مشکل برای یکی از سیستم ها، عملکرد کلی خودرو با مشکل رو به رو نشود. در سال های اخیر توجه شرکت های خودروسازی معطوف به این نوع سیستم شده و از محصولات و امکانات با کیفیتی برای بهبود این روش کمک می گیرند تا در کسری از ثانیه خودرو از حرکت بایستد.
با اسپرت کاران همراه باشید؛ در ادامه به معرفی انواع فناوری های مبتنی بر دو نوع سیستم ترمز گفته شده خواهیم پرداخت.

ترمزهای کاسه ای

این ترمزها ابتدایی ترین نمونه ترمز بکارگرفته شده در خودرو محسوب می شوند و شکل کاسه ای این ترمزها علت نام گذاریشان بوده است. ترمزهای کاسه ای از منظر قدرت در رده برترین انواع ترمز قرار می گیرند و قدمتی نزدیک به یک قرن دارند! بزرگترین عیب ترمزهای کاسه ای، حرارت بالای آنهاست. استفاده از این ترمزها در سرعت بالا به شدت خطر آفرین هستند چرا که به علت حرارت بالا، قدرت بازدارندگی و کنترلشان به شدت کاهش یافته و سبب سوانح جاده ای می گردند. به کارگیری این ترمزها در کارخانه های مدرن خودروسازی منسوخ شده اما متاسفانه در برخی از کشورها از جمله ایران به دلیل هزینه پایین نگهداری و مقرون به صرفه بودن از ترمزهای کاسه ای در خودروها استفاده می شود! نکته قابل توجه این است که امروزه ترمزهای کاسه ای فقط روی چرخ های عقب تعبیه می شوند، زیرا توانایی تحمل فشار چرخ های جلو را ندارند.

ترمزهای دیسکی

ترمز دیسکی از اجزا مختلفی نظیر لنت، دیسک و کالیپر ترمز تشکیل شده است. ترمزهای دیسکی تا حدود زیادی شبیه به ترمزهای لقمه ای در دوچرخه است. تعجب نکنید این سیستم پیچیده تر در خودرو پیاده شده است. در حقیقت همانطور که در دوچرخه لنت ها به چرخ برای توقف فشار می آورند، چنین رویه ای در ترمزهای دیسکی پیاده شده است. هنگامی که پای خود را روی پدال فشار می دهید، روغن توسط نیروی هیدرولیکی از مجاری فلزی به سیلندر چرخ می رسد. در چنین حالتی پیستون را به سمت بیرون فشرده می کند و لنت ها به دیسک می چسبد و باعث توقف و کاهش سرعت دورانی چرخ ها می شود.
این ترمزها با برطرف کردن نواقص ترمزهای کاسه ای در اوایل دهه 60 میلادی طراحی و پا به عرضه رقابت گذاشتند. در حال حاضر ترمزهای دیسکی رایج ترین نوع ترمز در بازار محسوب می شود که هم عملکرد بهتری نسبت به ترمزهای کاسه ای داشته و هم نواقص آنها را با قابلیت های جدید پوشانده است.
از مزایای ترمزهای دیسکی نسبت به ترمزهای کاسه ای می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1- قدرت و عملکرد بالا در ترمزگیری
2-سیستم خنک کاری بالا نسبت به ترمزهای کاسه ای
3-چکاپ سیستم بدون نیاز به بازکردن چرخ ها
4-تنظیم اتوماتیک
مزیت اصلی این ترمزها توانایی کارکرد در حرارت و سرعت بالاست، اما هزینه ساخت بالا و نیاز به فشار هیدرولیک زیاد از نواقص این سیستم ترمز به حساب می آیند. این ترمزها ابتدا روی خودروهای مسابقه ای که از سرعت و شتاب بیشتری برخوردار بودند تست و سپس به بازار خودروهای خیابانی راه یافتند. توانایی خنک کاری بالا ، این سیستم ترمز را با اختلاف از سیستم ترمز کاسه ای پیش انداخت. کارخانه های تولید ترمزهای دیسکی با پیشرفت تکنولوژی دست به ساخت ترمزهایی با جنس های متفاوت زده و قابلیت های بی شماری به ترمزهای دیسکی اضافه کرده اند. ترمزهای نوین، اسمی است که برای این ترمزها در نظر گرفته شده و در ادامه شرح مختصری از آن ها به شما ارائه خواهیم کرد.

دیسک های کربن سرامیک

با اینکه جنس اکثر دیسک ها از چدن بود اما با پیشرفت علم مواد فکر استفاده از ماده دیگری در صنعت ترمز و خودروسازی مطرح شد! سرامیک و فیبر با توجه به خواص شیمیایی مشابه با چدن زودتر از سایر مواد وارد این صنعت شدند. شرکت معروف پورشه اولین بار از دیسک های کربن سرامیک در یک خودروی شهری استفاده نمود، اما این دیسک ها به علت هزینه بالا و عمر کمتر نسبت به موارد مشابه با استقبال خریداران رو به رو نشد. نقطه قوت این محصول عملکرد قابل قبولیست که در دماهای بین 200 تا 300 درجه سانتیگراد از خود به جای می گذارد. شرکت برمبو که یکی از سردمداران در زمینه ساخت ترمزهاست دست به ساخت دیسک های کربنی با وزن کمتر و عملکرد بالا زد و حساسیت دیسک ها به خوردگی را به شدت کاهش و نام خود را بر سر زبان ها انداخت.

ترمز ضد قفل یا ABS

ترمز ABS دارای تجهیزات مختلفی شامل حسگرهای سرعت، سوپاپ ها، پمپ وکنترل کننده می باشد. پردازنده مرکزی خودرو با کمک سنسورهای موجود در هر چرخ، سرعت دوران چرخ ها را هنگام فشردن پدال ترمز بررسی می نماید. سپس با تغییر نیروی وارد شده از سوی ترمز به چرخ ها، از قفل شدن آن ها جلوگیری نموده و اصطلاحا چرخ ها را از حالت بحرانی خارج می کند. از این رو این فناوری به ترمز ضد قفل نیز معروف شده است. بد نیست بدانید که این رویه با سرعت بالا و پی در پی انجام می شود.
ABS اصطلاحی نو در صنعت ترمز به حساب می آید. در ایران این نوع سیستم یک قابلیت غیر قابل انکار برای خریداران محسوب شده و روی تصمیم گیری آنها در انتخاب خودرو نقش بسزایی دارد. ABS یا سیستم ضد قفل اولین بار در سال 1987 در خودروی بنز مورد استفاده قرار گرفت و به سرعت در صنعت خودروسازی فراگیر شد. سازندگان این ترمز هدف خود از طراحی ABS را افزایش قدرت راننده در کنترل خودرو اعلام کرده اند. مکانیسم این ترمز ها به گونه ایست که نیازی به فشردن چند باره پدال ترمز ندارد و این کار به طور اتوماتیک توسط این سیستم انجام می شود. اهمیت این موضوع در مسیرهای خیس و لغزنده یا ترمز گیری در سرعت های بالا بیشتر به چشم می آید. امروزه ABS یکی از معیار های مهم ایمنی خودرو در جهان محسوب شده و عدم استفاده از این سیستم در خودروها رابطه مستقیمی با افزایش تصادفات و سوانح جاده ای دارد

ترمز دینامیک

مولفه پایداری در ترمزهای دینامیکی حرف اول را می زند. عملکرد این ترمزها در کنترل نیروی ترمز هر چرخ به صورت مجزاست، به عبارتی هر چرخ چه درصدی از نیروی ترمز را شامل شده؟ برای مثال خودرویی را در حال دور زدن یک پیچ تند در نظر بگیرید؛ این خودرو در این حالت به دلیل متمایل شدن به سمت مقابل پیچ، درصد بیشتری از وزن خود را به چرخ های مقابل منتقل می کند و ترمز دینامیک این نیروها را به اندازه سهمی از وزن، تقسیم می کند و باعث تعادل و پایداری خودرو می گردد. این سیستم از ساختار پیچیده تری نسبت به ترمز ABS برخوردار بوده و در نتیجه قیمت بالاتری دارد، به همین دلیل از این ترمز در خودروهای گران قیمت بهره برده می شود.

سیستم ترمز همراه با بازیاب انرژی

این سیستم ترمز را می توان دوستدار طبیعت نامید، چرا که انرژی جنبشی خودرو که به شکل گرما از طریق ترمزها تلف می شود را با استفاده از فناوری های جدید به سایر انرژی ها تبدیل می کند. در سیستم ترمز همراه با بازیاب انرژی، بخش قابل توجهی از انرژی جنبشی از طریق مولد به انرژی الکتریکی تبدیل شده و در باتری های تعبیه شده در خودرو ذخیره می گردد. با فشار پدال علاوه بر کاهش و توقف خودرو، انرژی مورد نیاز باتری ها نیز تامین می شود؛ این یعنی یک تیر با دو نشان! این سیستم ترمز در مسیرهایی پر ترافیک که نیاز به ترمزهای پیاپی دارد از کارآیی بیشتری برخوردار خواهد بود. این سیستم در خودرهای برقی نظیر تسلا رودستر و تویوتا پریوس استفاده شده است. 

سیستم ترمز الکتریکی

در این نوع تکنولوژی هیچگونه اتصال مکانیکی میان پدال ترمز و مرکز اعمال کننده ترمز وجود ندارد. در ترمز الکتریکی، سیستم ECU با دریافت و ارسال داده های مربوط میزان فشار پای راننده به روی پدال ترمز و سرعت فشردن پدال به هر چرخ، بهترین شرایط ترمزگیری برای هر چرخ را معین می کند.
استفاده از فناوری ترمز الکتریکی را می توان نقطه اوج سیستم های ترمز دانست. شرکت معتبر برمبو به رویاهای خود در ساخت ترمزهای الکتریکی پایان داد! این شرکت موفق به استفاده از این ترمز برای اولین بار در خودروهای فرمول یک شد و استفاده از آن در خودروهای خیابانی را در آینده ای نه چندان دور خبر داده است. با ظهور خودروهای هیبریدی و الکتریکی در عصر حاضر، استفاده از این سیستم ترمز بیش از پیش احساس می شود چرا که صنعت خودروسازی به فکر حذف خودروهایی با سوخت فسیلی و جایگزینی آنها با خودروهای تمام الکتریکی است. شواهد حاکی از این است که عصر ترمزهای کاسه ای و دیسکی به پایان رسیده و حالا نوبت به قدرت نمایی سیستم ترمز الکتریکی است. این سیستم نوظهور هنوز در ابتدای مسیر پر پیچ و خم تکنولوژی قرار دارد و مدت ها زمان لازم است تا قابلیت های جدید خود را بروز دهد.

جمع بندی و سخن پایانی

هدف این مقاله آشنایی با تاریخچه کلی سیستم های ترمز، آشنایی با عملکرد آنها و انواع این سیستم ها بود. به همین دلیل سعی بر این شد تا از پرداختن به جزئیات پرهیز شود. امید است که با توجه به آمار قابل توجه تصادفات ناشی از مشکلات مربوط به سیستم ترمز خودرو، خودروسازهای داخلی استفاده از فناوری های جدید را سرلوحه تولیدات خود قرار دهند.
شما می توانید آخرین اخبار مرتبط با خودرو و مقالات آموزشی جدید را از طریق سایت اسپرت کاران پیگیری نمایید و آن ها را با دوستانتان به اشتراک بگذارید. همچنین انواع لوازم لوکس و اسپرت خودروهای مختلف داخلی و خارجی را می توانید از بخش فروشگاه این سایت به آسانی و تنها با چند کلیک خریداری نمایید.

نویسنده : حسین شهرکی