به منظور کنترل سرعت خودرو از سیستم ترمز استفاده میگردد که به دو نوع
- دیسکی
- کاسهای
تقسیم میشود. مدار فرمان سیستم ترمز در خودروهای سواری هیدرولیکی بوده است و با استفاده از بوستر نیروی پای راننده تقویت میگردد. سیستم ترمز دستی نیز در خودروهای سواری به صورت مکانیکی یا سیمی بوده است که امروز در خودروهای گرانقیمت به صورت برقی عمل کرده و لنتها را درگیر مینماید.
شكل (1) مدار ساده سيستم ترمز خودرو را نشان ميدهد .
1- تكيه گاه 2- كفشك لنت 3- سيلندر پيستون 4- لوله فولادي 5- لوله قابل انعطاف 6- پدال ترمز 7- سيلندر اصلي ترمز 8- پيستون و لنت 9- كاليپر 10- ديسك 11- رابط 12- لولههای انعطاف پذير
شكل 1- مدار ساده سيستم ترمز خودرو
با توجه به شكل (1) ،هنگامي كه راننده پدال ترمز خودرو را فشار ميدهد، مايع هيدروليك ترمز از سيلندر اصلي ترمز (7) به سمت سيلندر چرخها (3) و (8) ارسال ميگردد، در اين صورت مايع هيدروليك ترمز خودرو با اعمال نيرو به پيستونها لنتها را با كاسه چرخ يا ديسك درگير كرده و با توليد نيروی اصطكاك سرعت خودرو را كاهش ميدهد . با توجه به شكل (3-3) ملاحظه ميگردد كه براي افزايش نيروی پاي راننده از دو اصل زير استفاده شده است :
- با استفاده از قانون اهرمها، افزايش نيرو از پاي راننده به پيستون اصلي انجام ميگيرد . به طور مثال با توجه به ابعاد شكل (1) ، چنانچه نيروي پاي راننده 100 نيوتن باشد، نيروي اعمالي به پيستون سيلندر اصلي 300 نيوتن ميشود.
- با استفاده از قانون هيدروليك، با كوچك در نظر گرفتن قطر پيستون سيلندر اصلي و بزرگ در نظر گرفتن قطر پيستون سيلندر هاي چرخ نيرو افزايش مي يابد.
به طور مثال با توجه به شكل (1) ، چنانچه سطح مقطع پيستون سيلندر اصلي 4 سانتي متر مربع و سطح مقطع پيستون كاليپر چرخ جلو 20 سانتي متر مربع باشد ، نيروي اعمالي به پيستون كاليپر5 برابر نيروي اعمالي از پيستون سيلندر اصلي ميباشد .
اين افزايش نيرو در چرخ هاي عقب به اندازه 1/25 مي باشد ، يعني نيروي اعمال شده از پيستون سيلندر چرخ هاي عقب 25/1 برابر نيروي اعمال شده به پيستون سيلندر اصلي ميباشد .
لازم به ذكر است كه استفاده از قانون اهرمها و قانون هيدروليك بايد به نحوي باشد كه هم منجر به افزايش نيرو و راحتي راننده شده و هم حساسيت پاي راننده در راستای كاهش تاخير در ترمزگيري و پايداري خودرو را مطلوبتر نمايد، يعني به ازاي مقدار مشخص حركت پدال ترمز خودرو، لنتها به اندازه معين و حساب شدهاي حركت كنند به نحوي كه راننده احساس مطلوبي از روند ترمزگيري داشته باشد، بنابراين نميتوان بدون در نظر گرفتن حساسيت عملكردي راننده ، به تغيير پارامترها اقدام نمود.
به طور مثال اگر قطر پیستون سیلندر اصلی، خیلی کوچک در نظر گرفته و قطر سیلندر درون چرخ ، بیش از حد بزرگ در نظر گرفته شود، باید به پیستون سیلندر اصلی جابحایی خیلی زیادی اعمال نمود تا بتواند حجم مایع ترمز خودرو مورد نیاز سیلندر چرخ را تامین کند و ترمزگیری انجام شود و از طرفی با در نظر گرفتن قانون اهرم برای پدال ترمز، جابحایی اعمال شده به پیستون سیلندر اصلی نیز نمی تواند زیاد باشد، حال برای افزایش جابجایی پیستون سیلندر اصلی ، باید پای راننده و پدال ترمز را زیاد جابجا کرد که این موضوع نیز منجر به تاخیر در عمل ترمزگیری شده و ایمنی سرنشینان خودرو را به خطر می اندازد، بنابراین در استفاده از قوانین اهرم و هیدرولیک باید موضوع ایمنی سیستم ترمز و جلوگیری از تاخیر در سیستم ترمز را در نظر گرفت، لذا برای افزايش ایمنی سیستم ترمز ، پايداري خودرو و راحتي سرنشين بايد نكات ذيل را مد نظر قرارداد:
1-به جهت ایمني ترمز خودرو، امروزه از طرح تك مداري مطابق شكل (1) استفاده نميشود ، بلكه مطابق شكل (2) از طرح دو مداري (a ) ، ضرب دري (b )، و يا مثلثي (c) استفاده مي شود .
1-بوستر2-پدال ترمز 3-كاليپر دو پيستون 4-ديسك ترمز 5-سوپاپ حسگر بار 6-سيلندر اصلي دوبل 7-كاليپر چهار پيستوني a)طرح دو مداري چرخ هاي عقب و جلو مجزا b)طرح ضرب دري c)طرح مثلثي
شكل 2-طرحهاي مختلف مدار ترمز خودرو
در اين صورت با آسيب ديدن يكي از مسيرهاي مايع هيدروليك ترمز ، فقط نیروی ترمزی دو چرخ حذف میشود ، از این رو در طرح ضرب دری دو چرخ و در طرح مثلثی سه چرخ دارای نیروی ترمزی میباشند و در نظر گرفتن اين نكته نيز ضروري ميباشد كه نيروي ترمزي چرخ هاي جلو به مراتب بيشتر از نيروي ترمزي چرخهاي عقب ميباشد.(به دليل انتقال بار از چرخهاي عقب به چرخ هاي جلو در هنگام ترمز گيري)
طرح تك مداري شکل (1) و دو مداري حالت (a) شکل (2) در خودرو پيكان استفاده شده است. طرح ضرب دري (b) در اكثر خودروهاي امروزي مورد استفاده قرار مي گيرد و طرح مثلثي در خودروهاي با ضريب امنيت بالاتر و حتي در خودروهاي قديمي نيز مانند 2002BMW مورد استفاده قرار گرفته است
2-با استفاده از قانون اهرمها و هيدروليك نمي توان ضريب افزايش نيرو را به حد مطلوب رساند، از اين رو برای افزايش نيروي ترمزي ، پايداري و راحتي سرنشين از تقويت كننده نيروي پاي راننده یا بوستر مطابق شكل (3) استفاده مي شود .
1- پيستون قدرت 2- ديافراگم 3- محفظة خلاء 4- محفظة هوا و خلاء 5- خار نگهدارندة مجموعه سوپاپ بوستر 6- درز بند 7- ديافراگم مجموعه سوپاپ هوا /خلاء بوستر 8- فنر ديافراگم مجموعه سوپاپ بوستر 9- فيلتر نمدي هوا 10-ميلة متصل به پدال ترمز 11- هواي ورودي 12- گردگير 13- فنر برگرداننده 14- سوپاپ خلاء كه در حالت عادي باز است 15- تكيه گاه سوپاپ هوا 16- پوستة بوستر 17- پوسته پرس شده بوستر 18- لاستيك ضربه گير 19- و20- پيستون و ميلة انتقال نيرو از پيستون قدرت بوستر به پيستون سيلندر اصلي 21- فنر برگشت 22- سيلندر اصلي دوبل 23- مدار اوليه 24- مدار ثانويه 25- محل اتصال به شيلنگ خلاء مانيفولد هوا 26- سوپاپ يكطرفه
شكل 3- بوستر ترمز خودرو درحالتي كه ترمز اعمال نشده است
با توجه به شكل (5-3) ، ملاحظه ميگردد كه در حالتيكه راننده پدال ترمز را فشار نمي دهد ، سوپاپ خلاء (4) باز مي باشد ، در اين صورت خلاء ماني فولد هوا كه به قسمت جلوي ديافراگم (2) اعمال مي شود ، از طريق مجموعه سوپاپ به محفظه هوا – خلاء بوستر (4) نيز منتقل ميگردد، در اين حالت جلو و پشت ديافراگم (2) و پيستون قدرت (1) فشار خلاء ماني فولد اعمال شده ، بنابراين فنر برگشت (21) پيستون قدرت (1) و ديافراگم (2) را در ابتداي كورس خود نگه مي دارد .
چنانچه راننده پدال ترمز خودرو را فشار دهد، مجموعه شير بوستر مطابق شكل (4) تغيير وضعيت ميدهد .
شكل4- بوستر در حالتي كه راننده پدال ترمز خودرو را فشار ميدهد.
در اين حالت مجراي انتقال خلاء به پشت پيستون قدرت (1) و ديافراگم (2) بسته شده ، از طرفي مجراي عبور هوا به پشت پيستون قدرت (1) و ديافراگم (2) باز شده و هوا از اطراف پاي راننده با عبور از فيلتر نمدي به پشت پيستون قدرت مي رسد. در اين وضعيت به پشت پيستون قدرت ، فشار هوا اعمال شده در حاليكه فشار جلوي پيستون قدرت ، فشار خلاء ماني فولد هوا ميباشد. بنابراين پيستون قدرت و ديافراگم به سمت چپ حركت كرده و از طريق پيستون و ميله (19) و (20) نيرو را به پيستون سيلندر اصلي منتقل كرده و باعث ارسال مايع هيدروليك ترمز به چرخ ها و نهايتاً ترمز گيري ميشود .
چنانچه راننده در هر وضعيتي پدال ترمز خودرو را ثابت كند، پیستون قدرت و دیافراگم، مطابق شکل (5) ثابت میشوند .
شکل 5-بوستر ترمز خودرو در حالتی که پای راننده روی پدال ترمز ثابت است
با توجه به شکلهای (5)، هنگامی که راننده پای خود را بر روی پدال ترمز ثابت میکند ، هنوز هوا به پشت پیستون قدرت و دیافراگم وارد می شود ، از این رو پیستون قدرت و دیافراگم، اندكي جلو رفته تا مجراي هوای پشت پيستون قدرت و ديافراگم، بسته شود. از اينرو با بسته بودن مجراي هوا و خلاء، پيستون قدرت و ديافراگم در محل خود ثابت شده و ترمزگيري با نرخي ثابت انجام ميشود. چنانچه راننده پدال ترمز خودرو را رها كند مطابق شكل (5-3) مجراي هوا بسته و مجراي خلاء باز ميشود، با يكسان شدن فشار پشت و جلو پيستون قدرت و ديافراگم، فنر برگشت (21) ، پيستون قدرت و ديافراگم را به سمت عقب حركت داده و پيستون سيلندر اصلی و پیستون سیلندر چرخها نيز برگشت نموده و ترمزگيري خاتمه مييابد.