۱. مقدمه و اهمیت سیستم ترمز (ویرایش‌شده)

سیستم ترمز یکی از حیاتی‌ترین و مهم‌ترین بخش‌های ایمنی در هر وسیله نقلیه موتوری است. وظیفه اصلی این سیستم، کاهش سرعت یا توقف کامل خودرو در کوتاه‌ترین مسافت ممکن و با حداکثر پایداری است.

در دنیای پرشتاب امروزی، که سرعت متوسط خودروها افزایش یافته و تراکم ترافیک بیشتر شده است، اهمیت یک سیستم ترمز کارآمد و قابل اعتماد دوچندان می‌شود.

چرا سیستم ترمز تا این اندازه مهم است؟

  1. ایمنی: مهم‌ترین عامل، حفظ جان سرنشینان و سایر افراد حاضر در مسیر است. یک سیستم ترمز ضعیف یا معیوب می‌تواند منجر به حوادث جبران‌ناپذیر شود.

  2. کنترل: توانایی تنظیم دقیق سرعت و توقف خودرو در شرایط مختلف جاده‌ای (مانند سطوح لغزنده، سرازیری‌ها یا پیچ‌ها) باعث افزایش اعتماد راننده و کنترل بهتر خودرو می‌شود.

  3. عملکرد: در شرایط اضطراری، توانایی توقف سریع خودرو می‌تواند تفاوت بین یک موقعیت خطرناک و یک رانندگی ایمن را رقم بزند.

  4. راحتی رانندگی: یک سیستم ترمز خوب، علاوه بر ایمنی، به تجربه رانندگی نرم‌تر و لذت‌بخش‌تر کمک می‌کند.

در این جزوه، به بررسی جامع سیستم‌های ترمز، از اصول اولیه و انواع آن گرفته تا فناوری‌های پیشرفته مانند ABS و سیستم‌های پایداری، همچنین نکات نگهداری و انواع روغن ترمز پرداخته خواهد شد.


۲. انواع سیستم‌های ترمز (ویرایش‌شده)

سیستم‌های ترمز در خودروها به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

امروزه در اکثر خودروهای مدرن، ترمز دیسکی به دلیل مزایای بیشتر، در چرخ‌های جلو و گاهی در هر چهار چرخ استفاده می‌شود.


۲-۱. ترمز کاسه‌ای (درامی)

ترمز کاسه‌ای که به آن “ترمز بشکه‌ای” نیز گفته می‌شود، یکی از قدیمی‌ترین و ساده‌ترین انواع سیستم ترمز است.

اجزای اصلی:

نحوه عملکرد:
با فشار پدال ترمز، فشار روغن ترمز از طریق لوله‌ها به سیلندر چرخ منتقل می‌شود. پیستون‌های سیلندر چرخ، کفشک‌ها را به سمت بیرون و به دیواره داخلی کاسه فشار می‌دهند. اصطکاک بین لنت و سطح داخلی کاسه باعث کاهش سرعت و در نهایت توقف خودرو می‌شود.

مزایا:

معایب:

کاربرد: امروزه بیشتر در چرخ‌های عقب خودروهای اقتصادی، موتورسیکلت‌ها، دوچرخه‌ها و سیستم ترمز دستی استفاده می‌شود.

۲-۲. ترمز دیسکی (Disc Brakes)

ترمز دیسکی یک سیستم ترمز مدرن و کارآمد است که در اکثر خودروهای امروزی استفاده می‌شود.

اجزای اصلی:

نحوه عملکرد:
با فشردن پدال ترمز، سیلندر اصلی فشار هیدرولیکی را ایجاد کرده و از طریق لوله‌ها به کالیپر منتقل می‌کند. پیستون‌های کالیپر، لنت‌ها را به دیسک فشار می‌دهند. اصطکاک ایجادشده بین لنت‌ها و دیسک، سرعت چرخش را کاهش داده و باعث توقف خودرو می‌شود.

مزایا:

معایب:

کاربرد: در چرخ‌های جلو و عقب اکثر خودروهای سواری، شاسی‌بلندها و خودروهای تجاری سبک.

۳. بوستر ترمز (Brake Booster)

بوستر ترمز یا تقویت‌کننده ترمز یکی از اجزای مهم سیستم ترمز هیدرولیکی مدرن است که وظیفه آن افزایش نیروی واردشده توسط راننده به پدال ترمز است. بدون وجود بوستر، ترمزگیری سریع نیاز به نیروی زیادی داشت که برای بیشتر رانندگان دشوار بود.


۳-۱. نقش و عملکرد بوستر خلائی و هیدرولیکی

بوسترها با استفاده از یک منبع انرژی خارجی (خلاء موتور یا فشار هیدرولیک) نیروی راننده را تقویت می‌کنند.

الف) بوستر خلائی (Vacuum Brake Booster)

رایج‌ترین نوع بوستر در خودروهای بنزینی که از خلاء منیفولد هوای موتور برای تقویت نیروی ترمز استفاده می‌کند.

اجزای اصلی بوستر خلائی:

نحوه عملکرد:

  1. حالت عادی: موتور روشن است و خلاء وارد محفظه پشتی بوستر می‌شود، در حالی که محفظه جلویی به فشار جو متصل است. دیافراگم در حالت خنثی است.

  2. ترمزگیری: راننده پدال را فشار می‌دهد، سوپاپ کنترل محفظه جلویی را به فشار جو وصل می‌کند، اختلاف فشار ایجاد شده باعث حرکت دیافراگم و پیستون به سمت جلو شده و نیروی ترمز تقویت می‌شود.

  3. بازگشت پدال: با رها شدن پدال، هر دو سمت دیافراگم دوباره به خلاء متصل شده و سیستم به حالت اولیه برمی‌گردد.

نکته: در خودروهای دیزلی که منیفولد آن‌ها خلاء ایجاد نمی‌کند، از پمپ خلاء جداگانه استفاده می‌شود.


ب) بوستر هیدرولیکی (Hydraulic Brake Booster)

از فشار روغن سیستم فرمان هیدرولیک برای تقویت ترمز استفاده می‌کند و بیشتر در خودروهایی با سیستم‌های هیدرولیکی یکپارچه دیده می‌شود.

نحوه عملکرد:
فشار روغن از پمپ هیدرولیک فرمان به واحد تقویت‌کننده وارد می‌شود و با فعال شدن شیر کنترل هنگام فشردن پدال، نیروی ترمز افزایش می‌یابد.


۳-۲. اهمیت بوستر ترمز


۳-۳. علائم خرابی بوستر ترمز

۴. ترمز ABS (ضد قفل)

ABS مخفف Anti-lock Braking System است و یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌ها در حوزه ایمنی خودرو محسوب می‌شود. این سیستم از قفل شدن چرخ‌ها هنگام ترمزگیری شدید جلوگیری می‌کند.


۴-۱. تعریف و ضرورت

در ترمزگیری‌های ناگهانی، به‌ویژه در سطوح لغزنده، نیروی ترمز ممکن است بیش از نیروی چسبندگی تایر به جاده باشد. در این حالت، چرخ‌ها قفل شده و شروع به لغزیدن می‌کنند که باعث از دست رفتن فرمان‌پذیری و افزایش مسافت توقف می‌شود.

ضرورت استفاده از ABS:


۴-۲. اجزای اصلی سیستم ABS


۴-۳. نحوه عملکرد ABS

  1. ترمزگیری عادی: سیستم ABS غیرفعال است و ترمز مانند حالت معمول کار می‌کند.

  2. تشخیص خطر قفل شدن: ECU با مقایسه سرعت چرخ‌ها متوجه کاهش ناگهانی سرعت یکی از چرخ‌ها می‌شود.

  3. کاهش فشار: سوپاپ کاهش فشار باز شده و بخشی از روغن از مدار آن چرخ خارج می‌شود تا دوباره بچرخد.

  4. نگه‌داشتن فشار: پس از شروع چرخش مجدد، فشار ثابت نگه داشته می‌شود.

  5. افزایش فشار: با بسته شدن سوپاپ، پمپ فشار را دوباره افزایش می‌دهد.

این چرخه (کاهش، نگه‌داشتن، افزایش فشار) چندین بار در ثانیه تکرار می‌شود که باعث لرزش پدال و صدای تَق‌تَق طبیعی ABS می‌شود.


۴-۴. مزایا و معایب ABS

مزایا:

معایب و محدودیت‌ها:

۵. سیستم‌های پایداری خودرو

علاوه بر ABS که بر ترمزگیری متمرکز است، سیستم‌های دیگری برای افزایش پایداری خودرو در شرایط رانندگی دشوار طراحی شده‌اند. این سیستم‌ها معمولاً از اجزای ABS استفاده می‌کنند و با کنترل ترمزها و موتور، پایداری خودرو را حفظ می‌کنند.


۵-۱. ESP (کنترل پایداری الکترونیکی)

ESP مخفف Electronic Stability Program است. این سیستم به راننده کمک می‌کند تا در شرایط بحرانی مانند پیچ‌های تند، تغییر مسیر ناگهانی یا جاده‌های لغزنده، کنترل خودرو را حفظ کند.

نحوه عملکرد:

مثال:

اجزای ESP:

اهمیت: ESP نقش مهمی در کاهش تصادفات ناشی از از دست دادن کنترل خودرو دارد.


۵-۲. TCS (سیستم کنترل کشش)

TCS مخفف Traction Control System است و وظیفه آن جلوگیری از هرزگردی چرخ‌ها هنگام شروع حرکت یا شتاب‌گیری است.

نحوه عملکرد:

اهمیت:

TCS معمولاً بخشی از مجموعه ABS و ESP است و از سخت‌افزار مشترک استفاده می‌کند.


۵-۳. EBD (توزیع الکترونیکی نیروی ترمز)

EBD مخفف Electronic Brakeforce Distribution است. این سیستم نیروی ترمز را به‌طور هوشمندانه بین چرخ‌های جلو و عقب توزیع می‌کند.

نحوه عملکرد:

اهمیت:

 

۶. محاسبات مهندسی کاربردی ترمز

محاسبات مرتبط با سیستم ترمز برای درک عملکرد، طراحی و اطمینان از ایمنی خودرو بسیار مهم هستند. دو مورد اصلی شامل محاسبه مسافت توقف و نیروی ترمز است.


۶-۱. محاسبه مسافت توقف

مسافت توقف از لحظه فشردن پدال ترمز تا توقف کامل خودرو شامل دو بخش است:

  1. مسافت واکنش (Reaction Distance): مسافتی که خودرو طی می‌کند تا راننده واکنش نشان دهد و ترمز بگیرد.

    • فرمول:

      dreaction=v×treactiond_{reaction} = v \times t_{reaction}

      که در آن:

      • vv: سرعت اولیه (متر بر ثانیه)

      • treactiont_{reaction}: زمان واکنش راننده (حدود 0.7 تا 1.5 ثانیه)

  2. مسافت ترمزگیری (Braking Distance): مسافت طی شده از شروع ترمزگیری تا توقف کامل.

    • با فرض ثابت بودن نیروی ترمز و نادیده گرفتن مقاومت هوا:

      dbraking=v22μgd_{braking} = \frac{v^2}{2 \mu g}

      که در آن:

      • μ\mu: ضریب اصطکاک تایر و جاده

      • gg: شتاب جاذبه (۹٫۸۱ m/s²)

مثال عددی:
سرعت خودرو 108 کیلومتر بر ساعت (۳۰ m/s)، ضریب اصطکاک 0.7، زمان واکنش ۱ ثانیه:

مقادیر معمول ضریب اصطکاک:


۶-۲. نیروی ترمز

نیروی ترمز از قانون دوم نیوتن:

Fbrake=m×μ×gF_{brake} = m \times \mu \times g

که در آن mm جرم خودرو است.

مثال:
برای خودروی 1500 کیلوگرمی با μ=0.7\mu = 0.7:

Fbrake≈1500×0.7×9.81≈10300 NF_{brake} \approx 1500 \times 0.7 \times 9.81 \approx 10300 \, N

عوامل مؤثر بر نیروی واقعی ترمز:

 

۷. نگهداری، عیب‌یابی و علائم خرابی

نگهداری صحیح و به‌موقع سیستم ترمز، ABS و بوستر برای اطمینان از عملکرد ایمن و قابل اعتماد خودرو ضروری است.


۷-۱. علائم خرابی سیستم ترمز

الف) علائم کلی (غیر اختصاصی به ABS یا بوستر):


ب) علائم خرابی بوستر ترمز:


ج) علائم خرابی ABS:


۷-۲. روش‌های تشخیص و رفع عیب

  1. بررسی سطح و کیفیت روغن ترمز: باید بین Min و Max باشد. روغن کهنه جذب رطوبت کرده و باید طبق دستورالعمل (هر ۲ سال یا ۴۰ هزار کیلومتر) تعویض شود.

  2. تست پدال ترمز: با موتور خاموش، پدال را فشار دهید و سپس موتور را روشن کنید؛ اگر پدال کمی پایین رفت، بوستر سالم است.

  3. بررسی لنت و دیسک: ضخامت لنت نباید کمتر از ۳ میلی‌متر باشد. دیسک نباید ترک یا تاب داشته باشد.

  4. گوش دادن به صدای هیس: ممکن است دیافراگم بوستر سوراخ شده باشد.

  5. عیب‌یابی ABS با دستگاه OBD-II: خطاها معمولاً مربوط به سنسور سرعت چرخ، سیم‌کشی یا واحد هیدرولیک است.


۷-۳. اقدامات رفع عیب

 

۸. جداول مقایسه‌ای و تبدیل واحدها

این بخش برای درک بهتر تفاوت سیستم‌ها و انجام سریع تبدیل واحدها مفید است.


۸-۱. مقایسه ترمز دیسکی و کاسه‌ای

ویژگی ترمز دیسکی ترمز کاسه‌ای
ساختار لنت‌ها به دو طرف دیسک فشار می‌آورند. کفشک‌ها به داخل کاسه فشار می‌آورند.
خنک‌شوندگی عالی، با تهویه بهتر و مقاومت بالا در برابر وارنیش. ضعیف، مستعد داغ شدن و افت کارایی.
عملکرد در رطوبت خوب، آب و کثیفی سریع پاک می‌شوند. ضعیف، آب و گل در کاسه جمع می‌شود.
نیروی ترمز بیشتر، با فشار کمتر پدال. کمتر، تنظیم خودکار پیچیده‌تر.
نگهداری تعویض لنت آسان‌تر. تعمیر ساده ولی دسترسی به قطعات سخت‌تر.
هزینه گران‌تر. ارزان‌تر.
کاربرد رایج چرخ‌های جلو یا هر چهار چرخ در خودروهای مدرن. چرخ‌های عقب خودروهای اقتصادی و ترمز دستی.
پایداری در ترمزگیری شدید بالا، به‌ویژه در سرعت‌های زیاد. کاهش پایداری در ترمزهای مکرر.

 

۹. روغن ترمز و انواع آن

روغن ترمز یا مایع ترمز (Brake Fluid) یکی از حیاتی‌ترین اجزای سیستم ترمز هیدرولیکی است که وظیفه انتقال نیروی فشاری از پدال به اجزای ترمز در چرخ‌ها را بر عهده دارد.


۹-۱. ویژگی‌های ضروری روغن ترمز


۹-۲. انواع روغن ترمز بر اساس استاندارد DOT

DOT 3

DOT 4

DOT 5

DOT 5.1


۹-۳. جدول مقایسه انواع روغن ترمز

ویژگی DOT 3 DOT 4 DOT 5 DOT 5.1
ترکیب پایه گلیکول اتر گلیکول اتر سیلیکون گلیکول اتر
جذب رطوبت بله (زیاد) بله (متوسط) خیر بله (کم)
نقطه جوش خشک (°C) ≥ 205 ≥ 230 ≥ 245 ≥ 260
نقطه جوش مرطوب (°C) ≥ 140 ≥ 155 ≥ 170 ≥ 175
قابلیت اختلاط با DOT 4 و 5.1 با DOT 3 و 5.1 خیر با DOT 3 و 4
هزینه نسبی ارزان متوسط گران گران‌تر از DOT 4

 


۱۰. جمع‌بندی و نکات ایمنی

سیستم ترمز و پایداری خودرو، مجموعه‌ای پیچیده و در عین حال حیاتی برای ایمنی رانندگی است. از ترمزهای کاسه‌ای و دیسکی ساده گرفته تا فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند ABS، ESP، TCS و EBD، همه با هدف افزایش کنترل خودرو و کاهش خطرات طراحی شده‌اند.


نکات کلیدی مرور شده


نکات ایمنی پایانی

یک پاسخ

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *