آشنایی با سیستم ترمز

آشنایی با سیستم ترمز

1.برکingسیستم

کاهش سرعت یا حتی توقف خودرو در حال حرکت، نگه داشتن خودرو در سراشیبی با سرعت ثابت و ثابت نگه داشتن خودروی متوقف در مجموع به ترمز خودرو گفته می شود. نیروی خارجی که باعث ترمز خودرو می شود، سیستم ترمز است.

سیستم ترمز متشکل از ترمزها و مکانیسم های فعال کننده ترمز است. ترمزها اجزایی از نیروی ترمز هستند که مانع حرکت یا تمایل حرکتی خودرو، از جمله کندکننده در سیستم ترمز کمکی می شوند. مکانیسم محرک ترمز شامل دستگاه های کاربردی، دستگاه های کنترل، دستگاه های انتقال، دستگاه های تنظیم نیروی ترمز و دستگاه های کمکی مانند دستگاه های هشدار و دستگاه های حفاظت فشار است.

انواع مختلفی از سیستم های ترمز خودرو وجود دارد که می توان آنها را با توجه به عملکرد آنها به دسته های زیر تقسیم کرد:

①.سیستم ترمز سرویس:وسیله ای که خودرو را کند یا حتی متوقف می کند.

②.سیستم ترمز دستی:وسیله ای که وسیله نقلیه متوقف شده را در جای خود نگه می دارد.

③.سیستم ترمز ثانویه:دستگاهی که تضمین می کند در صورت از کار افتادن سیستم ترمز کار، خودرو همچنان می تواند سرعت خود را کاهش دهد یا متوقف کند.

④ .سیستم ترمز کمکی:وسیله ای است که برای تثبیت سرعت وسیله نقلیه در هنگام پایین آمدن وسیله نقلیه از شیب طولانی استفاده می شود.

سیستم ترمز را می توان با توجه به انرژی ترمز به دسته های زیر تقسیم کرد:

①.سیستم ترمز نیروی انسانی:سیستم ترمزی که از بدن راننده به عنوان تنها منبع انرژی ترمز استفاده می کند.

②.سیستم ترمز قدرتی:سیستم ترمزی که صرفاً بر انرژی پتانسیل به شکل فشار هوا یا فشار هیدرولیک تبدیل شده از نیروی موتور برای ترمز متکی است.

③.سیستم ترمز سروو:یک سیستم ترمز که هم از نیروی انسانی و هم از نیروی موتور برای ترمز استفاده می کند.

سیستم ترمز را می توان بر اساس مدار گاز-هیدرولیک نیز طبقه بندی کرد:

①.سیستم ترمز تک مدار:انتقال از یک مدار گاز هیدرولیک استفاده می کند. اگر یک قسمت آسیب ببیند، کل سیستم از کار می افتد.

②.سیستم ترمز دو مداره:خطوط گاز هیدرولیک ترمز سرویس متعلق به دو مدار جدا شده است. این تضمین می کند که اگر یک مدار آسیب ببیند، کل سیستم همچنان می تواند به طور عادی کار کند. از اول ژانویه 1988، چین ملزم شده است که همه خودروها به سیستم ترمز دو مداره مجهز شوند.

2. ترمز

ترمز جزء نیروی ترمز در سیستم ترمز است که برای ایجاد نیروی ترمز برای متوقف کردن حرکت یا تمایل وسیله نقلیه استفاده می شود. هنگامی که گشتاور ترمز ترمز به طور مستقیم به چرخ اعمال می شود، ترمز چرخ نامیده می شود. هنگامی که گشتاور ترمز باید پس از عبور از محور محرک به چرخ توزیع شود، ترمز مرکزی نامیده می شود. ترمزهای چرخ معمولاً برای ترمزهای محرک و همچنین برای ترمزهای ثانویه و دستی استفاده می شوند. ترمزهای مرکزی معمولاً فقط برای پارکینگ و ترمزهای کمکی استفاده می شوند. ترمزهای حرکتی، ترمزهای دستی و ترمزهای ثانویه اساساً از نیروی اصطکاک ایجاد شده توسط عناصر ثابت و عناصر چرخشی به عنوان نیروی ترمز استفاده می کنند که به آن ترمز اصطکاکی می گویند. ترمزهای اصطکاکی که در حال حاضر در خودروها استفاده می شوند را می توان به دو دسته تقسیم کرد: نوع دیسکی و نوع درام.

2.1 طبلBچنگک زدن

ترمزهای درام از درام ترمز به عنوان عنصر دوار در جفت اصطکاک استفاده می کنند و سطح کار آن یک سطح استوانه ای است. ترمزهای درام را می توان بر اساس ساختارشان به ترمزهای سیلندر چرخ، ترمز بادامک و ترمز گوه ای تقسیم کرد. ترمزهای سیلندر چرخ از سیلندرهای چرخ ترمز هیدرولیک به عنوان وسیله محرک استفاده می کنند و از تحریک هیدرولیک برای تماس کفشک ترمز با درام ترمز برای ایجاد اصطکاک و در نتیجه ترمز استفاده می کنند. با توجه به اصل کار و گشتاور ترمز، انواع مختلفی وجود دارد، از جمله نوع کفشک پیشرو، نوع کفشک دوطرفه، نوع کفشک دو طرفه، نوع کفشک دوطرفه و نوع خود انرژی زا. ساختار ترمزهای بادامک و ترمزهای گوه ای اساساً مانند ترمزهای سیلندر چرخ است و فقط دستگاه فعال کننده متفاوت است. نوع بادامک از بادامک ترمز و نوع گوه ای از گوه ترمز استفاده می کند.

2.2 دیسکBچنگک زدن

عنصر اصطکاک در جفت اصطکاک ترمز دیسکی یک دیسک فلزی است که روی صفحه کار می کند و به این دیسک دیسک ترمز می گویند. در مقایسه با ترمزهای درام، ترمزهای دیسکی دارای مزایای زیر هستند:

①. عملکرد ترمز پایدار است و کمتر تحت تأثیر ضریب اصطکاک است.

②. ترمز دیسکی گرما را به هر دو طرف منتقل می کند و دیسک به راحتی خنک می شود و به راحتی تغییر شکل نمی دهد.

③. پس از استفاده طولانی مدت، انبساط حرارتی دیسک ترمز در جهت ضخامت بسیار کم است.

④. عملکرد ترمز پس از غوطه ور شدن در آب کمتر کاهش می یابد.

⑤. ساختار ساده است، اندازه و وزن کوچک است، تعمیر و نگهداری راحت است، و تنظیم شکاف خودکار آسان است.

نقطه ضعف اصلی راندمان ترمز پایین است. برای جبران این امر معمولاً یک سیستم سروو پاور به طور جداگانه نصب می شود. در حال حاضر ترمزهای دیسکی به طور گسترده در خودروها استفاده می شود. ترمزهای دیسکی را می توان به طور تقریبی به نوع دیسک کالیپر و نوع دیسک کامل با توجه به عناصر نصب متفاوت تقسیم کرد. در مقایسه با این دو، نوع دیسک کولیس کاربرد وسیع تری دارد، بنابراین در اینجا روی آن تمرکز می کنم.

ترمز دیسکی کالیپر از یک دیسک ترمز و یک کالیپر ترمز تشکیل شده است. لنت ترمز که از بلوک اصطکاکی و صفحه فلزی پشتی آن تشکیل شده است و محرک آن در یک براکت گیره ای شکل تعبیه شده است تا کالیپر ترمز را تشکیل دهد. کالیپر ترمز را می توان به دو نوع دیسکی کالیپر ثابت و دیسکی کالیپر شناور تقسیم کرد.

اصل کار ترمز دیسکی کالیپر ثابت به شرح زیر است. بدنه کالیپر آن به محور ثابت است و سیلندر چرخ ترمز و پیستون در هر طرف بدنه کالیپر وجود دارد. هنگام ترمزگیری، روغن سیلندر اصلی از طریق ورودی روغن وارد دو سیلندر هیدرولیک یکسان در بدنه کالیپر می شود و لنت اصطکاک توسط پیستون روی دیسک ترمز فشرده می شود و در نتیجه چرخ را ترمز می کند.

اصل کار ترمز دیسکی کالیپر شناور به شرح زیر است. در مقایسه با ترمز دیسکی کالیپر ثابت، کالیپر ترمز دیسکی کالیپر شناور شناور است و می تواند نسبت به دیسک ترمز حرکت کند. این فقط از یک سیلندر هیدرولیک در داخل دیسک ترمز برای به حرکت درآوردن لنت داخلی استفاده می کند، در حالی که لنت بیرونی به بدنه کالیپر ثابت است و به صورت محوری با بدنه کالیپر حرکت می کند. هنگام ترمزگیری، پیستون داخلی و صفحه اصطکاک به سمت چپ حرکت می کنند و تحت نیروی هیدرولیک به دیسک ترمز فشار می آورند. در همان زمان، نیروی واکنش فشار هیدرولیک بدنه کولیس را به سمت راست هل می دهد، به طوری که صفحه اصطکاک بیرونی نیز بر روی دیسک ترمز فشرده می شود و در نتیجه اثر ترمز به دست می آید.

3. سیستم ترمز سروو

سیستم ترمز سروو با افزودن یک سیستم سروو قدرت به سیستم ترمز هیدرولیک دستی، یعنی سیستم ترمزی که هم از نیروی انسانی و هم از موتور به عنوان انرژی ترمز استفاده می کند، شکل می گیرد. در شرایط عادی، بیشتر انرژی ترمز توسط سیستم سروو پاور تامین می شود. اگر سیستم سروو پاور از کار بیفتد، می تواند به طور کامل توسط راننده تامین شود. سیستم ترمز سروو را می توان با توجه به نوع انرژی سروو به انواع زیر تقسیم کرد:

① نوع سروو خلاء

② نوع سروو پنوماتیک

③ نوع سروو هیدرولیک

با توجه به حالت های مختلف عملکرد کنترلر، می توان آن را به دو دسته تقسیم کرد:

①．نوع کمکی برق- دستگاه کنترل مستقیماً توسط مکانیزم پدال ترمز کار می کند و نیروی خروجی آن نیز بر روی سیلندر اصلی هیدرولیک تأثیر می گذارد.

②．نوع سوپرشارژ- دستگاه کنترل توسط فشار هیدرولیک خروجی از مکانیزم پدال ترمز از طریق سیلندر اصلی کار می کند و نیروی خروجی سیستم سروو و فشار هیدرولیک سیلندر اصلی به طور مشترک بر روی یک سیلندر انتقال میانی عمل می کنند، به طوری که فشار هیدرولیک خروجی از سیلندر به سیلندر چرخ بسیار بیشتر از فشار هیدرولیک سیلندر اصلی است.

در اینجا به معرفی دقیق سیستم ترمز سروو خلاء می پردازیم. تقویت کننده خلاء در سیستم دارای یک دیافراگم است که آن را به محفظه های جلو و عقب تقسیم می کند. محفظه جلو توسط یک سوپاپ خلاء یک طرفه به منیفولد ورودی موتور و محفظه عقب به هوای بیرون متصل می شود. این دو محفظه توسط یک کانال به هم متصل می شوند. هنگامی که موتور کار می کند، سوپاپ یک طرفه خلاء باز و بسته می شود و مقدار مشخصی خلاء در محفظه جلو و عقب بوستر خلاء ایجاد می شود. اگر پدال ترمز در این زمان فشرده شود، پدال ترمز شیر کنترل را بیشتر فعال می کند تا کانال های محفظه جلو و عقب محفظه هوای سروو بسته شود و دریچه ورودی محفظه عقب باز شود. هوای ورودی به محفظه عقب یک دیفرانسیل خلاء با محفظه جلو ایجاد می کند و نیروی رانش ایجاد می کند. این رانش مستقیماً روی سیلندر اصلی عمل می کند تا کمبود نیروی پدال را جبران کند.

نمودار شماتیک سیستم ترمز سروو بوستر خلاء به شرح زیر است. هنگامی که موتور در حال کار است، تحت تأثیر خلاء در لوله ورودی، هوای مخزن خلاء از طریق سوپاپ واکیوم به داخل موتور مکیده می شود و در نتیجه خلاء خاصی در مخزن ایجاد و جمع می شود که به عنوان انرژی عمل می کند. منبع در سیستم ترمز سروو هنگامی که پدال ترمز فشرده می شود، فشار هیدرولیک خروجی سیلندر اصلی ترمز ابتدا به سیلندر کمکی منتقل می شود، یک طرف به عنوان فشار فعال ترمز به سیلندر چرخ ترمز منتقل می شود و طرف دیگر به عنوان کنترل به شیر کنترل وارد می شود. فشار تحت کنترل فشار هیدرولیک سیلندر اصلی، شیر کنترل به محفظه کار محفظه هوای سروو ژنکانگ اجازه می دهد تا از مخزن خلاء یا اتمسفر عبور کند و اطمینان حاصل کند که نیروی خروجی محفظه هوای سروو در حال افزایش است. رابطه عملکردی با فشار هیدرولیک سیلندر اصلی، نیروی پدال ترمز و حرکت پدال. نیروی خروجی محفظه هوای سروو خلاء همراه با نیروی هیدرولیک سیلندر اصلی بر روی سیلندر کمکی وارد می شود.

4، سیستم ترمز قدرت

در سیستم ترمز قدرت، انرژی مورد استفاده برای ترمز، انرژی فشار هوا تولید شده توسط کمپرسور هوا یا انرژی هیدرولیک تولید شده توسط پمپ هیدرولیک است و کمپرسور هوا یا پمپ هیدرولیک توسط موتور خودرو به حرکت در می آید. بنابراین مشاهده می شود که سیستم ترمز برقی از موتور خودرو به عنوان تنها منبع انرژی اولیه ترمز استفاده می کند و بدن راننده فقط به عنوان منبع انرژی کنترلی استفاده می شود نه به عنوان منبع انرژی ترمز. سیستم ترمز برقی را می توان به طور کلی به سه دسته زیر تقسیم کرد:

①. سیستم ترمز پنوماتیک:دستگاه تامین انرژی و دستگاه انتقال همگی پنوماتیک هستند. اکثر دستگاه های کنترلی از عناصر کنترل پنوماتیکی مانند مکانیزم های پدال ترمز و سوپاپ های ترمز تشکیل شده اند.

②. سیستم ترمز هوا بر روی مایع:دستگاه تامین انرژی و دستگاه کنترل همانند سیستم ترمز پنوماتیکی است و دستگاه انتقال شامل قطعات پنوماتیک و هیدرولیک می باشد.

③.سیستم ترمز کامل هیدرولیک:به جز مکانیزم پدال ترمز، دستگاه های منبع تغذیه، کنترل و انتقال آن همگی هیدرولیک هستند.

5، سیستم تنظیم نیروی ترمز

در تئوری، هر چه نیروی ترمز بیشتر باشد، ترمزگیری آسان تر است. با این حال، اگر نیروی ترمز بیشتر از نیروی چسبندگی باشد، چرخ ها از چرخش متوقف می شوند و چرخ ها می لغزند. اگر چرخ های جلو قفل شوند، ماشین کنترل جهت را از دست می دهد و نمی تواند بچرخد. اگر چرخ‌های عقب قفل شوند و چرخ‌های جلو بپیچند، خودرو ثبات جهت و توانایی مقاومت در برابر نیروهای جانبی و لغزش را از دست می‌دهد. بر اساس وضعیت فوق، باید نیروی ترمز را برای جلوگیری از وضعیت فوق توزیع و تنظیم کنیم.

5.1 ABS

ABS - سیستم ترمز ضد قفل.این سیستم از سه بخش تشکیل شده است: سنسور سرعت چرخ، کنترل کننده الکترونیکی و اجزای هیدرولیک.

فرآیندهای کاری خاص تقریباً به شرح زیر است:

① ترمز معمولی:سوپاپ برقی برق ندارد و سیلندر اصلی و سیلندر چرخ می توانند افزایش و کاهش فشار ترمز را در هر زمان کنترل کنند.

② رفع فشار سیلندر چرخ:هنگامی که سنسور سرعت خودرو سیگنال قفل چرخ را به واحد کنترل الکترونیکی وارد می کند، ABS شروع به کار می کند، جریان زیادی به شیر برقی وارد می شود، پیستون به سمت بالا حرکت می کند، سیلندر اصلی و عبور سیلندر چرخ فعال قطع می شود. سیلندر چرخ و مخزن به هم متصل می شوند، مایع ترمز به مخزن جریان می یابد و فشار ترمز کاهش می یابد. در همان زمان، موتور محرک پمپ هیدرولیک را راه اندازی می کند، مایع ترمز را تحت فشار قرار می دهد که به مخزن جریان می یابد و آن را به سیلندر اصلی تحویل می دهد تا برای ترمز بعدی آماده شود.

③ فرآیند نگهداری فشار سیلندر چرخ:هنگامی که سنسور سرعت خودرو یک سیگنال قفل صادر می کند، شیر برقی جریان محدودی را عبور می دهد و پیستون به موقعیتی حرکت می کند که برای حفظ فشار سیستم، تمام گذرگاه ها قطع می شوند.

④ فشار سیلندر چرخ:پس از کاهش فشار، سرعت چرخ افزایش می یابد. در این زمان، واحد کنترل الکترونیکی جریان شیر برقی را قطع می کند، پیستون به پایین ترین وضعیت باز می گردد، سیلندر اصلی و سیلندر چرخ دوباره وصل می شوند، مایع ترمز دوباره وارد سیلندر چرخ می شود و فشار ترمز افزایش می یابد.

5.2 EBD

EBD - توزیع نیروی ترمز الکتریکی، یک سیستم توزیع نیروی ترمز با کنترل الکتریکی. EBD در واقع یک عملکرد کمکی ABS است. این یک نرم افزار کنترلی است که به کامپیوتر کنترل ADAS اضافه شده است. سیستم مکانیکی دقیقا مشابه ABS است. این یک مکمل موثر برای سیستم ABS است. معمولاً در ترکیب با ABS برای بهبود اثربخشی ABS استفاده می شود. در لحظه ترمز، EBD می تواند به سرعت مقادیر مختلف اصطکاک ناشی از چسبندگی متفاوت چهار لاستیک را محاسبه کند و سپس به سرعت دستگاه ترمز را تنظیم کند تا نیروی ترمز را طبق برنامه تنظیم شده قبلی توزیع کند تا از پایداری و ثبات اطمینان حاصل شود. ایمنی وسیله نقلیه هنگامی که چرخ ها در هنگام ترمز اضطراری قفل می شوند، EBD چسبندگی موثر زمین هر چرخ را قبل از ABS متعادل کرده است، که می تواند از لغزش و حرکت به طرفین جلوگیری کند و همچنین فاصله توقف را کوتاه کند.

5.3 ASR

ASR - تنظیم لغزش شتاب، سیستم ضد لغزش محرک خودرو. این عملکرد را می توان به عنوان یک فرمت و مکمل برای عملکرد سیستم ABS درک کرد. اجزای اصلی سیستم ASR را می توان با سیستم ABS به اشتراک گذاشت. عملکرد سیستم ASR جلوگیری از لغزش وسیله نقلیه در هنگام شتاب گیری است، به ویژه در جاده های نامتقارن و کم اصطکاک یا زمانی که چرخ های محرک در هنگام پیچیدن بیکار می چرخند. ASR از یک سنسور سرعت چرخ، یک سنسور موقعیت دریچه گاز، یک تنظیم کننده فشار ترمز، یک محرک دریچه گاز و یک واحد کنترل الکترونیکی تشکیل شده است. این می تواند سرعت چرخ هر چرخ را در هنگام لیز خوردن چرخ محرک مقایسه کند. اگر واحد کنترل الکترونیکی تشخیص دهد که چرخ محرک در حال لیز خوردن است، به طور خودکار و بلافاصله حجم ورودی گاز را کاهش می دهد، سرعت موتور را کاهش می دهد و در نتیجه توان خروجی را کاهش می دهد. همچنین می تواند چرخ محرک در حال لغزش را ترمز کند تا میزان لغزش چرخ محرک را در محدوده هدف کنترل کند.

5.4 TCS

TCS - سیستم کنترل کشش.این سیستم بر اساس تعداد دور چرخ محرک و تعداد دور چرخ انتقال، لغزش چرخ محرک را تعیین می کند. اگر اولی بزرگتر از دومی باشد، سرعت چرخ محرک را کاهش می دهد. TCS بسیار شبیه به ABS است که هر دو از سنسورها و کنترل کننده های ترمز استفاده می کنند. هنگامی که TCS لغزش چرخ را حس می کند، ابتدا زمان اشتعال موتور را از طریق کامپیوتر کنترل موتور تغییر می دهد، گشتاور خروجی موتور را کاهش می دهد یا برای جلوگیری از لغزش چرخ، ترمزهای چرخ را اعمال می کند. اگر لغزش بسیار شدید باشد، سیستم سوخت رسانی موتور را کنترل می کند. TCS از یک کامپیوتر برای تشخیص سرعت چهار چرخ و زاویه فرمان فرمان استفاده می کند. وقتی ماشین شتاب می گیرد، اگر تشخیص دهد که اختلاف سرعت بین چرخ محرک و چرخ غیرمحرک خیلی زیاد است، کامپیوتر بلافاصله تشخیص می دهد که نیروی محرکه خیلی زیاد است و یک سیگنال فرمان برای کاهش سوخت موتور ارسال می کند. نیروی محرکه و در نتیجه میزان لغزش تایر چرخ محرک را کاهش می دهد. این سیستم می تواند از سنسور زاویه فرمان برای تشخیص وضعیت رانندگی وسیله نقلیه استفاده کند، مشخص کند که آیا وسیله نقلیه مستقیم می رود یا می چرخد، و میزان لغزش هر تایر را متناسب با آن تغییر می دهد. با این حال، سیستم کنترل کشش نیز دارای اشکالاتی است. هنگامی که راننده از دهانه پدال گاز برای تنظیم وضعیت رانندگی خودرو استفاده می کند، سیستم با قصد رانندگی راننده تداخل می کند.

5.5 ESP

ESP - برنامه پایداری الکترونیکی.ESP را می توان در واقع ترکیبی از عملکردهای ABS، ASR، EBD و TCS دانست. این شامل یک سنسور فرمان، یک سنسور سرعت چرخ، یک سنسور لغزش، یک سنسور شتاب جانبی و یک واحد کنترل است. با تجزیه و تحلیل وضعیت رانندگی بدنه خودرو بر اساس اطلاعات ارائه شده توسط سنسورهای مختلف، سپس دستورالعمل های اصلاحی را برای ABS و ASR صادر می کند تا به خودرو کمک کند تعادل پویا را حفظ کند. ESP می تواند پایداری خودرو را در شرایط مختلف عملیاتی حفظ کند و به ویژه در شرایط کم فرمانی یا بیش فرمانی موثر است. اگر سنسور ESP تشخیص دهد که خودرو در حال کم فرمانی است، ESP نیروی ترمز اضافی را به چرخ های داخلی اعمال می کند. اگر خودرو بیش از حد فرمان می‌دهد، ESP نیروی ترمز اضافی را به چرخ‌های بیرونی اعمال می‌کند.