سیستم ترمز خودرو چگونه پیشرفت کرد؟

سیستم کنترل پایداری دینامیکی DSC:

در مورد سیستم کنترل کشش یا Traction Control System (به اختصار TCS) می توان گفت همان‌گونه که ترمزگیری‌های شدید باعث لغزش لاستیک‌ها بر روی سطح جاده می‌شود، شتاب‌گیری‌های سریع نیز می‌تواند عامل ایجاد لغزش لاستیک‌ها باشند. پس به همان صورت که سیستم ترمز ABS مانع لغزش لاستیک‌ها در هنگام ترمزگیری می‌شود، از سیستم کنترل کشش TCS نیز برای جلوگیری از لغزش لاستیک‌ها در هنگام شتاب‌گیری‌های ناگهانی استفاده می‌شود.

این روزها کمپانی‌های بسیاری از جمله لامبورگینی، آئودی، هوندا، مرسدس‌بنز و هیوندای، از این سیستم ترمز به صورت فراگیر استفاده می‌کنند. عملکرد سیستم کنترل ترمز در گردش CBC مشابه عملکرد سیستم توزیع الکترونیکی نیروی ترمز EBD است. این سیستم در هنگام دور زدن خودرو، نیروی ترمزگیری در هر چرخ را متناسب با شرایط دینامیکی خودرو تنظیم می‌کند.

اصولا سیستم ترمز در خودرو به دو شکل مورد استفاده قرار می‌گیرد:

به‌طور کلی همه ترمزهای مورد استفاده در خودروها از نوع اصطکاکی هستند. یعنی هنگامی که راننده از ترمز استفاده می‌کند، لنت‌ها به دیسک و یا به کاسه ترمز فشرده شده و نیروی اصطکاکی بین آن‌ها به وجود می‌آید که باعث کاهش سرعت چرخ و در نهایت توقف خودرو می‌شود. بر این اساس ترمزهای اصطکاکی که در خودروها مورد استفاده قرار می‌گیرند، به دو نوع اصلی تقسیم می شوند؛ ترمزهای کاسه‌ای و ترمزهای دیسکی.

انواع ترمز

۱-سیستم ترمز کاسه‌ای(کفشکی):

سیستم کنترل ترمز در گردش یا Cornering Brake Control به منظور افزایش ایمنی و پایداری خودرو در پیچ‌ها طراحی شده است. این سیستم فقط در هنگام گردش خودرو فعال است و برای نخستین بار توسط کمپانی ب‌ام‌و معرفی شد.

۱-ترمز دستی(ترمز پارکینگ)«Parking Brake» :

پیشرفته‌ترین سیستم ترمز

ترمزپایی برای کاهش سرعت خودرو و یا متوقف کردن آن در هنگام رانندگی به‌کار می‌رود. معمولا مکانیزم عمل‌کننده این سیستم، نیروی هیدرولیکی است. این سیستم ، توسط یک پدال پایی که در زیرپای راننده قرار دارد، کنترل می‌شود. به عبارت دیگر با فشردن پدال توسط پای راننده، سیلندر اصلی، روغن ترمز را متراکم کرده تا روغن در مسیرهای مربوطه به حرکت درآید. فشار روغن در نهایت باعث عمل کردن سیلندرهای موجود بر روی چرخ‌ها شده و به این شکل از طریق کفشک‌ها یا کالیپرها و لنت‌ها فشرده می‌شوند و عمل ترمزگیری انجام شده تا کاهش سرعت رخ دهد.

مکانیزم سیستم ترمز

از این نوع ترمز برای نگهداشتن خودرو در مکان پارک شده استفاده می‌شود. به بیان دیگر برای حرکت نکردن خودرو در پارکینگ و یا در زمان توقف‌های طولانی، از این نوع ترمز استفاده می‌شود. این سیستم ترمز معمولا به وسیله یک اهرم(ترمزدستی) و یا به وسیله یک پدال مخصوص و اخیرا به کمک یک دکمه و به کمک سیستم الکترونیکی، عمل می‌کند. نیروی ترمزگیری اغلب به وسیله یک کابل از اهرم دستی به لنت‌ها منتقل شده یا به کمک فرمان ECU به عملگرهای هیدرولیکی، این فرآیند انجام می‌شود.

بخوانید:  آیا شیب قیمت خودرو در بازار تندتر می‌شود؟

این پدیده زمانی رخ می‌دهد که جاده لعزنده و مرطوب است. سیستم ترمز ضدقفل ABS به منظور جلوگیری از ایجاد پدیده قفل کردن چرخ‌ها مورد استفاده قرار می گیرد.

تعریف دقیق سیستم ترمز

سیستم ترمز خودرو چگونه پیشرفت کرد؟

ترمزهای دیسکی نیز از سه مدل به نام های ترمز دیسکی با کالیپر ثابت، ترمز دیسکی با کالیپر شناور و ترمز دیسکی با کالیپر کشویی، برخوردارند.

سیستم ترمز خودرو چگونه پیشرفت کرد؟

در ترمزهای دیسکی، توپی چرخ به یک دیسک دوار متصل است. این دیسک همواره در حال گردش بوده و لنت‌های دیسک در دو طرف دیسک(Pads) جاسازی شده‌اند.

اگر بخواهیم سیستم ترمز را در یک جمله خلاصه کنیم باید گفت که ترمز وسیله‌ای است که از آن برای کاهش سرعت، متوقف کردن خودرو و یا ثابت نگهداشتن آن استفاده می شود. ترمز با ایجاد اصطکاک بین لنت‌ها و قطعات متحرک دوار چرخ، انرژی جنبشی را به انرژی حرارتی تبدیل کرده و باعث کاهش سرعت خودرو می‌شود. در علم تئوری دینامیک خودرو این طور بیان می‌شود که به هر میزان ضریب اصطکاک لنت‌ها افزایش یابد، به همان میزان خودرو در هنگام ترمزگیری در مسافت کمتری متوقف می‌شود. سیستم ترمز از اواخر سال ۱۸۹۰ میلادی توسط برادران میشلن(پس از معرفی تایرهای لاستیکی) به شکل فزاینده‌ای متحول شد و از دهه ۱۹۶۰ با مکانیزم‌های مکانیکی فراگیر شد. در طی روند پیشرفت سیستم ترمز، در سال ۱۹۷۸ میلادی کمپانی مرسدس‌‎بنز با همکاری کمپانی بوش توانستند سیستم ترمز ضدقفل را توسعه داده و یک سیستم ترمز مکاترونیکی پیشرفته را به دنیای خودرو وارد کنند.

سیستم کنترل پایداری دینامیکی یا Dynamic Stability Control (به اختصار DSC) توسط کمپانی ب‌ام‌و توسعه و پیشرفت داده شده است. سیستم کنترل پایداری دینامیکی، یکی از کامل‌ترین سیستم‌ها در حفظ پایداری خودرو است. این سیستم علاوه بر تمام قابلیت‌های سیستم ESP که وظایف سیستم‌های ABS، TCS و EBD را انجام می‌دهد، می‌تواند روی عملکرد سیستم تعلیق خودرو نیز تاثیرگذاشته و پایداری خودرو را بهتر کنترل کند.

سیستم کنترل پایداری الکترونیکی Electronic Stability Program (یا ESP) گاهی اوقات با نام ESC (Electronic Stability Control) نیز شناخته می‌شود. این سیستم وظیفه حفظ پایداری خودرو در شرایط مختلف را برعهده دارد. این سیستم برای نخستین بار در سال ۱۹۹۵ میلادی توسط کمپانی مرسدس‌بنز ارائه شد. سیستم کنترل پایداری الکترونیکی ESP می‌تواند با توجه به شرایط دینامیکی خودرو در هر چرخ، ترمزگیری متفاوتی را انجام دهد. با این کار گشتاوری ایجاد می‌شود که خنثی کننده گشتاور منحرف کننده است.

در حقیقت فلسفه طراحی و کارکرد سیستم ترمز بر اساس اصطکاک بوده و به هر میزان که ضریب اصطکاک افزایش یابد، کاهش سرعت به واسطه افزایش دما ایجاد می‌شود. با در نظر گرفتن این موضوع و گسترش سیستم‌های الکترونیکی در خودرو و پیشرفت سیستم ترمز، در این مطلب به بررسی ساختار سیستم ترمز خودروها و تکنولوژی‌های مورد استفاده در آن می‌پردازیم.

بخوانید:  امروز؛ مهلت آخر ثبت نام خودروهای داخلی

سیستم کنترل لغزش شتاب‌گیری ASR:

سیستم ترمز خودکار اضطراری(AEB)

در ترمز دوپلکس، یکی از کفشک‌ها از سمت بالا و دیگری از سمت پایین لولا می‌شوند؛ به گونه‌ای که عکس‌العمل آن‌ها نسبت به کاسه ترمز یکسان بوده و نیروهای یکسانی را ایجاد می‌کنند. در این سیستم، نیروی وارده توسط لنت‌ها یکسان بوده و هر کفشک دارای سیلندر مجزاست.

عملکرد این سیستم به گونه‌ای است که هرگاه مقدار نیروی ترمزگیری به حداکثر مقدار خود برسد و چرخ‌ها در آستانه لغزش و قفل شدن قرار داشته باشند، مسیر روغن ترمز به طور خودکار(هوشمندانه) و مستقل از نیروی پای راننده به تناوب قطع و وصل می‌شود.

سیستم کنترل لغزش شتاب‌گیری Acceleration Skid Regulation (به اختصار ASR) مشابه سیستم کنترل کشش TCS است. یعنی با کنترل گشتاور خروجی گیربکس و سیستم ترمز می‌تواند از بکسواد کردن و لغزش لاستیک‌ها در شتاب‌گیری‌های ناگهانی جلوگیری کند.

یکی از مشکلاتی که معمولا در هنگام ترمزگیری پیش‌می‌آید، عملکرد شعیف ترمز در ترمزگیری‌های شدید است. زیرا اگر سرعت چرخ‌ها سریع‌تر از سرعت خودرو کاهش یابد، چرخ‌ها در اثر نیروی ترمزگیری به طور کامل قفل می‌شوند و لاستیک‌ها بروی سطح جاده با لغزش مواجه می‌شوند.

سیستم کنترل کشش ( TCS):

سیستم کنترل ترمز در گردش CBC:

سیستم ترمز خودرو چگونه پیشرفت کرد؟

۲-سیستم ترمزهای دیسکی:

با ورود و پیشرفت علم الکترونیک به صنعت خودروسازی، به لطف تعدد واحدهای کنترل کننده پردازشگر ECUها ، سنسورها و عملگرها، عملکرد خودرو در این زمینه بهبود پیدا کرده است. می توان گفت سیستم ترمز خودرو نیز با علم الکترونیک متحول شده است.

سیستم ترمز خودرو چگونه پیشرفت کرد؟

ناگفته نماند که لنت‌ها در یک بدنه به نام کالیپر قرار می‌گیرند و به کمک فشار روغن ترمز به روی سطح دیسک فشرده شده و سبب کاهش سرعت خودرو می‌شوند.

ورود الکترونیک به سیستم ترمز

این سیستم دارای سه مدل به نام ترمز کاسه‌ای سیمپلکس، ترمز کاسه‌ای دوپلکس و ترمز کاسه‌ای سروو است. در مدل سیمپلکس، هر دو کفشک از یک سمت لولا می‌شوند و سر دیگر آن‌ها با یک سیلندر ترمز که دارای دو پیستون است، درگیر می‌شود. این نوع سیستم ترمز دارای یک کفشک ثابت و گریز از مرکز بوده و کفشک دیگر به طور عکس این کفشک کار می کند که همین مکانیزم سبب کاهش سرعت خودرو می‌شود. ترمز کاسه‌ای دوپلکس به منظور ارتقا و بهبود نیروی ترمز نسبت به سیستم سیمپلکس ساخته شده است.

سیستم توزیع الکترونیکی نیروی ترمز Electronic Braking Distribution (یا EBD) مدل تکامل یافته سیستم ترمز ضدقفل ABS است. این سیستم علاوه بر جلوگیری از لغزش و قفل شدن چرخ‌ها، می‌تواند نیروی مورد نیاز برای ترمزگیری را نیز به تناسب شرایط، بین چرخ‌ها توزیع کند. به بیان دیگر، نیروی ترمزگیری در هرچرخ، متناسب با شرایط دینامیکی خودرو تعیین می‌شود.

بخوانید:  تویوتا میگه: اگه میتونی خرابش کن! + ویدیو

سیستم ترمز ABS: سیستم ترمز ABS یا سیستم ترمز ضدقفل(Anti Lock Brake System) از جمله سیستم ترمزهای مورد استفاده در خودرو است که این روزها به صورت کامل فراگیر شده است.

هنگامی که پدال ترمز توسط راننده فشرده می‌شود، لنت‌ها بر روی سطح دیسک فشرده شده و در اثر اصطکاک بین آن‌ها، سرعت گردش دیسک و چرخ کاهش یافته و در نهایت خودرو متوقف می‌شود.

هرگاه میزان گشتاوری که به لاستیک‌ها اعمال می‌شود، بیش از مقدار گشتاور غلتشی مقاوم باشد، لاستیک‌ها دچار لغزش شده و بکسواد می‌کنند، در این حالت، چرخ‌ها قدرت کشش خود را از دست می‌دهند. سیستم کنترل کشش TCS به منظور جلوگیری از بروز این معضل تعبیه شده است.

۲-ترمزپایی(Pedal Brake) :

در ترمز کاسه‌ای، دو کفشک خمیده فلزی وجود دارد که لنت ها بر روی آنها ‌ قرار دارند. در گذشته جنس لنت‌ها از آزبست بود، اما به دلیل ایجاد خطرات زیست محیطی و تهدید سلامت انسان توسط این ماده، در حال حاضر لنت ها از متریال سرامیکی یا کاغذی تولید می‌شوند. مکانیزم این سیستم به این شکل است که لنت‌ها به شکل منحنی روی یک صفحه ثابت قرار گرفته اند و پوسته بیرونی که متحرک است، به وسیله دو لنت منحنی و با نیروی هیدرولیکی که در پشت آن‌ها قرار دارد، فرآیند کاهش سرعت را رقم می زنند.

سیستم کنترل پایداری الکترونیکی ESP:

سیستم توزیع الکترونیکی نیروی ترمز EBD:

در مدل ترمز کاسه‌ای سروو برای هر دو کفشک از یک سیلندر مشترک استفاده شده، اما طرف دیگر کفشک‌ها به‌طور ثابت لولا نمی‌شود، بلکه ارتباط دو کفشک با یکدیگر از طریق یک اهرم قابل تنظیم برقرار می‌شود.

از سال ۲۰۰۵ میلادی به بعد استاندارد ایمنی خودروها مورد بازبینی قرار گرفتو از سال ۲۰۱۷ میلادی به بعد، کشورهای کمیسیون اقتصادی سازمان ملل متحد برای اروپا (UNECE) استفاده از سیستم ترمز کمکی BAS را اجباری کرد. در اواخر سال ۲۰۲۱ میلادی نیز در ایالات متحده، سازمان ملی ایمنی ترافیک بزرگراه، استفاده از سیستم ترمز خودکار اضطراری را در تمامی خودروها اجبار کرد. این موضوع نخستین پارامتر برای پیشرفت و توسعه سیستم خودران یا رانندگی خودکار است. این سیستم توسط سنسورهای راداری، لیدار و دوربین، تمامی اطلاعات را به ECU ارسال کرده و پس از آن ECU به کمک عملگرهای هیدرولیکی ترمز خودرو را فعال می‌کند. این سیستم توسط کمپانی ولوو، مرسدس‌بنز، ب‌ام‌و و آئودی توسعه پیدا کرده است.

منبع: https://www.donyayekhodro.com/news/244448/%D8%B3%DB%8C%D8%B3%D8%AA%D9%85-%D8%AA%D8%B1%D9%85%D8%B2-%D8%AE%D9%88%D8%AF%D8%B1%D9%88-%DA%86%DA%AF%D9%88%D9%86%D9%87-%D9%BE%DB%8C%D8%B4%D8%B1%D9%81%D8%AA-%DA%A9%D8%B1%D8%AF