وان استاپ بریکمجله آموزشی
کالیپر ترمز
کالیپر ترمز
ترمزهای دیسکی به تدریج جایگزین ترمزهای کاسه‌ای خودروها در سراسر جهان شده‌اند. اکنون تقریبا همه خودروها دارای ترمزهای
دیسکی در چرخ های جلو هستند . به صورت روز افزون به تعداد خودروهایی که از ترمزهای عقب دیسکی برخوردارند، افزوده می شود.
اصول ترمز دیسکی بسیار ساده است: یک دیسک فلزی با قطر کمتر از چرخ، محکم به آن متصل شده و با آن می‌چرخد. دو عنصر مسطح ساخته شده از مواد اصطکاکی – لنت ترمز – به محور و در نتیجه به شاسی متصل شده‌اند. با این حال، آنها عمود بر دیسک قرار دارند و هنگام اعمال نیرو، آن را می‌گیرند. در این صورت، سایشی که رخ می‌دهد، سرعت را کاهش داده و گرما را آزاد می‌کند. لنت‌های ترمز درون یک کالیپر قرار گرفته‌اند که حداقل یک پیستون دارد و فشار را به نیرو تبدیل می‌کند. لنت‌ها ، نقطه اعمال نیرو های وارد بر دیسک هستند . برای درک بهتر وظایف سیستم ترمز، باید بدانیم سیستم ترمز فشار هیدرولیک در مدار، یا به عبارت صحیح‌تر نیروی اعمال‌شده بر پیستون را، به نیروی ترمز در سطح روتور تبدیل می‌کند. راندمان این تبدیل به فناوری ترمز و ضریب اصطکاک لنت‌ها بستگی دارد.
نقش کالیپر ترمز در جلوگیری از تاب برداشتن دیسک ترمز
باید از اعوجاج دیسک ترمز به دلیل فشار مواد اصطکاکی بر روی سطح آن جلوگیری شود. بدیهی‌ترین راه حل مکانیکی که باید اتخاذ شود، تقارن است و بنابراین یک لنت ترمز در دو طرف دیسک قرار می‌گیرد که توسط یک عنصر فلزی که آن را در بر می‌گیرد، در جای خود نگه داشته می‌شود. این عنصر به عنوان
کالیپر شناخته می‌شود. جستجو برای ایجاد تعادل بین عملکرد، ابعاد، راحتی، وزن و هزینه‌ها منجر به توسعه دو خانواده از کالیپرهای ثابت و کالیپرهای شناور شده است. به عبارت ساده، یک کالیپر ثابت به طور محکم به محور متصل شده است و حداقل دو پیستون مخالف دارد که توسط یک مدار هیدرولیک یکسان فعال می‌شوند. این نوع کالیپر، همیشه هیدرولیکی است. با اعمال فشار، دو پیستون به سمت دیسک حرکت می‌کنند. هنگامی که اولین لنت ترمز با دیسک تماس پیدا می‌کند، متوقف می‌شود. سپس نوبت پد ثانویه است که تماس برقرار کند و تنها در این لحظه نیروهای چسبندگی افزایش می‌یابند. در واقعیت، چنین حرکاتی حداقل هستند ( اختلاف جابه جایی پیستون های کالیپر ثابت در حدود چند دهم میلی‌متراست ) . کالیپر شناور مانند یک گیره عمل می‌کند، یعنی وقتی یکی از لنت‌ها روی دیسک قرار می‌گیرد ( لقمه لنتی که سمت پیستون قرار دارد ، با واکنش، لنت مقابل به طور خودکار با طرف دیگر تماس برقرار می‌کند. این الزام وجود دارد که کالیپر توانایی حرکت به سمت مرکز صفحه متقارن دیسک را داشته باشد . معمولاً این نوع کالیپر فقط یک پیستون دارد و می‌تواند به صورت هیدرولیکی یا پنوماتیکی (در مورد ترمزهای کامیون‌های سنگین) کنترل شود. برخی از کالیپرهای شناور دو پیستون دارند، اما این دو پیستون در یک طرف قرار دارند وقتی فشار اعمال می‌شود، پیستون تا زمانی که لنت ترمز با دیسک تماس پیدا کند، پیش می‌رود. بعد از این مرحله، فشاری به پایه سیلندر پیستون اعمال می‌شود و باعث می‌شود که کل کالیپر همانطور که گفته شد، آزادانه حرکت می‌کند. هنگامی که لنت ترمز دوم با دیسک تماس پیدا می‌کند، عمل ترمزگیری شروع می‌شود. لازم است که فک کالیپر به اندازه کافی محکم باشد تا از چرخش کالیپر به همراه دیسک جلوگیری شود. در مقایسه با یک کالیپر ثابت، پیستون در این سیستم دو برابر درجه حرکت دارد: این نوع کالیپر پرسر و صداتر است زیرا احتمال لرزش بیشتری دارد؛ به همین دلیل بررسی علت صدای ترمز در این بخش اهمیت پیدا می‌کند. کالیپرها در معرض نیروهای بسیار قوی قرار دارند و از چدن کروی ساخته می‌شوند، اگرچه، در صورت امکان، تمایل به استفاده از آلیاژ آلومینیوم برای کاهش وزن است. این آلیاژها بسیار سبک‌تر هستند و همچنین رسانای گرمای بسیار بهتری هستند . این بدان
معناست که باید دقت زیادی برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد مایع ترمز که می‌تواند منجر به جوش آمدن آن شود، صورت گیرد.
موقعیت نصب کالیپرترمز
کالیپرها می‌توانند در جلو یا عقب دیسک قرار گیرند. اگر دیسک یک ساعت بود، در حالت ایده‌آل کالیپرها باید در موقعیت ساعت ۹ یا ۳ درجه قرار گیرند. این موقعیت هم برای آسان‌تر کردن هواگیری مدار و هم برای کاهش اثر لرزش دیسک هنگام پیچیدن که باعث جمع شدن پیستون‌ها به داخل سیلندرهایشان می‌شود، انتخاب می‌شود.
آزاد شدن لنت ترمز پس از ترمزگیری
پس از ترمزگیری، لنت‌ها باید جمع شوند و تماس خود را با دیسک قطع کنند، در غیر این صورت – آنها همچنان به آرامی به آن ساییده می‌شوند و باعث سایش و صدای غیرطبیعی می‌شوند. در نوعی طراحی از فنرهای فلزی برای این منظور استفاده می‌شود. واشرهای اطراف پیستون‌ها – شکلی شبیه به یقه دارند که به طور خاص طراحی شده‌اند تا پیستون بتواند پس از قطع فشار، به داخل سیلندر خود جمع شود یا به عقب برگردد.
ویژگی‌های مختلفی گنجانده شده است که عملکرد اصلی کالیپر را تکمیل می‌کند. سیستم بازیابی پیستون را مسدود می‌کند تا نتواند بیش از چند دهم میلی‌متر به عقب برگردد. در واقع، با ساییده شدن تدریجی لنت‌های ترمز، پیستون در داخل سیلندر خود به جلو حرکت می‌کند. برای مثال، اگر ضربه‌ای باعث جمع شدن آن شود، مایع به سمت سیلندر اصلی ترمز برمی‌گردد و دفعه بعد که ترمز استفاده شود، احتمالاً ناکارآمد خواهد بود.
مزایای ترمز دیسکی نسبت به کاسه چرخ
توسعه کالیپر ها به توسعه ترمزهای دیسکی انجامید .دیدیم که ترمز را می‌توان سیستمی در نظر گرفت که انرژی جنبشی را به انرژی حرارتی تبدیل می‌کند. در عین حال، می‌توانیم توجه کنیم که توان خروجی مورد نیاز ترمزها قابل توجه است و به میزان زیادی از توان موتور فراتر می‌رود، اگرچه با موتور متناسب باقی می‌ماند. این با سرعت و وزن خودرو تغییر می‌کند، اما همانطور که داده‌ها نشان می‌دهند، به سبک رانندگی و نحوه ترمزگیری نیز بستگی دارد. دستگاه مورد نیاز برای دستیابی به این هدف باید دارای یک قسمت متحرک و یک قسمت ثابت باشد. از آنجایی که قسمت متحرک ساده‌تر است، شکل استوانه‌ای دارد. برای مدت طولانی، قسمت چرخان واقعاً شکل یک استوانه توخالی، یعنی یک درام ( کاسه چرخ ) را داشت. به دلایل مختلف، اما به ویژه به دلیل عملکرد پایدارتر آن، ترمز دیسکی به سرعت خود را تثبیت کرده و جایگزین ترمز درام در محورهای جلو شده است. قسمت چرخان هنوز استوانه‌ای است – اگرچه ارتفاع آن بسیار کاهش یافته است – و لنت‌ها با سایش روی هر دو سطح انتهایی عمل می‌کنند. اغلب هر دو نوع ترمز را می‌توان در یک وسیله نقلیه یافت، اگرچه روند فعلی این است که هم ترمزهای جلو و هم ترمزهای عقب دیسکی نصب شوند. این موضوع در حال حاضر برای خودروهای سطح بالا یک واقعیت است. قدرت موتور در حداکثر سرعت تا آنجا که در سال ۱۹۹۷، یک خودرو از هر ده خودرو، چهار دیسک داشت. دیسک بخش اساسی این ترمز است و معیارهایی که باید در طراحی آن در نظر گرفته شود، بسیار زیاد است. ابعاد باید با حداکثر مقدار انرژی مبادله شده هنگام ترمزگیری سازگار باشد. سایش باید حداقل باشد، در حالی که قابلیت اطمینان یک عامل ایمنی اساسی است. مانند همه اجزای چرخان، دیسک می‌تواند منبع ارتعاش باشد. سطح راحتی که رانندگان از یک خودروی مدرن انتظار دارند، نیاز به مطالعه عمیق و رویه‌های کنترلی دقیق در طول مراحل تولید دارد؛ به همین دلیل آشنایی با عیب‌یابی اولیه ترمز می‌تواند در تشخیص سریع مشکلات احتمالی این مجموعه مؤثر باشد.