ترمز دیسکی خنک شونده چیست و عملکرد آن چگونه است

مکانیزم سیستم ترمزهای دیسکی

ترمز دیسکی مجموعه است شامل :

      یک دیسک چدنی که به همراه چرخ دوران می کند.

      مجموعه کالیپر که به شغال دست متصل شده است.

      لنت های دیسک که بر روی کالیپر سوار شده اند.

انواع ترمز دیسکی-دیسک ترمز اسپرت

هنگامی که فشار هیدرولیک به پیستون کالیپر اعمال شود ، پیستون به لنت داخلی نیرو اعمال می کند تا با دیسک تماس پیدا کند. با افزایش فشار ، کالیپر به سمت راست حرکت کرده و سبب تماس لنت بیرونی با دیسک می شود. نیروی ترمزی به وسیله اصطکاک بین لنت هایی که بر خلاف جهت همدیگر دیسک را می فشارند تولید می شود. البته ترمزهای دیسکی از اصطکاک بین لنت و دیسک برای افزایش قدرت ترمز استفاده نمی کنند. در حالی که ترمزهای کاسه ای از این روش برای افزایش قدرت ترمز استفاده کرده و به دلیل کشش لنت ، قدرت کمتری در مقایسه با ترمزهای دیسکی تولید می کنند.

بهترین دیسک ترمز پراید-زمان تعویض دیسک ترمز

دیسک در تماس دائم با هوا قرار گرفته است و در نتیجه گرما را به خوبی انتقال می دهد و چسبندگی ترمز به حداقل میزان خود می رسد. همچنین امکان پاک کنندگی خود به خود و زدودن آب و گرد و خاک وجود دارد. ترمزهای دیسکی برخلاف ترمزهای کاسه ای دارای خاصیت خود ترمزی کمتری هستند و برای ایجاد نیروی ترمزی کافی ، مستلزم فشار هیدرولیک بیشتر می باشند. این امر با افزایش اندازه پیستون کالیپر محقق می شود. این طراحی ساده به تعویض آسان لنت کمک می کند.

دیسک

دیسک معمولاً از چدن خاکستری ساخته شده و به صورت یکپارچه و یا پره دار است. دیسک پره دار داری پهنای بیشتری بوده که پره های خنک کننده در بین آن ریخته گری شده اند و به خوبی عمل خنک کنندگی را انجام می دهند. خنک کاری صحیح از بروز چسبندگی لنت ها جلوگیری کرده و سبب افزایش طول عمر لنت ها می شود. برخی دیسک های پره دار دارای پره های مارپیچ هستند که جریان هوای بیشتری تولید می کنند و عمل خنک کاری را بهتر انجام می دهند. در محور جلو تمامی خودرو های جدید تویوتا ، از دیسک های پره دار استفاده شده است.

دیسک های یکپارچه در محور عقب سیستم چهار دیسکه یافت می شوند. البته قبلاً در خودرو های قدیمی تر در محور جلو به کار می رفتند.

نوع سوم دیسک می تواند از نوع یکپارچه یا پره دار باشد که یک کاسه ترمز برای مجموعه ترمز دستی داخلی به آن اضافه شده است.

کالیپر ( بدنه سیلندر چرخ :

کالیپر که بدنه سیلندر چرخ نیز نامیده می شود ، محل قرار گیری یک تا چهار پیستون است و به شغال دست یا مجموعه چرخ وصل شده است. کالیپرها با طرح ساده یا شناور در خودرو ها به کار می روند.

کالیپر نوع شناور :

کالیپر شناور نه تنها اقتصادی تر و سبک تر از کالیپر ساده است ، بلکه نسبت به کالیپر ساده به قطعات کمتری نیاز دارد. کالیپر شناور با توجه به کاربرد ، دارای یک یا دو پیستون است.

پیستون تنها در یک طرف کالیپر قرار گرفته است. فشار هیدرولیک از سوی سیلندر اصلی به پیستون Aاعمال شده و لنت داخلی را به دیسک می فشارد. در این لحظه ، فشار هیدرولیک مساوی به پایین سیلندر کالیپر وارد می شود (نیروی عکس العملیB ).این امر سبب می شود کالیپر به سمت راست حرکت کند و فشار لنت بیرونی نیز به دیسک اعمال گردد.

کالیپر نوع ثابت :

کالیپر ثابت پیستون هایی دارد که در هر دو طرف آن قرار گرفته اند و نیرویی یکسان به هر لنت وارد می شود. ساختار کالیپر می تواند یک یا دو پیستون در هر طرف داشته باشد.در این نوع کالیپر قابلیت قرار گیری پیستون های بیشتر برای دست یابی به نیروی ترمزی زیادتر و جمع و جور کردن طرح وجود دارد. زیرا کالیپرهای ثابت بزرگتر و سنگین تر از کالیپرهای شناور هستند. آن ها گرمای بیشتری را جذب و هدایت می کنند. این طرح همچنین مقاومت بیشتری در برابر ترمز های شدید و مکرر و چسبندگی لنت از خود نشان داده است.

لنت ترمز :

با توجه به ، به کار رفتن طرح های مختلف ترمز ، انواع مختلفی از مواد اصطکاکی مورد نیاز اند. چندین عامل در توسعه لنت های ترمز نقش داشته است : ضریب اصطکاک باید در شرایط مختلف دمایی ثابت بماند ، لنت ها نباید به سرعت ساییده شوند و همچنین نباید سبب خرابی دیسک گردند. بایستی بالاترین دماها را بدون چسبندگی تحمل کرده و تمامی این کارها را بدون سر و صدا انجام دهند. بنابراین ماده به کار رفته به عنوان لنت باید دارای حداکثر نکات مثبت و حداقل نکات منفی باشد.

 لنت با چسب بسیار داغ چسبکاری شده و بر روی کفشک کوبیده می شود تا فشار و دما سبب سخت شدن آن گردد. شکافی در فضای لنت ایجاد شده تا محدوده مجاز خرابی لنت مشخص شود و همچنین راهی است برای انتقال گرد و خاک و دوده به بیرون.

یک صفحه فلزی یا در برخی موارد چند صفحه  که ضد جیغ نامیده می شوند بر روی طرفی از لنت که با پیستون در تماس است ، قرار می گیرد تا جیغ ترمز را به حداقل برساند. چند فنر وخار نیز برای کاهش این صدا را کاهش دهند. واشر ها بایذ از نظر ساییدگی و زنگ زدگی بررسی شوند و می توان آن ها را در هنگام تعویض لنت ها باز هم استفاده نمود. است برای نصب بهتر واشر و صفحه باید از گریس استفاده کرد.

مشخص کننده ساییدگی لنت :

این قطعه در خودرو هایی به کار رفته که در هنگام کاهش ضخامت لنت ، صدای جیغ زیادی ایجاد می کنند. هدف این مشخص کننده ، هشدار دادن به راننده ، جلوگیری از خرابی دیسک و زمان تعویض لنت است. هنگامی که چرخ می چرخد و ترمز گرفته نشده ، این قطعه به دیسک برخورد می کند.

رگلاژ اتوماتیک فاصله بین دیسک و لنت :

ویژگی دیگر ترمز های دیسکی ، رگلاژ خود به خود آن ها است. لنت ها درست در مجاور دیسک قرار دارند. این رگلاژ در تمامی مدل ها توسط یک واشر آب بندی انجام می شود که دارای سطح مقطع چهار گوش است و در شیار ماشین کاری شده داخل سیلندر قرار می گیرد. ساییدگی لنت توسط حرکت کالیپر ترمز به طور خودکار جبران می شود.

زمانی که ترمز گرفته شده ، پیستون کالیپر به بیرون ( به سمت دیسک ) حرکت می کند تا لنت ترمز با دیسک تماس پیدا کند. واشر آب بندی پیستون تغییر شکل داده و همانطور که در زیر نشان داده شده کش می آید. هنگامی که ترمز رها شود و فشار هیدرولیک کاهش یابد ، واشر آب بندی پیستون به حالت اول خود بر می گردد و پیستون را به عقب می کشد. همانطور که لنت ها ساییده می شوند ، پیستون به خاطر واشر دائماً به سمت بیرون حرکت می کند تا فاصله لنت با دیسک به طور صحیحی باقی بماند.

دیسک ترمز خنک شونده

به‌طور عمومی اتومبیل‌ها از قدیم ترمز کاسه‌ای داشتند. هنوز هم چرخ‌های عقب خیلی از اتومبیل‌ها همین ترمز را دارند.

دیسک ترمز تا دهه 50 میلادی خیلی عمومیت پیدانکرد. بعد از این زمان روی چرخ‌ها دیسک ترمز گذاشتند. در حال حاضر نیز استفاده از این نوع ترمز معمول شده است. یکی از مشکلاتی که در ترمز وجود دارد گرم شدن آن در نتیجه اصطکاک فلز با فلز است. که توان ترمز را پایین می‌آورد. دیسک بایدخنک شود و راحت‌ترین راه، استفاده از جریان هوا است. اما در دیسک ترمز جایی برای عبور هوا وجود نداشت. تا اینکه در شعاع دیسک کانال‌هایی طراحی شد. این باعث می‌شود در زمان حرکت اتومبیل هوا از بین دیسک عبور کند و ترمز داغ نشود. دیسک سوراخ‌دار یا دیسک ترمز خنک شونده هنوز عمومی نشده است. اما در ماشین‌های اسپرت و گران قیمت از این نوع دیسک استفاده می‌شود. این نوع از دیسک‌ها در انواع مختلف مواد و آلیاژها ساخته می‌شوند، این آلیاژها شامل فولاد آلیاژی، دیسک‌های سرامیکی، دیسک‌های فیبر کربنی و انواع مختلف دیگر نیز می‌باشند. البته برای برخی سیستم‌های ترمزهای خنک شونده با هوا، سیستم تهویه داخلی قرار داده شده است و نیازی به دیسک‌های با طراحی خاص برای تهویه وجود نداشته است، به همین دلیل برخی از دیسک‌ها را با طراحی ساده مشاهده خواهید کرد که دارای سیستم هوا خنک هستند.

هنگامی که خودرو در حرکت است و سیستم ترمز عمل خود را برای متوقف کردن آن شروع می کند، نیرو وزن خودرو از روی چرخ های عقب کاسته میشود و بر روی چرخ های جلو متمرکز میشود. بنابراین بایستی نیروی ترمز در چرخ های جلو بیشتر از چرخ های عقب باشد و به همین علت سیستم عمل کننده ترمز در چرخ های جلو قویتر از چرخ های عقب طراحی می شود.ایجاد تناسب لازم در تقسیم نیروهای ترمز بین چرخ های عقب و جلو به نحوی که هیچکدام از آنها قفل نشود از وظایف طراحان سیستم ترمز خودرو می باشد. به همین دلیل بیشتر خودروهای جدید برروی دو چرخ جلوی خود دیسک ترمز دارند و در بعضی از خودروهای هر چهار چرخ مجهز به دیسک ترمز هستند دیسک ترمز بهترین نوع سیستم ترمز شناخته شده تابحال است. دیسکهای ترمز در بسیاری از موارد در توقف لوکوموتیو تا هواپیماهای جت به کار می روند. دیسکهای ترمز دیرتر فرسوده می شود ، کمتر تحت تاثیر آب قرار می گیرد ، خود تنظیم و خود پاک کن است. گریپاژ کمتر و توقف بهتر وسیله نقلیه نسبت به سیستم های ترمز دیگر از خاصیت دیسک های ترمز اسمت.
در واقع دیسک ترمز قسمتی از سیستم ترمز است که کار اصلی توقف خودرو را انجام می دهد.
● سیلندر ترمز دیسکی
دو نوع اصلی سیلندر ترمز دیسکی وجود دارد : سیلندر ترمز دیسکی معلق و سیلندر ترمز دیسکی ثابت.البته انواع دیگری نیز وجود دارد اما این دو نوع ذکر شده رایج تر هستند.
▪ توجه: سیلندر ترمز دیسکی در صورت مشاهده نشت روغن ترمز باید تعویض شود.
● سیلندر ترمز دیسکی معلق تک- پیستون
رایج ترین نوع دیسک ترمز در خودروها جدید سیلندر ترمز دیسکی شناور تک-پیستونی (single-piston floating Caliper) است. معلق بودن این سیلندر به آن خاصیت خود تنظیمی و خود مرکزی می دهد. این نوع دیسک ترمز امروزه به علت قیمت تمام شده ارزان تر و کارایی مطمئن به طور وسیع مورد استفاده قرار گرفته است.
● سیلندر ترمز دیسکی ثابت دو – پیستون
سیلندر ترمز دیسکی دو- پیستون نیز در بعضی از خوروهای گران قیمت تر نصب می شود که سیستم ترمز آن خودرو را از ضریب اطمینان بالاتری برخوردار می سازد.
● سیلندر ترمز دیسکی ثابت چهار – پیستون
در این نوع سیستم در هر طرف روتور دو سیلندر ترمز قرار دارد. سیلندر ترمز دیسکی ثابت چهار- پیستون از ضریب اطمینان بسیار بالاتری نسبت به دو نوع قبل برخودار می باشد اما به همان نسبت نیز گرانتر و هزینه سرویس کردن آنها نیز بسیار بیشتر از سیستم تک – پیستون است. این نوع سیستم ترمز در خودروهای بسیار گران قیمت و خودروهای پرقدرت نصب می شود.
اما امروزه در تولید انبوه خودروهای ارزان قیمت ، کارخانه های خودروسازی به علت ارزان بودن و ضریب اطمینان مناسب نوع تک – پیستون، طراحی های انواع دو و چهار پیستونی از رده خارج شده اند.
● اجزای اصلی دیسکی ترمز
– لنتها(لقمه) ترمز
– سیلندر ترمز دیسکی که شامل یک پیستون است.
– چرخنده یا روتور که بر روی توپی چرخ سوار میشود.
▪ لنتهای ترمز

در هر سیلندر ترمز دیسکی دو لنت ترمز وجود دارد که لنتها به کفشک فلزی پرچ شده اند.لنتها بر روی ترمز دیسکی و در دو طرف روتور قرار دارند. سابقا به علت ویژگی جذب گرما و عملکرد بی صدا آزبست، لنتهای ترمز از آزبست ساخته می شدند اما به علت سمی بودن آزبست و صدمه زدن به سلامتی استفاده از آزبست ممنوع شد و ازعناصر جدید برای ساخت لنت ترمز استفاده میشود.
لنتهای ترمز در مدت زمان ها معین فرسوده شده و نیاز به تعویض دارند. انواع گوناگونی از لنتهای ترمز با کیفیتهای متفاوت وجود دارد. که این تفاوت عمدتا مربوط به طول عمر مفید لنت ترمز می شود. لنتهای ترمز سخت تر عمر بیشتر و توانایی توقف بهتر خودرو را دارند و در عوض ممکن است صدای ناراحت کننده ای در هنگام عملکرد خود داشته باشند.
دیسک ترمز شباهت زیادی به ترمز دوچرخه دارد.ترمزهای دوچرخه داراری یک سیلندر ترمز دیسکی هستند که لقمه (لنتهای) ترمز را به لاستیک می فشارد.
در دیسک ترمز لنتها به روتور(چرخنده) فشرده می شوند و نیرو به جای اینکه از طریق کابل منتقل شود به صورت هیدرولیکی منتقل می شود.
اصطکاک بین لنتها و دیسک سرعت چرخش دیسک را کاهش می دهد. یک خودروی متحرک میزان انرژی جنبشی قابل توجه ای دارد و وظیفه ی ترمز کاهش این انرژی جنبشیو متوقف کردن آن است.
● چگونه ترمزها این کار را انجام می دهند؟
هر وقت شما خودروی خود را متوقف می کنید.ترمزهای خودرو انرژی جنبشی را به گرما تبدیل می کنند.که این گرما در اثر اصطکاک بین لنت و دیسک ترمز ایجاد شده است.
وقتی شما پدال ترمز را فشار می دهید روغن ترمز از سیلندر اصلی از طریق اتصالات به سیلندر واقع بر روی دیسک ترمز وارد شده موجب حرکت سیلندر ترمز دیسکی در یک جهت و حرکت پیستون در جهت مخالف می شود. که حرکت پیستون لنت ترمز داخلی سمت خود را به روتور(چرخنده می فشارد و از سوی دیگر با حرکت سیلندر در جهت مخالف لنت ترمز که در سوی دیگر روتور قرار دارد به روتور فشرده میشود. همین امر باعث ایجاد اصطکاک و تولید گرما و همچنین کاهش سرعت خودرو می شود.از طرف دیگر دیسک ترمز و اجزای آن می بایست خنک شوند.تا در ترمز های بعدی به خوبی عمل کنند
بیشتر دیسکهای ترمز به وسیله ی منافذ هوا خنک می شوند.دیسکهای ترمز خنک شونده با هوا دارای یکسری منفذ (پره) در بین سطح یک دیسک ترمز هستند که هوا از داخل آنها پمپ می شود و باعث خنک شدن دیسک ترمز می شود.
● خود تنظیمی ترمزها
دیسک ترمز [سیلندر ترمز دیسکی معلق تک-پیستون] خود تنظیم و خود مرکز است. سیلند ترمز دیسکی توانایی لغزیدن از یک سمت به سمت دیگر ار دارد. بنابراین همیشه زمانی که ترمزها [گرفته میشوند] عمل می کنند.به سمت مرکز بر میگردد.از آنجاییکه فنری برای جدا کردن و بازگرداندن لنتهای ترمز به حالت اولیه خود وجود ندارد.همیشه لنتها در فاصله بسیار کمی از روتور (چرخنده) باقی می مانند. (لغزش روتور و ضربه زدن به لنتها در واقع باعث می شود که لنتها کمی از روتور فاصله بگیرند.)
● ترمزهای اضطراری
در خودرهای مجهز به دیسک ترمز بر روی چهار چرخ ، یک ترمز اضطراری با یک مکانیزم عملکرد متفاوت باید فعال باشد تا در صورت عدم عملکرد صحیح ترمزهای اصلی وارد عمل شوند . اکثر خودروها از کابل برای ترمز اضطراری استفاده می کنند.
بعضی از خودروها که بر روی چهار چرخ خود دیسک ترمز دارند دارای یک ترمز کاسه ای مجزا در توپی ترمزهای عقب دارند.
این ترمز کاسه ای فقط برای ترمز اضطراری می باشد و فقط توسط کابل کار می کنند نه سیستم هیدرولیکی.
خودروی های دیگر دارای یک اهرم (ترمز دستی) هستند که یک پیچ را می چرخاند یا یک بادامک را فعال می کند.که باعث فشرده سازی پیستون دیسک ترمز می شود.