موسوعة السيارات

كيف تعمل الفرامل؟

تحتوي معظم السيارات الحديثة على فرامل على جميع العجلات الأربع، مع نظام هيدروليكي. قد تكون الفرامل من النوع القرصي أو النوع الأسطواني.

كيف تعمل الفرامل؟

تلعب الفرامل الأمامية دورًا أكبر في إيقاف السيارة من الفرامل الخلفية، لأن الضغط على الفرامل يؤدي إلى إلقاء وزن السيارة على العجلات الأمامية. لذلك، تحتوي العديد من السيارات على مكابح قرصية في الأمام لأنها بشكل عام أكثر كفاءة ،  مع مكابح أسطوانية في الخلف.

 تُستخدم بعض السيارات باهظة الثمن أو عالية الأداء على أنظمة فرملة قرصية على جميع العجلات، في حين أن بعض السيارات القديمة أو الأصغر حجما تكون فيها جميع الفرامل من النمط  الأسطواني.

نظام الفرامل ثنائي الدارة النموذجي  تعمل فيه كل دارة على كلتا العجلتين الأماميتين و احد العجلات الخلفية. يؤدي الضغط على دواسة الفرامل إلى إخراج السائل من الأسطوانة الرئيسية على طول أنابيب الفرامل إلى الأسطوانات التابعة لها على العجلات ؛ تحتوي الاسطوانة الرئيسية على خزان يبقيها ممتلئة.

هيدروليكيات الفرامل (حركية السوائل في نظام الفرامل )

تحتوي دارة الفرامل الهيدروليكية على أسطوانات رئيسية وأسطوانات تابعة مملوءة بسائل متصلة بواسطة أنابيب.

الاسطوانات الرئيسية و التابعة

تنقل الأسطوانة الرئيسية الضغط الهيدروليكي إلى الأسطوانة التابعة عند الضغط على الفرامل

عندما تضغط على دواسة الفرامل، فإنها تضغط على مكبس في الأسطوانة الرئيسية، مما يدفع السائل على طول الأنبوب. ينتقل السائل إلى الأسطوانات التابعة في كل عجلة ويملأها، مما يدفع المكابس للخارج للضغط على الفرامل. يتوزع ضغط السوائل بالتساوي على طول الدارات.

مجموع مساحات سطوح المكابس التابعة  “التي يطبق عليها الضغط”، أكبر بكثير من مساحة المكبس في الأسطوانة الرئيسية. وبالتالي، يتعين على المكبس الرئيسي أن يتحرك عدة بوصات، للضغط على المكابس التابعة بمقدار كاف لتطبيق الفرامل. يسمح هذا التسلسل بتطبيق ضغط قوي للفرامل، وهي نفس الاّلية الفيزيائية التي يمكن بها للرافعة ذات المقبض الطويل أن ترفع بسهولة جسمًا ثقيلًا لمسافة قصيرة.

معظم السيارات الحديثة مزودة بدارات هيدروليكية مزدوجة، مع أسطوانتين رئيسيتين مترادفتين، في حالة تعطل أحدهما. أحيانًا تعمل دارة واحدة على الفرامل الأمامية والأخرى تعمل على الفرامل الخلفية ؛ أو تعمل كل دارة على كلا الفرامل الأمامية وأحد الفرامل الخلفية؛ أو تعمل دارة واحدة على الفرامل الأربعة والأخرى تعمل على الفرامل الأمامية فقط.

عند الكبح بقوة، قد يلقى الكثير من الوزن على العجلات الخلفية التي تقفل، مما قد يتسبب في حدوث انزلاق خطير. لهذا السبب، قد تم صنع الفرامل الخلفية عمداً  بشكل أقل قوة من الفرامل الأمامية.

تحتوي معظم السيارات حاليا على صمام تحديد ضغط حساس للحمل. يتم إغلاقه عندما يرتفع الضغط الهيدروليكي إلى مستوى قد يتسبب في انغلاق الفرامل الخلفية وذلك نتيجة إجراء الفرملة بقوة، وبالتالي يقوم الصمام بإيقاف حركة السوائل. قد تحتوي السيارات المتطورة أيضًا على أنظمة معقدة مانعة للانغلاق، تستشعر بطرق مختلفة كيفية تباطؤ السيارة وما إذا كانت هناك أي فرامل قد تنقفل.

الالية التي تعمل بها هذه الأنظمة، هي الضغط و الإفلات عن الفرامل بشكل متتالي لمنعها من الانغلاق.

الفرامل المدعمة

تتمتع العديد من السيارات أيضًا بأنظمة مدعمة بالطاقة  لتقليل الجهد المطلوب لتطبيق الفرامل. عادة ما يكون مصدر هذه الطاقة الداعمة هو فرق الضغط الداخلي للنظام عن ضغط الهواء الخارجي. تكون وحدة الدعم هذه على اتصال أنبوبي بالمدخل.

تم تركيب جهاز مدعم يعمل مباشرة بين دواسة الفرامل والأسطوانة الرئيسية. يمكن أن تعمل الدواسة مع الأسطوانة الرئيسية مباشرة بدون المدعم وذلك عند تعطل المدعم  أو إذا كان المحرك مطفئ .

تم تركيب جهاز مدعم يعمل مباشرة بين دواسة الفرامل والأسطوانة الرئيسية. تدفع دواسة الفرامل قضيبًا يدفع بدوره مكبس الأسطوانة الرئيسية. لكن دواسة الفرامل تعمل أيضًا على مجموعة من صمامات الهواء ، وهناك غشاء مطاطي كبير متصل بمكبس الأسطوانة الرئيسية.

عندما يتم رفع الفرامل، يتعرض كلا جانبي الغشاء للهواء. يؤدي الضغط على دواسة الفرامل إلى إغلاق الصمام الذي يربط الجانب الخلفي للغشاء بالمجمع ، ويفتح صمامًا يسمح بدخول الهواء من الخارج. يؤدي الضغط العالي للهواء الخارجي إلى دفع الغشاء للأمام للضغط على مكبس الأسطوانة الرئيسية، وبالتالي يساعد في تطبيق الفرامل.

إذا تم الضغط على الدواسة لدرجة معينة، ولم يزداد الضغط عليها أكثر، فلن يدخل صمام الهواء مزيدًا من الهواء من الخارج، وبالتالي يظل الضغط على الفرامل كما هو. عندما يتم رفع الدواسة، يتم إعادة كشف المساحة الموجودة خلف الغشاء، وبالتالي ينخفض الضغط ويتراجع الغشاء مرة أخرى.

في حالة توقف المدعم بسبب توقف المحرك، على سبيل المثال، تبقى الفرامل تعمل بسبب وجود الارتباط الميكانيكي العادي بين الدواسة والأسطوانة الرئيسية. ولكن حينها يجب تطبيق المزيد من القوة على دواسة الفرامل.

كيف يعمل مدعم الفرامل

تحتوي بعض السيارات على أجهزة دعم الفرامل تعمل بشكل غير مباشر مثبتة في الخطوط الهيدروليكية بين الأسطوانة الرئيسية والمكابح. يمكن تركيب هذه الوحدة في أي مكان في حجرة المحرك بدلاً من الاضطرار إلى وضعها أمام الدواسة مباشرةً. وهي أيضا تعتمد على فرق الضغط لتوفير هذا الدعم. حيث يؤدي الضغط على دواسة الفرامل إلى زيادة الضغط الهيدروليكي في الأسطوانة الرئيسية ، ثم يفتح الصمام ويؤدي إلى تفعيل أجهزة الدعم .

الفرامل القرصية

النوع الأساسي من الفرامل القرصية ، يحوي على زوج واحد من المكابس. و قد يكون هناك أكثر من زوج واحد ، أو قد يكون هناك مكبس واحد يعمل على كلتا الوسادتين، مثل آلية عمل المقص، وذلك من خلال أنواع مختلفة من المسامك المتأرجحة أو المنزلقة .

الفرامل القرصية لها قرص يدور مع العجلة. يتم تطبيق هذا القرص بواسطة مسماك، حيث توجد مكابس هيدروليكية صغيرة تعمل بضغط من الأسطوانة الرئيسية. تضغط المكابس على وسادات الاحتكاك التي تضغط القرص من كل جانب لإبطائه أو إيقافه. تم تصنيع هذه الوسادات بشكل يقوم بتغطية منطقة واسعة من القرص.

قد يكون هناك أكثر من زوج واحد من المكابس، خاصة في المكابح ثنائية الدارة. لتطبيق الفرامل فإن المكابس تتحرك لمسافة صغيرة فقط، وعند رفع الفرامل فإن الوسادات ترتفع بسرعة. عند الضغط على الفرامل، يدفع ضغط السوائل الوسادات على القرص. و عند رفع الفرامل، فإن الوسادات ترتفع بسرعة

تم تصميم الحلقات المطاطية حول المكابس للسماح للمكابس بالانزلاق للأمام تدريجيًا عند تآكل الوسادات، بحيث تظل الفجوة الصغيرة ثابتة ولا تحتاج الفرامل إلى تعديل. تحتوي العديد من السيارات الحديثة على أجهزة استشعار لهذا التآكل مدمجة في الوسادات. عندما يزداد تآكل الوسادات، فإن ذلك يعرّي الأسلاك و يقطع الدارة بواسطة قرص الفرامل، بالتالي يضيء مصباح تحذير على لوحة العدادات.

الفرامل الاسطوانية

الفرامل الأسطوانية ذات الوسادة الأمامية والخلفية  تحتوي على أسطوانة هيدروليكية واحدة فقط؛ بينما تحتوي الفرامل ذات الوسادتين على أسطوانة لكل وسادة يتم تركيبها على العجلات الأمامية.

الفرامل الأسطوانية لها أسطوانة مجوفة تدور مع العجلة. ظهرها المفتوح مغطى بلوح ثابت عليه وسادتا منحنيتان مبطنتان ضد الاحتكاك.

يتم دفع الوسادة للخارج عن طريق الضغط الهيدروليكي , و الذي يحرك المكابس في أسطوانات الفرامل، وبالتالي يتم الضغط على الوسائد في داخل الأسطوانة لإبطائها أو إيقافها. عند الضغط على الفرامل، يتم ضغط الوسادة على الاسطوانة بواسطة مكبسها. تحتوي كل وسادة على محور في أحد طرفيها ومكبس في الطرف الآخر. تحتوي الوسادة الأمامية على مكبس عند الحافة الأمامية بالنسبة للاتجاه الذي تدور فيه الأسطوانة.

دوران الأسطوانة يؤدي إلى شد الوسادة الأمامية بقوة تجاهه عند حصول تماس بينهما ، مما يزيد من ضغط الكبح. تحتوي بعض الاسطوانات على وسادتين رئيسيتين ، ولكل منها أسطوانة هيدروليكية خاصة بها ؛ يحوي البعض الآخر وسادة أمامية   واحدة  و آخرى خلفيًة – مع وجود المحور في المقدمة.

يسمح هذا التصميم بضغط الوسادتين بواسطة أسطوانة واحدة مع وجود مكبس في كل طرف. وهو أبسط ولكنه أقل قوة من نظام الوسادتين الأماميتين ، وعادة ما يتم تركيبه على الفرامل الخلفية. في كلا النوعين ، تقوم النوابض بسحب الوسادة للخلف لمسافة قصيرة عند رفع دواسة الفرامل.

يتم إبقاء مسافة حركة الوسادة قصيرًة  قدر الإمكان بواسطة المنظم . تحتوي الأنظمة القديمة على منظمات يدوية يجب تحريكها من وقت لآخر عند تآكل بطانات الاحتكاك. الفرامل الحديثة تتعدل تلقائيا عن طريق نابض.

قد تتلاشى الفرامل الأسطوانية إذا تم تطبيقها بشكل متكرر في غضون فترة زمنية قصيرة – حيث ترتفع درجة حرارتها وتفقد كفاءتها إلى حين تبريدها مرة أخرى. تعتبر الفرامل  القرصية ، بهيكلها الأكثر انفتاحًا ، أقل عرضة للتلاشي.

الفرامل اليدوية

تعمل فرامل اليدوية على الوسادة عن طريق نظام ميكانيكي منفصل عن الأسطوانة الهيدروليكية ، ويتكون من رافعة وذراع في أسطوانة الفرامل ؛ يتم تشغيلها بواسطة كابل ممتد من ساعد الفرامل اليدوية من  داخل السيارة.

بصرف النظر عن نظام الكبح الهيدروليكي ، تحتوي جميع السيارات على فرامل يدوية ميكانيكية تعمل على عجلتين من العجلات الاربع – وعادة ما تكون العجلات الخلفية. توفر الفرامل اليدوية فرملة محدودة، تساعد  في حالة تعطل النظام الهيدروليكي تمامًا ، ولكن الغرض الرئيسي منها هو استخدامها  للفرملة  عند ركن السيارة جانبا.

يسحب ذراع الفرامل اليدوية  كبلًا أو زوجًا من الكابلات المرتبطة بالفرامل عن طريق مجموعة من الروافع الصغيرة والبكرات والموجهات التي تختلف تفاصيلها اختلافًا كبيرًا من سيارة إلى أخرى. هناك وسادة على ذراع الفرامل اليدوية تضغط على العجلات  بمجرد الضغط على دواسة  الفرامل . يقوم زر الضغط بفك ارتباط المزلاج وتحرير الذراع . في المكابح الأسطوانية ، تضغط الفرامل اليدوية الوسائد على الأسطوانات.

المصدر
howacarworks.com

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى