سیلندر اصلی ترمز خودرو

عملکرد، وظایف و اجزای کلیدی

سیلندر اصلی ترمز خودرو که با نام‌های مستر سیلندر و پمپ ترمز نیز شناخته می‌شود، قطعه‌ای در سیستم ترمز هیدرولیکی است که نیروی وارده به پدال ترمز توسط پای راننده را به فشار هیدرولیکی تبدیل کرده و این فشار را از طریق مایع هیدرولیک ترمز (روغن ترمز) به مدارهای ترمز چرخ‌ها منتقل می‌کند. این فشار در نهایت از طریق تماس لنت با دیسک یا کاسه چرخ به نیروی اصطکاک و گرما تبدیل شده و باعث کاهش سرعت یا توقف خودرو می‌شود.

سیلندر اصلی ترمز در دو نوع تک‌مداری و دو‌مداری ساخته می‌شود. نوع تک‌مداری به دلیل ایمنی پایین منسوخ شده و امروزه در اکثر خودروها از سیلندر هیدرولیک دو‌مداری با آرایش ضربدری استفاده می‌شود تا در صورت نشتی یکی از مدارها، مدار دیگر همچنان عملکرد ترمزگیری را حفظ کند.

عملکرد سیستم ترمز خودرو

باتوجه‌به شکل شماره 2 که مربوط به سیستم ترمز دو مداری است، نیروی وارد شده به پدال ترمز به میله فشاری وارد و این میله پیستون شماره 1 را به جلو حرکت می‌دهد. با حرکت این پیستون فنر فشرده می‌گردد و پیستون شماره 2 نیز شروع به حرکت می‌نماید. زمانی که فشار جلوی پیستون‌ها به مقدار معینی که توسط سوپاپ کنترل فشار تعیین می‌شود مایع هیدرولیک ترمز به مدار ارسال می‌گردد و باعث آغاز عملیات کاهش سرعت خودرو می‌گردد.

شکل 1- سیلندر اصلی ترمز خودرو

برای آشنایی دقیق و تخصصی‌تر با سیستم ترمز پیشنهاد میکنیم حتما مقاله انواع سیستم ترمز خودرو را مطالعه نمایید

اجزا سیلندر اصلی ترمز خودرو

1: میله فشاری 2:پیستون اولیه 3:لاستیک آب‌بندی 4:خار فنری 5:واشر آب‌بندی 6: لاستیک تشتکی مدار اول 7: فنر برگشت 8: مجرای تغذیه مدار اول 9: مجرای جبران‌کننده مدار اول 10: لاستیک آب‌بندی 11: پیستون ثانویه 12:لاستیک تشتکی پیستون ثانویه 13: بدنه 14: فنر برگشت 15: مجرای تغذیه 16: مجرای جبران‌کننده 17: مدار ثانویه 18: مخزن ذخیره مایع هیدرولیک ترمز 19:مدار اولیه
شکل 2: اجزا سیلندر اصلی ترمز دو مداری

میله فشاری

این میله رابط بین پدال ترمز و سیلندر اصلی بوده و نیروی خروجی از پدال ترمز را به پیستون شماره ۱ وارد می‌نماید.

پیستون‌ ها

وظیفه پیستون‌ها تبدیل نیروی مکانیکی پدال ترمز به فشار هیدرولیکی است.
برای کسب اطلاعات تخصصی‌تر درباره پیستون پیشنهاد میکنیم حتما مقاله پیستون خودرو: عملکرد، علائم خرابی و نکات مهم تعمیر را مطالعه کنید.

تشتکی‌های عقب و جلو

دو عدد لاستیک تشتکی در جلوی پیستون‌ها قرار گرفته‌اند که در هنگام حرکت روبه‌جلوی پیستون‌ها مایع هیدرولیک ترمز به لبه‌های نازک آنها فشار وارد کرده و موجب چسبیدن لبه‌ها به دیواره داخلی سیلندر اصلی شده و از نشت روغن به پشت سیلندر جلوگیری می‌نماید و در نتیجه مایع هیدرولیک ترمز تحت‌فشار قرار می‌گیرد و به مدار سیستم ترمز ارسال می‌گردد.

فنر برگردان پیستون

این فنرها پس از رهاکردن پدال ترمز توسط راننده پیستون‌ها را به موقعیت اولیه خود بر می‌گردانند.

سوپاپ کنترل فشار

در انتهای سیلندر اصلی ترمز و یا در ابتدای سیلندر چرخ‌ها سوپاپ کنترل فشار نصب می‌شود. این سوپاپ دو وظیفه مهم را به عهده دارد. یک عبور مایع هیدرولیک ترمزی که تحت‌فشار قرار گرفته برای آغاز ترمزگیری در سیستم ترمز و دوم در زمان رهاکردن پدال ترمز این سوپاپ از برگشت کامل مایع هیدرولیک ترمز به مخزن به‌منظور کاهش تأخیر زمانی در شروع ترمزگیری جلوگیری می‌نماید. این سوپاپ مدارات ترمز را با فشار معینی پر از مایع هیدرولیک نگه می‌دارد تا سرعت عمل سیستم افزایش یابد و از نفوذ هوا به مدارات روغن ممانعت شود.

بدنه و بور سیلندر (بوش سیلندر)

بدنه سیلندر اصلی معمولاً از چدن یا آلومینیوم ساخته می‌شود و در مرکز آن یک مجرای استوانه‌ای دقیق به نام بور یا بوش سیلندر تعبیه شده که پیستون‌های اولیه و ثانویه درون آن حرکت می‌کنند. قطر این بور یکی از مهم‌ترین پارامترهای طراحی سیلندر اصلی است که در بخش بعد به تاثیر آن بر احساس پدال ترمز می‌پردازیم.

مجاری تغذیه و جبران‌کننده

مخزن مایع هیدرولیک ترمز (مخزن روغن ترمز)

این مخزن در بالای سیلندر اصلی ترمز قرار گرفته و مایع هیدرولیک ترمز موردنیاز عملکرد سیستم ترمز را در خود ذخیره می‌نماید.

تفاوت سیلندر اصلی ترمز دیسکی و کاسه‌ای؛ بور و سوپاپ‌ها

قطر بور سیلندر اصلی ترمز تاثیر مستقیمی بر احساس و کورس پدال ترمز دارد. هرچه قطر بور کوچک‌تر باشد، با نیروی یکسان پای راننده فشار هیدرولیکی بیشتری در مدار ایجاد می‌شود، اما در عوض کورس پدال بلندتر و احساس آن نرم‌تر خواهد بود. در مقابل، بور بزرگ‌تر پدالی کوتاه‌تر و سفت‌تر می‌دهد ولی به نیروی پای بیشتری برای دستیابی به همان فشار نیاز دارد. به همین دلیل، در تبدیل سیستم ترمز کاسه‌ای به دیسکی یا در تیونینگ سیستم ترمز، انتخاب قطر بور مناسب سیلندر اصلی باید متناسب با قطر پیستون کالیپرها و نسبت اهرمی پدال تنظیم شود.

در بخش «سوپاپ کنترل فشار» به سوپاپی اشاره شد که فشار باقیمانده‌ای در مدار حفظ می‌کند؛ این سوپاپ که به آن سوپاپ فشار باقیمانده نیز گفته می‌شود، بیشتر در سیستم‌های ترمز کاسه‌ای کاربرد دارد. اما از آنجا که در ترمز دیسکی فاصله لنت تا دیسک بیشتر از فاصله کفشک تا کاسه در ترمز کاسه‌ای است، سیلندرهای اصلی طراحی‌شده برای ترمز دیسکی معمولاً به سوپاپ دیگری به نام سوپاپ کوییک‌تیک‌آپ مجهزند.

این سوپاپ در همان ابتدای فشار دادن پدال، حجم زیادی از روغن ترمز را سریع به سمت کالیپرها می‌فرستد تا فاصله لنت و دیسک به‌سرعت جمع شود؛ سپس با تماس لنت و دیسک، فشار واقعی هیدرولیکی ساخته می‌شود. این طراحی باعث می‌شود پدال ترمز در همان ابتدای مسیر واکنش نشان دهد و کورس اضافی احساس نشود.

عملکرد سیلندر اصلی ترمز خودرو

حالت آزاد (عدم ترمزگیری)

در این حالت میله فشاری در ابتدای کورس خود قرار دارد و پیستون‌های اولیه و ثانویه نیز تحت‌تأثیر نیروی فنرهای برگشت دهنده در ابتدای کورس خود هستند. در این حالت ارتباط بین جلوی پیستون اولیه و ثانویه با مخزن ذخیره از طریق مجرای جبران‌کننده برقرار است.

شکل 3- سیلندر اصلی ترمز در حالت آزاد

حالت ترمزگیری

با اعمال نیرو به پدال ترمز و شروع فرایند ترمزگیری میله فشاری به سمت چپ حرکت کرده و موجب جابه‌جایی پیستون اولیه می‌شود. این عمل موجب افزایش فشار هیدرولیک در جلوی پیستون اولیه شده و این فشار به پیستون ثانویه نیز اعمال می‌گردد. با ادامه حرکت پیستون‌ها مجرای جبران‌کننده مسدود و فشار جلوی پیستون‌ها افزایش و در نتیجه فشار هیدرولیک ترمز به سیلندر چرخ‌ها ارسال می‌گردد.

1:مجرای جبران‌کننده اولیه (مسدود) 2:افزایش فشار در جلوی پیستون اولیه 3: مجرای جبران‌کننده ثانویه (مسدود) 4: خروجی به کالیپرهای ترمز مدار 1 ترمز 5: خروجی به کالیپرهای ترمز مدار 2 ترمز
شکل 4- سیلندر اصلی در حالت ترمزگیری

حالت آزادسازی

پس از رها شدن پدال ترمز، پیستون‌های سیلندر اصلی در اثر نیروی فنر و مایع هیدرولیک تحت‌فشار در لوله‌ها به‌طرف چپ حرکت می‌کند. باتوجه‌به حرکت سریع پیستون‌ها به سمت عقب اعمال زیر صورت می‌پذیرد:
به‌منظور بازگشت سریع پیستون‌های سیلندر اصلی به موقعیت اولیه و الزام در سریع پرشدن جلوی آنها از مایع هیدرولیک ترمز به‌منظور آماده‌شدن برای ترمزگیری بعدی، از مجرای انتقال و آماده‌سازی مجدد استفاده می‌شود. به این صورت که با بازگشت سریع پیستون‌های سیلندر اصلی، فشار جلوی آنها کاهش می‌یابد.

این موضوع سبب می‌شود که لبه‌های لاستیک تشتکی اصلی پیستون اولیه جمع شود و مقداری مایع هیدرولیک ترمز از مخزن ذخیره و از طریق مجرای تغذیه به جلوی لاستیک تشتکی منتقل شود. این امر باعث می‌شود که در زمان کوتاهی، جلوی پیستون‌های سیلندر اصلی با مایع هیدرولیک ترمز پر شود و درصورتی‌که راننده به ترمزگیری مجدد در زمان کوتاهی پس از ترمزگیری اول نیاز داشته باشد، خللی در عملکرد سیستم ترمز ایجاد نگردد.

حالت نشتی در مدار اولیه:

هرگاه در مدار اولیه نشتی وجود داشته باشد به دلیل کاهش فشار جلوی پیستون اولیه در هنگام ترمزگیری، پیستون اولیه تحت‌تأثیر نیروی میله انتقال نیرو به سمت چپ حرکت کرده و به پیستون ثانویه تکیه می‌کند تا منجر به حرکت پیستون ثانویه شود. ازاین‌رو در این حالت فشار در مدار ثانویه افزایش‌یافته و این مدار در حین ترمزگیری عمل می‌نماید.

1: حرکت پیستون اولیه تا انتهای کورس خود و افزایش فشار در جلوی پیستون ثانویه
شکل 5- نشتی در مدار اولیه سیلندر اصلی ترمز خودرو

حالت نشتی در مدار ثانویه:

1:افزایش فشار در مدار اولیه 2:حرکت پیستون ثانویه تا انتهای کورس 3:عدم افزایش فشار مایع هیدرولیک ترمز
شکل 6- نشتی در مدار ثانویه سیلندر اصلی ترمز خودرو

هرگاه در مدار ثانویه، نشتی وجود داشته باشد، با حرکت پیستون اولیه به سمت چپ، پیستون ثانویه تا انتهای کورس خود به سمت چپ حرکت می‌کند. تا به انتهای سیلندر اصلی تکیه کند در این حالت با ادامه حرکت پیستون اولیه فشار هیدرولیک در مدار اولیه افزایش می‌یابد تا عمل ترمزگیری در این مدار به‌درستی صورت پذیرد.