تمتلك السيارات الحديثة نظام فرامل هيدروليكي يعمل على أربع عجلات، وقد تكون الفرامل من نوع القرص أو من نوع الطارة (الفرامل الطبليَّة).
للفرامل الأمامية دورًا أكبر في إيقاف السيارة عن الفرامل الخلفية، لأن الكبح يعمل على إلقاء وزن السيارة بأكمله على العجلات الأمامية.
تمتلك العديد من السيارات فرامل الأقراص على العجلات الأمامية لأنها أكثر كفاءة، وفرامل الطارة على العجلات الخلفية.
عادة ما نجد الفرامل القرصية تُستخدم في السيارات مرتفعة الثمن أو صاحبة الأعلى أداءً، أما الفرامل الطارة فنجدها تُستخدم في السيارات الصغيرة القديمة.
نظام فرامل ثنائي الدائرة
نظام فرامل نموذجي ثنائي الدائرة، كل دائرة تعمل على كلتا العجلتين الأماميتين وواحدة خلفية. عند الضغط على دواسة الفرامل يتحرك السائل الهيدروليكي من الأسطوانة الرئيسية خلال أنابيب الفرامل حتى يصل للأسطوانة الفرعية عند العجلات، لدى الأسطوانة الرئيسية خزان حتى يجعلها دومًا ممتلئة.
دورة هيدروليك الفرامل
الأسطوانات الرئيسية والفرعية
حينما نضغط على دواسة الفرامل فإنها تسحب مكبس الأسطوانة الرئيسية، تاركة سائل الهيدروليك يندفع نحو الأنبوب.
ينتقل سائل الهيدروليك للأسطوانات الفرعية لكل عجلة فيدفع المكابس للضغط عموديًا على الأقراص ليظهر تأثير الكبح.
يوِّزع ضغط الفرامل نفسه بالتساوي على النظام بأكمله.
مجموع مساحات أسطح المكابس في الأسطوانات الفرعية أكبر من تلك الموجودة في الأسطوانة الرئيسية، لذلك فيجب على المكبس الرئيسي أن يتحرك عدة إنشات حتى تتحرك مكابس الأسطوانات الفرعية نسبة صغيرة من الإنش الواحد التي تؤدي بدورها عمل الفرامل.
ذلك التنظيم يُتيح للفرامل أن تؤثر بقوة كبيرة على العجلات، بنفس تلك الطريقة التي تُستخدم فيها الرافعة ذات اليد الطويلة لتُسهِّل رفع الأشياء الثقيلة لمسافات قصيرة.
معظم السيارات الحديثة تمتلك دائرتين للهيدروليك، مع أسطوانتين رئيسيتين بالتزامن، حتى إذا توقفت إحداهما عن العمل تحل الأخرى محلها.
أحيانًا تخدم دائرة فرامل عجلتي المقدمة والأخرى تخدم فرامل العجلتين الخلفيتين، أو كل دائرة تخدم فرامل عجلتي المقدمة وواحدة من العجلتين الخلفيتين، أو تخدم دائرة فرامل العجلات الأربعة والأخرى تخدم فرامل العجلتين الأماميتين.
في حالة استخدام تأثير الكبح الشديد، فهناك المزيد من الوزن الذي يجعل العجلات الخلفية تنغلق، فقد يؤدي إلى الانزلاق الخطر.
لذلك السبب تتعمد شركات صناعة السيارات بجعل الفرامل الخلفية أقل قوة من الفرامل الأمامية.
معظم السيارات الحديثة الآن لديها صمام الحد من الضغط يعمل كحساس للحمل الزائد، يُغلق هذا الصمام حينما تُزيد الفرامل القوية من ضغط الهيدروليك مما يعمل على حماية الفرامل الخلفية من الانغلاق، فيمنع انتقال سائل الهيدروليك لفرامل العجلتين الخلفيتين.
السيارات الحديثة قد تمتلك أنظمة مانعة للغلق (ABS) معقدة تستشعر بطُرق مختلفة الطريقة التي تتباطأ بها السيارة وتُحدد أي العجلات التي تنغلق.
مثل هذه الأنظمة تعمل على تقطيع الضغط على المكابح بصورة متتالية بسرعة كبيرة لتمنعها من الانغلاق.
الفرامل بمساعدة طاقة إضافية
العديد من السيارات لديها مصدر طاقة إضافي مُساعد ليقلل من المجهود اللازم لاستخدام الفرامل.
غالبًا ما يكون مصدر هذه الطاقة هو الفرق في الضغط بين تفريغ الضغط الجزئي عند (مجمع السحب – manifold) والهواء الخارجي.
وحدة ( المؤازر – servo) هي المسؤولة عن توفير الطاقة المُساعدة تتصل بمجمع السحب عن طريق أنبوب.
وحدة مؤازر تعمل بصورة مباشرة مُثبتة بين دواسة الفرامل والأسطوانة الرئيسية. الدواسة يمكنها أن تحرك المكبس داخل الأسطوانة الرئيسية مباشرة في حال توقف وحدة المؤازر أو توقف محرك السيارة.
وحدة المؤازر تعمل بصورة مباشرة مُثبتة بين دواسة الفرامل والأسطوانة الرئيسية.
دواسة الفرامل تدفع أحد الأعمدة (وصلة ميكانيكية) الذي يقوم بدوره في دفع مكبس الأسطوانة الرئيسية.
بالإضافة إلى أن دواسة الفرامل تعمل على عدد من صمامات الهواء أيضًا، وهناك أيضًا غشاء مطاطي كبير يتصل بمكبس الأسطوانة الرئيسية.
حينما يتوقف السائق عن استخدام الفرامل، كلا الجانبين للغشاء المطاطي يتعرضان لتفريغ الضغط من مجمع السحب.
حينما يضغط السائق على دواسة الفرامل ينغلق الصمام الواصل بين مجمع السحب والجهة الخلفية من الغشاء المطاطي ويفتح صمام آخر يسمح للهواء الخارجي بالدخول.
الضغط العالي نسبيًا الآتي من الهواء الخارجي يضغط الغشاء المطاطي للأمام الذي يدفع بدوره مكبس الأسطوانة الرئيسية وبالتالي يُقلل من المجهود اللازم لتحريك مكبس الأسطوانة الرئيسية.
إذا توقفت دواسة الفرامل عند مشوار مُعين فيتوقف الصمام الهوائي عن السماح بدخول المزيد من الهواء الخارجي، بالتالي يظل الضغط على الفرامل ثابتًا.
وحينما يرفع السائق قدمه من على دواسة الفرامل فإن المساحة الموجودة خلف الغشاء المطاطي تفتح مرة أخرى لمجمع السحب فيتلاشى الضغط مرة أخرى ويعود الغشاء للخلف مرة أخرى.
إذا توقف تفريغ الضغط بسبب توقف المحرك فإن الفرامل تظل تعمل بشكل طبيعي لأن هناك الوصلات الميكانيكية الواصلة بين دواسة الفرامل ومكبس الأسطوانة الرئيسية، ولكن سيحتاج السائق إلى الضغط بقوة أكبر على دواسة الفرامل نتيجة لتوقف وحدة المؤازر عن العمل.
دواسة الفرامل غير مضغوطة – كلا الجانبين من الغشاء المطاطي تحت تأثير تفريغ الضغط
عند استخدام الفرامل يُسمح للهواء بالدخول خلف الغشاء، مما يجعله يتحرك باتجاه الأسطوانة
بعض السيارات لديها وحدة مؤازر لا تعمل بصورة مباشرة مع دواسة الفرامل، يتم تركيبها على وصلات الهيدروليك بين الأسطوانة الرئيسية والفرامل.
مثل هذه الوحدات يُمكن أن يتم تركيبها في أي مكان بحجرة المحرك ولا يُشترط أن تكون مباشرة خلف دواسة الفرامل.
تعتمد أيضًا على تفريغ الضغط الخاص بمجمع السحب الذي يوفر القدرة على تكبير القوة المؤثرة على الفرامل.
عند الضغط على دواسة الفرامل يتم بناء ضغط هيدروليك من الأسطوانة الرئيسية، يفتح صمام يسمح لتفريغ الضغط الخاص بالمؤازر بالعمل.
الفرامل القرصية
الفرامل القرصية
النوع الأساسي للفرامل القرصية مع زوج من المكابس. في بعض الأحيان قد يكون أكثر من زوج، أو مكبس واحد يعمل مع كلا البطانتين مثل آلية القص في الأنواع المختلفة من الفكوك سواء كانت المنزلقة أو المتأرجحة.
الفرامل القرصية لديها قرص يدور مع دوران العجل.
يتم إبطاء حركة القرص عن طريق الفك الذي يحتوي على مكابس هيدروليك صغيرة تعمل بالضغط الآتي من الأسطوانة الرئيسية.
هذه المكابس تضغط على بطانات الاحتكاك التي تحتك مع القرص من كل جانب لإبطائه أو جعله يتوقف.
تم تصميم البطانات لتغطي قطاع واسع من القرص.
قد يكون هناك أكثر من زوج من المكابس خاصة في أنظمة الفرامل ذات الدائرتين.
يتحرك المكبس مسافة صغيرة جدًا حتى يحتك مع القرص، وحينما تتوقف الفرامل تبتعد بقدر ضئيل عن القرص مرة أخرى.
لا يوجد نابض رجوع لبطانات الاحتكاك تلك.
الفرامل الطارة
الفرامل الطارة
فرامل طبلية بأحذية فرامل أمامية وخلفية، لديها أسطوانة هيدروليكية واحدة، الفرامل التي لديها حذائين فرامل أماميين تمتلك اسطوانة هيدروليكية لكل حذاء وتكون مثبتة مع العجل الأمامي في كل أنظمة الفرامل الطارة.
الفرامل الطارة عبارة عن طبلة مجوفة تدور مع العجل.
فتحتها الخلفية مغطاة بغطاء خلفي مُركبٌ عليه حذائين منحنيين يحملان بطانات احتكاك.
تفتح تلك الأحذية للخارج بقوة ضغط الهيدروليك المكابس الموجودة في اسطوانات فرامل العجل، فتضغط على البطانات التي بدورها تضغط على داخل الطبلة فتُبطئ من حركتها أو توقفها.
كل حذاء فرامل لديه محور عند أحد طرفيه ومكبس عند الطرف الآخر.
حذاء المقدمة لديه المكبس عند حافته الأمامية نسبة لاتجاه دوران العجل. دوران طارة الفرامل يسحب حذاء الفرامل الأمامي في عكس اتجاهه حينما يحدث الاحتكاك بينهما فينتج عن ذلك التباطؤ أو التوقف الكامل للعجلة.
يوجد نابض للرجوع أيضًا يعمل على رجوع أحذية الفرامل مكانها عند التوقف عن الضغط على الفرامل.
تتم مراعاة أن يكون مشوار الحذاء حتى احتكاكه بالطارة الداخلية أقصر ما يُمكن عن طريق مصحح.
في الأنواع القديمة يوجد مصححات يدوية يحتاج المستخدم إلى إعادة ضبط المسافة بين الحذاء والطارة كل فترة معينة كلما تآكلت البطانة أسفل الحذاء.
أما الأنواع الحديثة فلديها مصحح أوتوماتيكي لا يحتاج للضبط يدويًا.
قد تضعف فرامل الطارة إذا تم استخدامها مرات كثيرة بسرعة في وقت قصير، فينتج عن ذلك ارتفاع درجة الحرارة وتفقد كفاءتها ولا تستعيدها مرة أخرى إلا حينما تبرد.
أما فرامل الأقراص فعلى الرغم من تصميمها المفتوح إلا أنها أقل عرضة لفقد كفاءتها سريعًا.
الفرامل اليدوية
آلية الفرامل اليدوية
الفرامل اليدوية تؤثر مباشرة على أحذية الفرامل عن طريق وسائل وأنظمة ميكانيكية، منفصلة عن الأسطوانة الهيدروليكية، تتكون من رافع وذراع في طارة الفرامل. يتم تشغيلها عن طريق سلك معدني موصول برافع الفرامل اليدوية داخل السيارة.
بعيدًا عن نظام الفرامل الهيدروليكي، فإن جميع السيارات لديها فرامل يدوية ميكانيكية تؤثر مباشرة على عجلتين غالبًا ما يكونا العجلتين الخلفيتين.
تُعطي الفرامل اليدوية كبحًا محدودًا إذا توقف نظام الفرامل الهيدروليكي عن العمل تمامًا.
ولكن عملها الأساسي هو كفرامل انتظار فقط.
تسحب رافعة الفرامل اليدوية السلك المعدني أو زوجًا من الأسلاك المعدنية متصلة بالفرامل عن طريق روافع أخرى صغيرة وبكرات وفتحات موجهة، تختلف التفاصيل بشكل كبير من سيارة لأخرى.
السّقاطة الموجودة في الفرامل اليدوية تعمل على إبقاء تأثير الفرامل مستمرًا في حال استمرار استخدام الفرامل اليدوية، هناك زر عند الضغط عليه تتحرر الرافعة وتتحرر الفرامل من عملها.
تعمل الفرامل اليدوية في فرامل الطارة على ضغط بطانات الاحتكاك ضد الطارة من الداخل.
فرامل الأقراص لديها تصميم للفرامل اليدوية مشابه أيضًا، ولكن لصعوبة وضع التوصيلات للفك المُدمج مع فرامل الأقراص، قد يوجد بطانات احتكاك منفصلة بالكامل خاصة بالفرامل اليدوية لكل قرص من الأقراص.
- ترجمة: محمد خالد عبدالرحمن
- تدقيق: رؤى درخباني
- تحرير:عيسى هزيم
- المصدر
