قائمة المحتويات
نظام الفرامل في السيارة (Car Brake System) هو نظام متكامل ومستقل نوعاً ما عن عدد كبير من الأنظمة التي تعمل بها المركبات. يعمل هذا النظام وفق مبادئ الهندسة الميكانيكية وخصوصاً ميكانيك السوائل (الهيدروليك) ويحتوي على عدد كبير جداً من القطع الميكانيكية التي تضمن عمله بالشكل الأمثل. لكن عزيزي القارئ كيف تعمل هذه المكابح؟ وكيف يقوم سيرفو الفرامل بتضخيم الجهد المبذول على دواسة الفرامل وإيصاله إلى العجلات الأربعة لإيقاف كتلة معدنية ضخمة بحجم سيارتك؟ وما هو دور الفرامل القرصية Disk Brakes وكذلك الفرامل الأسطوانية Drum Brakes في إيقاف كل من الإطارات الأمامية والخلفية؟
ما أهمية نظام الفرامل في السيارة؟
نظام الفرامل في السيارة هو أهم نظام ضمن السيارة على الإطلاق. مهمته تخفيف سرعة المركبة تدريجياً حتى إيقافها ما يعني حماية جميع من بداخلها من آثار الاصطدام مهما تنوعت شدتها من خفيفة إلى قاتلة. وكذلك حماية جميع المارة، والحيلولة دون تعرضهم للموت أو الإصابات بشتى أنواعها. بالإضافة إلى حماية المركبة ذاتها، وحماية مختلف الممتلكات الخاصة والعامة.
أهم الأجزاء الرئيسية لنظام المكابح في السيارة
نظام الفرامل في السيارة يتألف من عدد كبير من القطع الميكانيكية. تتلخص العناصر الرئيسية لهذا النظام في ما يلي:
- دواسة الفرامل Brake Pedal.
- سيرفو الفرامل Vacuum Booster.
- خزان السائل Fluid Reservoir.
- الأسطوانة الرئيسية Master Cylinder:
تحتوي بداخلها على مكبس Piston ونابض Spring. بالإضافة إلى صمامان أحدهما رئيسي Master Valve والآخر ثانوي Slave Valve. - خطوط السائل Fluid Lines:
هي القنوات التي يتدفق عبرها الزيت الهيدروليكي أو زيت الفرامل.
- أقمشة الفرامل Brake Pads.
- أحذية الفرامل Brake Shoes.
“اقرأ أيضاً: تكييف الهواء في السيارة: شرح مبدأ عمل النظام ومكوناته“
مبدأ عمل نظام الفرامل في السيارة
نظام الفرامل في السيارة (Car Brake System) يشبه في مبدأ عمله عموماً مبدأ عمل المكابح في الدراجات الهوائية، فهي تنشئ قوة احتكاكية مع الإطارات تؤدي إلى إبطائها أو إيقافها. إلا أن نظام المكابح في السيارة يعتمد على علم ميكانيك السوائل (الهيدروليك)، وتحديداُ على قانون باسكال الذي ينص على أن: الضغط الواقع على أي جزء من سائل محصور في وعاء مغلق ينتقل بكامله وبانتظام إلى جميع أجزاء السائل، ويعمل في كافة الاتجاهات.
وبالتالي يعتبر السائل الهيدروليكي أو بتعبير أدق الزيت الهيدروليكي الغير قابل للانضغاط incompressible fluid القلب النابض لتشغيل دائرة الفرامل في السيارة. وبتطبيق هذا القانون على دائرة المكابح هذه فإن الضغط الواصل إلى خزان السائل سينتقل بشكل متساوي إلى الفرامل في الإطارات الأربعة.
لكن ما هو دور كل جزء من أجزاء نظام المكابح في السيارة حتى يعمل هذا النظام بشكل متكامل؟
دواسة الفرامل Brake Pedal
عند الضغط على دواسة الفرامل تتولد قوة ضاغطة تؤدي إلى تحريك ذراع ميكانيكي. يتصل هذا الذراع بدواسة الفرامل Pedal من جهة وبسيرفو الفرامل Vacuum Booster من جهة أخرى. لذا تنحصر وظيفة دواسة الفرامل في نقل الطاقة الميكانيكية من قدم السائق إلى سيرفو الفرامل.
“اقرأ أيضاً: فينوتشيا ستار موديل 2022؛ أسعار السيارة الجديدة Venucia Star“
سيرفو الفرامل Vacuum Booster: أقسامه وكيفية عمله
سيرفو الفرامل
يعتبر سيرفو الفرامل الحصان الأسود في منظومة عمل نظام الفرامل في السيارة لأنه يجعل عملية الفرملة أكثر مرونة وأسرع استجابة عبر مضاعفة القوة الميكانيكية الضاغطة الواصلة إليه والناشئة من قدم السائق.
لنتعرف على أقسام سيرفو الفرامل:
- حجرة رئيسية.
- يتوسط هذه الحجرة حجاب حاجز يقسمها إلى نصفين أيمن وأيسر.
- تتصل الحجرة المذكورة مع مجاري سحب الهواء الخاصة بالمحرك.
- صمامان.
- الصمام الأول يتصل بنصف الحجرة الرئيسية الأيمن.
- الصمام الثاني بنصف الحجرة الرئيسية الأيسر.
أما كيفية عمل هذا السيرفو فتتم على النحو الآتي:
- يقوم المحرك بسحب الهواء من كامل الحجرة الرئيسية عبر مجاري السحب. وينتج عن ذلك حدوث تخلخل في الهواء على جانبي الحجاب الحاجز.
- عندما تتم عملية الضغط على دواسة الفرامل، وبالتالي تحريك الذراع المتصلة بسيرفو الفرامل، يتحرك عمود المكبس داخله ليفتح صمام الهواء في النصف الأيمن منه ليسمح بدخول الهواء وتعرضه للضغط الجوي الخارجي، بينما يغلق صمام الهواء في النصف الأيسر. وبالتالي تنحصر فيه خلخلة الهواء، أي يصبح ضغط الهواء في النصف الأيمن أعلى منه في النصف الأيسر.
- يتسبب فارق الضغط بين الجانبين الأيمن والأيسر في تحرك الحجاب الحاجز نحو الأيسر دافعاً معه صفيحة معدنية مثبتة على عمود المكبس بعكس اتجاه قوة النابض Spring Force. ليقوم المكبس Piston بفتح كل من الصمام الرئيسي والصمام الثانوي في الأسطوانة الرئيسية Master Cylinder.
وتجدر الإشارة إلى أن سيرفو الفرامل Vacuum Booster يعمل وفق مبدأ هوائي أو كهربائي أو هيدروليكي.
الأسطوانة الرئيسية Master Cylinder
تتجلى أهمية الأسطوانة الرئيسية في بناء نظام مكابح آمن، إذ يشكل كل من الصمام الرئيسي والصمام الثانوي في هذه الأسطوانة نقطة بداية لنظام فرملي فرعي مستقل. وذلك لأنهما منفصلان عن بعضهما تماماً رغم عملهما المتزامن.
يتم تطبيق هذين النظامين على الإطارات الأربعة، إما بشكل متصالب أي أحدهما على الإطار الأمامي الأيمن مع الإطار الخلفي الأيسر، أما الآخر فيتم تطبيقه على الإطار الأمامي الأيسر مع الإطار الخلفي الأيمن، وذلك بالنسبة للسيارات التي تعمل بالدفع الأمامي. أما تلك التي تعمل بالدفع الخلفي فيتم تطبيق أحد هذه الأنظمة الفرملية على العجلات الأمامية بينما يتم تطبيق الآخر على العجلات الخلفية.
وتكمن الغاية من هذه الأنظمة الفرملية الفرعية التي تشكل نواة لبناء نظام الفرامل في السيارة أنه لو تلف أحدهما وتوقف عن العمل فسيبقى الآخر في حالة عمل، وبالتالي حماية دائرة الفرامل واستمرارية عملها.
أقمشة الفرامل ودورها في تفعيل الفرامل القرصية
الفرامل القرصية
تشكل أقمشة الفرامل Brake Pads العنصر الفعال في إيقاف العجلات الأمامية، إذ تتم فرملتها وفق نظام فرملة يسمى الفرامل القرصية. تتواجد هذه الأقمشة داخل جسم معدني يسمى السرج Caliper يتم تثبته على قرص معدني دوار Rotor. يقوم الدوار Rotor بنقل الحركة الدورانية الى العجلات الأمامية المثبتة عليه.
تعمل الفرامل القرصية كما يلي:
بعد فتح كل من الصمامين الرئيسي والثانوي في الأسطوانة الرئيسية، يتدفق زيت الفرامل تحت الضغط من خزان السائل Fluid Reservoir عبر خطوط أو قنوات السائل Fluid Lines. وعند وصول هذا الزيت إلى داخل السرج Caliper، تتحرك أقمشة الفرامل داخله نحو الداخل باتجاه الدوار المتحرك Rotor.
عندما يحدث التلامس بين هذا الدوار Rotor وبين أحذية الفرامل Brake Pads تتولد قوة احتكاك تعمل على إبطاء سرعته، حتى يتم إيقاف حركته بشكل نهائي. وبالتالي تتوقف الإطارات الأمامية المثبتة عليه. والتي بدورها تحتك مع الطريق لتتحول الطاقة فيها من حركية إلى حرارية.
أحذية الفرامل وتأثيرها على الفرامل الأسطوانية
الفرامل الأسطوانية
وبشكل مشابه لأقمشة الفرامل Brake Shoes ودورها في إيقاف العجلات الأمامية, تعتبر أحذية الفرامل Brake Shoes الجزء الحيوي في عملية إيقاف الإطارات الخلفية. إذ تتم هذه العملية وفق نظام فرملي يدعى الفرامل الأسطوانية. وفيه يتم تركيب الإطارات الخلفية على قرص معدني يسمى أسطوانة العجلة Brake Drum. ويتواجد داخلها اثنان من أحذية الفرامل يفصل بينهما Wheel Cylinder.
تعمل الفرامل الأسطوانية Drum Brake بالطريقة الآتية:
بعد تدفق الزيت المضغوط من خزان السائل Fluid Reservoir عبر الأنابيب يصل إلى Wheel Cylinder، حيث يتسبب زيت الفرامل في تحرك المكبس داخل Wheel Cylinder نحو الخارج، مما يؤدي إلى دفع أحذية الفرامل Brake Shoes باتجاه إسطوانة العجلة Brake Drum حتى تتلامس معها. وفي تلك اللحظة تنشأ قوة احتكاكية تعمل على إبطاء أسطوانة العجلة تدريجياً حتى تتوقف بالكامل. وبالتالي توقف الإطارات الخلفية المثبتة عليها، والتي بدورها أيضاً تحتك مع الطريق لتتحول الطاقة (energy) كما في الإطارات الأمامية من حركية إلى حرارية.
أسئلة شائعة عن نظام الفرامل في السيارة
ما هو المبدأ العام الذي تعتمده الفرامل لإيقاف السيارة؟
نظام الفرامل في السيارة يعتمد على مبدأ تحويل الطاقة بشكل عام. فهو يقوم بتحويل الطاقة الحركية في المركبة المتحركة الى طاقة حرارية عبر الاحتكاك. تستخدم هذه الطاقة في إبطاء ومن ثم إيقاف المركبة ذات الوزن الهائل.
كم يبلغ عدد الأنظمة الفرملية المستخدمة في السيارة؟ وما هو أفضلها؟
تمتلك كل سيارة أربع فرامل تتوزع على العجلات الأربعة. قد تكون جميعها من نوع الفرامل القرصية Disk Brakes، وهو الأفضل، أو ربما يتواجد اثنان من هذه المكابح على الإطارات الأمامية بينما الاثنان الآخران من نوع الفرامل الإسطوانية Drum Brake يتم تركيبها على الإطارات الخلفية.
ما هي الطريقة الأكثر أمناً في عملية الفرملة؟
يعتبر الضغط على دواسة الفرامل ببطء شديد حتى إيقاف السيارة بشكل نهائي هو الطريقة الأكثر أماناً في عملية الفرملة. ولكننا في لحظات حرجة قد نضطر الى الضغط بسرعة مع تدوير مقود السيارة لتجنب الاصطدام بأي شيء، قد يكون سيارة أخرى أو شخص ما أو أي كائن مادي آخر.
ختاماً نجد أن الزيت الهيدروليكي يعتبر بمثابة شريان الحياة لعمل نظام الفرامل في السيارة. لذا يتوجب على كل سائق معرفة الخواص الرئيسية لهذا السائل من حيث الكمية واللون واللزوجة وغيرها، وكذلك مراقبته باستمرار كخطوة رئيسية أولى لضمان عمل نظام المكابح في السيارة والحيلولة دون الوقوع في خطر مفاجئ.