المكبح في المركبات

أ ب ت ث ج ح خ د ذ ر ز س ش ص ض ط ظ ع غ ف ق ك ل م ن هـ و ي

المكبح في المركبات

مكبح في مركبات

Brake - Frein

المكبح في المركبات

حظيت مكابح brakes المركبات باهتمام كبير من صانعيها، لعلاقتها المباشرة بسلامة الأفراد من مستخدمي السيارة ومستخدمي الطريق، إضافة إلى سلامة السيارة ذاتها والحمولة التي عليها. وقد توزع هذا الاهتمام على تصاميم المكابح ونظريات عملها والطرائق المفضلة لصيانتها وضبطها، وعلى مشرّعي أنظمة السير والإدارات المختصة والمستهلكين ومتطلبات الجودة والظروف الخاصة.

الشكل (1) شكل توضيحي مبسط لنظام مكبح هيدروليكي.

المكابح ومهامها

يمكن تمثيل المركبة المتحركة مع حمولتها بكتلة ذات طاقة حركية كبيرة يتم إيقافها أو التخفيف من سرعتها بوساطة مكابحها، ويمكن الاستدلال على مقدرة أداء تجهيزات الكبح من طول المسافة اللازمة لإيقافها. ومن ثم فإن المهمة الرئيسية للمكابح هي تخفيف سرعة السيارة عند اللزوم، أو إيقافها تماماً عن المسير.

أنواع مجموعة المكابح

تنقسم مجموعة المكابح إلى:

1ـ مكابح القدم: وظيفتها تخفيف سرعة المركبة أو إيقافها إذا لزم الأمر من دون أن يؤثر ذلك في اتجاه السير. وهي على أنواع:

- مكابح هدروليكية بالطنبور.

- مكابح هدروليكية بالقرص.

- مكابح هوائية تعمل على ضغط الهواء.

- مكابح التحكم الإلكتروني بمنظومات منع التماسك anti-lock braking system (ABS).

2ـ مكابح اليد: وظيفتها منع درجان المركبة المتوقفة أو تحركها. وفي بعض الحالات الاضطرارية يمكن أن تستخدم مكابح مساعدة للتثبيت، عند تعطل مكابح القدم.

الشكل (2) مخطط توضيحي لمضخة مفردة

أجزاء دارة الكبح الرئيسية

تتألف دارة الكبح من:

- المدوسة والنابض: هي قطعة معدنية مسطحة ذات غطاء من المطاط أو اللدائن، مكانها تحت القدم اليمنى للسائق بجانب مدوسة الوقود، وترتبط بنابض وظيفته إرجاع المدوسة إلى وضعها الأولي بعد رفع القدم عنها.

- المضخة الرئيسية: وظيفتها ضخ الزيت الخاص بالمكابح إلى المضخات الفرعية عند العجلات عبر الأنابيب النحاسية أو من خلائط المعدن أو اللدائن.

- آلية الكبح المؤازرة.

- أنابيب نقل الزيت.

- المضخات الفرعية.

- البطائن والشكائم الاحتكاكية وتوابعها.

طريقة عمل المضخة الرئيسية

عندما يضغط السائق على مدوسة المكبح تنتقل الحركة إلى المكبس في المضخة الرئيسية فتقوم بضخ الزيت إلى الأنابيب ومنها إلى صمام التنظيم، ومن ثم إلى المضخات الفرعية التي تضغط على الشكائم الاحتكاكية وتدفعها لتلتصق بالطنبور، فتخفف من سرعة دورانه وتبطئ حركته ثم توقفه.

الشكل (3) مخطط مضخة مزدوجة

وتقسم المضخات الرئيسية إلى نوعين: مضخات مفردة، ومضخات مزدوجة.

آلية الكبح المؤازرة (السيرڤو)[ر]

ومهمتها تقليل الجهد الذي يبذله السائق على مدوسة الكبح، وتتألف غالباً من مضخمات لقوة الكبح باستخدام الضغط المنخفض، حيث يستفاد من الفرق في الضغط بين مجمع أنابيب السحب - في المحرك الرباعي الأشواط- والضغط الجوي مصدراً للقوة.

تراوح نسبة التضخيم في هذه الأجهزة بين (1/2) و(1/4) تبعاً للضغط المنخفض المؤثر ونوع الجهاز المستخدم وطرازه، وهي نوعان:

- آلية مؤازرة تعمل بالهواء المضغوط.

- آلية مؤازرة تعمل بمبدأ التخلخل.

الشكل (4) مخطط أجزاء دارة الكبح وتوضعها

تتألف آلية الكبح المؤازرة من جسم خارجي وحجاب مرن ونابض إرجاع وذراع وصل وصمام كروي يتحكم بمرور الهواء ولولب عيار وتثبيت إضافة إلى موانع الإحكام.

مجموعة التحكم الإلكتروني بالمكابح المزودة بمنظومة منع التماسك ABS

تقوم المنظومة بتحسس سرعة دوران كل عجلة على حدة آنياً ومراقبتها باستمرار، حتى يمكن التحكم بإبقاء العجلة ضمن المجال الأقصى للكبح من دون حدوث الإقفال. وتتم هذه العملية بأن يرسل حساس السرعة المركّب على كل عجلة معلومات متواصلة إلى وحدة التحكم، التي تقوم بالحسابات اللازمة لإبطاء العجلة أو تسريعها بما يتلاءم مع بقية العجلات، وترسل المعلومات بعد معالجتها إلى الوحدة الهدروليكية التي تعدّل الضغط على المكبح لتبقى العجلات ضمن مجال التحكم به.

تتكون هذه المنظومة من الآتي:

- وحدة التحكم الإلكتروني control unit.

- وحدة التحكم والقيادة الهدروليكية في منظومة منع القفل مع الصمامات الكهرومغنطيسية hydraulic unit.

- حساسات سرعة دوران العجلات wheel speed sensors والقرص المسنن.

- أسطوانة الكبح الترادفية الرئيسية .tandem brake master cylinder

يتم تنظيم ضغط المكابح ضمن الدارة على نحو مستقل عن عمل مضخة المكبح وعلى مراحل ثلاث أساسية هي:

1- مرحلة ثبوت الضغط: حيث يزداد الضغط من الصفر إلى حد معين يتم فيه تماسك الشكائم مع العجلة المرسل إليها، ولكي لا تثبت العجلة نتيجة الكبح بشكل يسبب انزلاقها تتدخّل منظومة منع القفل لتثبيت الضغط عند حد التدحرج البطيء من دون تماسك كامل.

2- مرحلة انخفاض الضغط: تستمر عملية الكبح بحيث تتابع المضخة الرئيسة دفع زيت الكبح الخاص، وكلما ازداد ضغط قدم السائق على مدوسة المكبح يزداد ضغط السائل وتعود العجلة للتماسك والانزلاق وهذا غير مرغوب فيه، لذلك تقوم منظومة منع القفل (ABS) بإغلاق الطريق على السائل فلا يستمر توارده إلى المضخة الفرعية، إضافة إلى سحب كمية من السائل الموجود فيها عن طريق مضخة ماصة في دارته فينخفض الضغط وتعود العجلة إلى التدحرج بدلاً من التماسك.

3- مرحلة زيادة الضغط: عندما تتسارع العجلة نتيجة انخفاض قوة التماسك في المضخة الفرعية نتيجة انخفاض الضغط السابق لتدخّل منظومة منع القفل يتسارع دوران العجلة، وهذا عكس المطلوب، وهو توقف المركبة لذلك تقوم منظومة المنع بالتدخل من جديد فتسمح لسائل الكبح بالعودة إلى المضخة الفرعية للعجلة، مما يزيد الضغط ويحدث تماسك متسلسل للعجلة.

وبهذا تتكرر العمليات الثلاث السابقة عشرات المرات في الثانية الواحدة مما يوفر كبحاً متزناً بأفضل شروط ضمن المسافة المطلوبة، مهما اختلفت حال الطريق والإطارات وغيرها.

الشكل (5) آلية الكبح المؤازرة

طريقة العمل: عند الضغط على مدوسة الكبح يزداد الضغط بدءاً من الأسطوانة الرئيسية دافعاً كمية من السائل إلى مجموعة التحكم الكهرومغنطيسية عبر فتحة عيارية، حيث يقع صمام التنظيم الهيدروليكي تحت تأثير نابض الإرجاع والتنظيم، ولا توجد أي إشارة كهربائية من وحدة المعالجة الإلكترونية (ECU) ولا يمر في الملف المغنطيسي أي تيار، وبذلك يندفع الزيت بسهولة إلى المضخة الفرعية للعجلة، وتبدأ بالتماسك (مرحلة تأثير الكبح) وعندما تصبح إحدى العجلات قريبة من التماسك الكلي في حالة الكبح المفاجئ فإن مجموعة المعالجة (ECU) تتدخّل عن طريق الإشارة القادمة من حساس السرعة على حامل العجلة ويمنع تماسكها، وينخفض الضغط عنها وتُسمّى مرحلة ثبوت الضغط. وعندما تأتي الإشارة من حساس السرعة إلى وحدة المعالجة التي تقوم بإعطاء تيار شدّته 2 أمبير إلى الملف المغنطيسي؛ فتتشكل في داخله ساحة مغنطيسية تعمل على سحب صمام التنظيم ضد ضغط النابض، فيغلق الفتحة العيارية ليتوقف سريان الزيت إلى المضخة الفرعية.

إذا تباطأت العجلة نتيجة الفرملة السابقة بحيث تصل إلى مرحلة التماسك تتدخّل وحدة المعالجة من جديد بإشارة من حساس السرعة.وعندما تصل سرعة العجلة إلى مرحلة التماسك الأولي يرسل حساس السرعة في العجلة تياراً صغيراً تتأثر به وحدة المعالجة وتغلق دارة تغذية مضخة التفريغ المكبسية، وتعمل على سحب كمية من السائل من المضخة الفرعية لتخفيف تماسك العجلة مع ازدياد شدة الساحة المغنطيسية نتيجة تيار شدته 5 أمبير في ملف الوشيعة، فتفتح الفتحة العيارية لتهريب الضغط. ولدى إغلاق الفتحة العيارية يفتح الصمام وحيد الاتجاه لدخول الزيت إلى المضخة الفرعية، ثم يفتح الصمام وحيد الاتجاه لخروج الزيت من مضخة التفريغ المكبسية وعودته إلى المضخة الرئيسية للمكبح، مما يجعل الضغط ينخفض في المضخة الفرعية للعجلة وتعود إلى الدرجان ثانية.

محمد سعيد السابق

الموضوعات ذات الصلة:

الآلية المؤازرة ـ السيارة ـ علبة السرعة ـ نقل الحركة (أجهزة ـ).

مراجع للاستزادة:

- L. CARELY, Brake Systems (H P Trade 1989).

- WILLIAM C. ORTHWEIN, Clutches and Brakes, Designe and Selection, (CRC 2004).