شیر تناسب ترمز چگونه کار می کند؟

شیر تناسب ترمز چه می کند - پاسخ کوتاه

یک سوپاپ تناسب ترمز فشار هیدرولیک ارسالی به ترمزهای عقب را نسبت به ترمزهای جلو محدود می کند. هنگامی که ترمز را به شدت فشار می دهید، وزن به جلو تغییر می کند و کشش چرخ عقب را کاهش می دهد. بدون کنترل فشار، چرخ‌های عقب در جلو قفل می‌شوند و باعث چرخش خودرو یا دم ماهی می‌شوند. سوپاپ تناسب با بستن فشار ترمز عقب در یک آستانه مدرج - معمولاً جایی بین 30% و 50% فشار کل سیستم بسته به طراحی و توزیع وزن خودرو.

این قطعه در خط ترمز هیدرولیک بین سیلندر اصلی و کالیپرهای ترمز عقب یا سیلندرهای چرخ قرار می گیرد. روی ترمز جلو تاثیری نداره ترمزهای جلو اکثر نیروی توقف را کنترل می کنند - در اکثر خودروهای سواری، محور جلو بین 60% و 80% کل انرژی ترمز در هنگام توقف سخت ترمزهای عقب کمک می کند، اما برای جلوگیری از قفل شدن زودهنگام باید کنترل شود.

درک نحوه عملکرد شیر تناسب ترمز به معنای درک فیزیک انتقال بار است. یک شیر تناسب یک محدودیت غیرفعال نیست - این یک دستگاه حساس به فشار است که به فشار واقعی خط ترمز در زمان واقعی پاسخ می دهد.

مکانیک داخلی: چگونه فشار کنترل می شود

در داخل یک شیر تناسب استاندارد، یک پیستون فنری با یک نقطه تقسیم مدرج وجود دارد. زیر یک آستانه فشار تنظیم شده - که اغلب "نقطه زانو" یا "نقطه تقسیم" نامیده می شود - سوپاپ فشار کامل را به ترمزهای عقب منتقل می کند. هنگامی که فشار خط از این آستانه فراتر رفت، پیستون حرکت می کند تا افزایش فشار بیشتر را به مدار عقب محدود کند.

در اینجا چیزی است که در طول ترمز گام به گام اتفاق می افتد:

1. راننده پدال ترمز را فشار می دهد و فشار را در سیلندر اصلی ایجاد می کند.
2. فشار در ابتدا به طور مساوی به سمت مدارهای جلو و عقب جریان می یابد.
3. هنگامی که فشار مدار عقب به نقطه زانو می رسد (معمولا 400 تا 600 psi در بسیاری از خودروهای سواری)، پیستون سوپاپ متناسب تغییر می کند.
4. این سوپاپ سرعت افزایش فشار را در مدار عقب کاهش می دهد و اجازه می دهد فشار جلو بدون هیچ مانعی افزایش یابد.
5. در حداکثر تلاش پدال، ترمزهای جلو ممکن است دریافت کنند 1200 psi یا بیشتر در حالی که عقب در کسری از آن نگه داشته شده است.

نسبت فشار عقب به فشار جلو در بالای نقطه زانو، نسبت شیب نامیده می شود. به عنوان مثال، نسبت شیب 0.3 به این معنی است که به ازای هر 100 psi افزایش فشار جلو، فراتر از نقطه تقسیم، فشار عقب تنها 30 psi افزایش می‌یابد. این نسبت برای مطابقت با وزن خودرو، فاصله بین دو محور و مرکز ثقل مهندسی شده است.

انواع سوپاپ های ترمز خودرو برای تناسب فشار استفاده می شود

همه سوپاپ های ترمز خودرو که فشار عقب را کنترل می کنند یکسان عمل نمی کنند. چندین طرح در انواع خودروها و دوره های مختلف استفاده شده است:

شیر تناسب ثابت

این ساده ترین طرح است. نقطه تقسیم و نسبت شیب در زمان تولید ثابت می شود. تغییرات بار خودرو را در نظر نمی گیرد. یک وانت نیم تنی که خالی است به ترمز عقب متفاوتی نسبت به زمانی که 800 پوند بار حمل می کند نیاز دارد - یک سوپاپ ثابت نمی تواند سازگار شود. اینها در خودروهای سواری قدیمی و وسایل نقلیه سبک تر که در آن تغییرات بار حداقل است، رایج است.

شیر تناسب حسگر بار (LSPV)

شیر تناسب حسگر بار به صورت مکانیکی از طریق یک میله اتصال به سیستم تعلیق عقب متصل می شود. همانطور که وسیله نقلیه بارگیری می شود و سیستم تعلیق فشرده می شود، اتصال پیش بار فنر سوپاپ را تنظیم می کند و نقطه زانو را بالا می برد. این اجازه می دهد تا فشار ترمز عقب بیشتر در زمانی که محور عقب وزن بیشتری را حمل می کند - که دقیقاً زمانی است که ترمز عقب بیشتر ایمن است. این طرح به طور گسترده در کامیون ها، ون ها و SUV ها استفاده می شود. یک وانت بار با بار کامل ممکن است محدودیت فشار ترمز عقب خود را تغییر دهد 200 تا 400 psi در مقایسه با حالت بدون بار آن

شیر ترکیبی

بسیاری از وسایل نقلیه از دهه 1970 تا 1990 از یک شیر ترکیبی استفاده می کردند که سه عملکرد را در یک محفظه واحد ادغام می کرد: یک شیر اندازه گیری، یک سوئیچ دیفرانسیل فشار و یک شیر تناسب. سوپاپ اندازه گیری درگیر شدن ترمز دیسکی جلو را اندکی به تأخیر می اندازد تا به ترمزهای درام عقب اجازه دهد در هنگام ترمزهای سبک ابتدا اعمال شوند و احساس تعادل کنند. در صورت از دست دادن فشار یکی از مدارها، سوئیچ دیفرانسیل فشار، چراغ هشدار ترمز را روشن می کند. بخش تناسب محدودیت فشار عقب را همانطور که در بالا توضیح داده شد کنترل می کند. این طراحی باعث صرفه جویی در فضا و تسهیل نصب می شود.

توزیع الکترونیکی نیروی ترمز (EBD)

وسایل نقلیه مدرن مجهز به ABS معمولاً جایگزین تناسب مکانیکی با توزیع الکترونیکی نیروی ترمز می شوند. EBD از سنسورهای سرعت چرخ، واحد کنترل هیدرولیک ABS و ECU خودرو برای تعدیل دینامیک فشار ترمز عقب استفاده می کند. این لغزش واقعی چرخ را در نظر می گیرد، نه فقط فشار خط را. EBD می تواند در میلی ثانیه پاسخ دهد و به طور همزمان با سطوح مختلف جاده، ورودی های فرمان و شرایط بار سازگار شود. در این سیستم، شیر تناسب مکانیکی یا حذف می شود یا تنها به عنوان یک پشتیبان ایمن باقی می ماند.

محل قرارگیری سوپاپ متناسب در سیستم ترمز

سوپاپ تناسب به صورت خطی روی خط ترمز قرار گرفته است که محور عقب را تغذیه می کند. در خودروهایی با مدار ترمز تقسیم مورب (که در آن هر مدار یک جلو و دیگری عقب را کنترل می کند)، عملکرد تناسب ممکن است در خود سیلندر اصلی گنجانده شود یا برای هر خط عقب تکرار شود. در سیستم‌های تقسیم جلو/عقب قدیمی‌تر، یک سوپاپ تنها کل مدار عقب را کنترل می‌کند.

در کامیون ها و وسایل نقلیه تجاری، LSPV معمولاً روی محفظه یا قاب محور عقب در نزدیکی سیستم تعلیق عقب نصب می شود و یک بازوی اتصال مستقیماً به محور متصل است. اندازه گیری مسیر تعلیق به سوپاپ اطلاعات بلادرنگ در مورد بار عقب بدون هیچ سنسور یا الکترونیکی می دهد.

رابطه بین شیر تناسب و سایر شیرهای ترمز خودرو در سیستم به صورت ترتیبی است:

• سیلندر اصلی - فشار هیدرولیک را از ورودی پدال ایجاد می کند
• تقویت کننده ترمز - نیروی پدال را قبل از رسیدن به سیلندر اصلی تقویت می کند
• شیر اندازه گیری - تاخیر درگیر شدن دیسک جلو در توقف نور (در شیرهای ترکیبی)
• شیر تناسب - فشار مدار عقب را بالاتر از نقطه تقسیم محدود می کند
• مدولاتور ABS - در شرایط قفل شدن در سطح تک تک چرخ ها دخالت می کند

هر یک از این سوپاپ‌ها و اجزای ترمز خودرو عملکرد مشخصی را انجام می‌دهند، اما باید با ویژگی‌های ترمز خودرو سازگار و مطابقت داشته باشند.

نشانه های خرابی دریچه تناسب ترمز

دریچه تناسب معیوب علائم قابل تشخیصی را ایجاد می کند. از آنجایی که تعادل ترمز عقب را کنترل می کند، مشکلات عمدتاً در هنگام ترمزگیری ظاهر می شوند:

قفل چرخ عقب تحت ترمز متوسط

اگر سوپاپ در حالت باز از کار بیفتد، فشار نامحدودی را به ترمزهای عقب منتقل می کند. نتیجه این است که چرخ‌های عقب حتی در هنگام توقف معمولی قفل می‌شوند - نه فقط در هنگام ترمز وحشت. این یکی از خطرناک‌ترین حالت‌های خرابی است زیرا می‌تواند باعث چرخش عقب خودرو به سمت بیرون شود. در سطوح خیس یا شل، این در سرعت های پایین تر نیز اتفاق می افتد.

ترمز عقب ضعیف یا ناکارآمد

اگر سوپاپ در یک موقعیت بسته یا به شدت محدود مسدود شود، فشار ترمز عقب به طور کامل قطع می شود یا تا نزدیک به صفر کاهش می یابد. ترمزهای عقب تقریبا هیچ کمکی نمی کنند. فواصل توقف افزایش می یابد و محو شدن ترمز سریعتر اتفاق می افتد زیرا تمام بار حرارتی روی ترمزهای جلو قرار می گیرد. در نتیجه روتورهای جلو ممکن است بیش از حد گرم شده و زود تاب شوند.

سایش ناهموار لنت و کفشک

تقسیم نامتناسب بین نیروی ترمز جلو و عقب باعث ایجاد الگوهای سایش ناهموار می شود. تکنسین‌هایی که بازرسی ترمز را انجام می‌دهند و لنت‌های جلویی که به شدت فرسوده شده‌اند در کنار کفش‌ها یا لنت‌های عقب که به ندرت استفاده شده‌اند - در خودرویی که مشکل ABS ندارد - باید به نقص سوپاپ تناسبی مشکوک شوند.

چراغ هشدار ترمز

در خودروهای دارای سوپاپ ترکیبی، در صورت عدم تعادل قابل توجه بین مدارهای جلو و عقب، سوئیچ دیفرانسیل فشار، چراغ هشدار ترمز را روشن می کند. این همیشه به طور خاص نشان دهنده خرابی دریچه تناسبی نیست، اما نقطه شروعی برای تشخیص است.

نشت مایع در بدنه شیر

مهر و موم داخلی در سوپاپ می تواند به مرور زمان خراب شود، به خصوص در خودروهایی که روغن ترمز طبق برنامه شسته نشده اند. روغن ترمز رطوبت سنجی است - رطوبت هوا را جذب می کند. پس از چندین سال بدون شستشو، سیال آلوده به رطوبت، سوراخ داخلی و پیستون شیر را خورده و باعث خرابی آب بندی و نشت خارجی می شود. روغن ترمز باید هر 2 سال یا 30000 مایل تعویض شود در اکثر خودروها برای جلوگیری از این امر.

مراحل تشخیص و آزمایش

آزمایش یک شیر تناسب نیاز به اندازه گیری فشار هیدرولیک در مدارهای جلو و عقب به طور همزمان تحت اعمال ترمز کنترل شده دارد. این کار با استفاده از یک مجموعه فشار سنج ترمز با اتصالات T نصب شده در خطوط ترمز جلو و عقب انجام می شود.

روش معمولاً این مراحل را دنبال می کند:

1. گیج‌های فشار را در درگاه‌های خروجی جلو و عقب شیر تناسبی یا در یک نقطه آزمایش در هر مدار نصب کنید.
2. با خاموش شدن موتور و تخلیه بوستر ترمز، فشار فزاینده ای را به پدال ترمز وارد کنید.
3. با افزایش نیروی پدال، فشار را در هر دو گیج به طور همزمان ثبت کنید.
4. در زیر نقطه تقسیم، فشار جلو و عقب باید برابر یا بسیار نزدیک باشد.
5. در بالای نقطه تقسیم، گیج عقب باید نرخ افزایش کمتری نسبت به جلو نشان دهد.
6. خوانش ها را با مشخصات سازنده خودرو برای نقطه تقسیم و نسبت شیب مقایسه کنید.

اگر فشار جلو و عقب در تمام نیروهای پدال یکسان باقی بماند، سوپاپ کار نمی کند. اگر فشار عقب به طور نامتناسبی در تمام نیروهای پدال پایین باشد، شیر ممکن است در یک موقعیت محدود مسدود شود. هر دو شرایط نیاز به تعویض سوپاپ دارند.

برای شیرهای تناسب حسگر بار، تنظیم پیوند نیز باید بررسی شود. بسیاری از LSPV ها دارای طول میله قابل تنظیم هستند که موقعیت پایه شیر را تعیین می کند. اگر اتصال نادرست تنظیم شود - به عنوان مثال، پس از تعمیر سیستم تعلیق عقب - عملکرد ترمز عقب نادرست خواهد بود حتی اگر خود سوپاپ عملکردی داشته باشد. سازنده وسیله نقلیه اندازه گیری بدون بار را برای طول اتصال مشخص می کند.

ملاحظات جایگزینی و اشتباهات رایج

تعویض شیر تناسب یک کار هیدرولیکی ساده است، اما چندین خطا در عمل رایج است:

نصب مشخصات شیر اشتباه

دریچه های تناسب جهانی نیستند. یک سوپاپ با نقطه تقسیم یا نسبت شیب اشتباه، یک سوپاپ ترمز ایجاد می کند که با خودرو مطابقت ندارد. حتی تفاوت‌های کوچک نیز مهم هستند - یک نقطه تقسیم که 100 psi بیش از حد بالا است باعث می‌شود فشار بیش از حد ترمز عقب در هنگام توقف‌های سخت در یک خودروی سبک افزایش یابد. همیشه از شماره قطعه مشخص شده برای خودروی دقیق استفاده کنید، نه فقط یک خودروی مشابه در همان خانواده مدل.

رد شدن از جریان ترمز پس از تعویض

هر زمان که مدار هیدرولیک ترمز باز شود، هوا می تواند وارد شود. هوا قابل تراکم است - روغن ترمز قابل تراکم نیست. حتی یک حباب کوچک هوا در مدار عقب باعث ایجاد پدال اسفنجی و واکنش ناهماهنگ ترمز عقب می شود. تخلیه کامل ترمز، از دورترین چرخ از سیلندر اصلی شروع می شود، پس از تعویض سوپاپ الزامی است.

عدم رسیدگی به علت اصلی

گرفتگی یا نشتی دریچه اغلب نشانه نادیده گرفته شدن روغن ترمز است. تعویض شیر بدون شستشوی سیال قدیمی و پر از رطوبت باعث می شود که مایع خورنده در سیستم باقی بماند. دریچه جدید با همان مکانیسم در مدت کوتاهی از کار می افتد. هر گونه تعویض سوپاپ باید با شستشوی کامل روغن ترمز با استفاده از مایع DOT 3 یا DOT 4 تازه همانطور که مشخص شده است همراه باشد.

دور زدن شیر تناسب برای ساخت عملکرد

برخی از برنامه‌های عملکردی و مسابقه‌ای عمداً شیر تناسب کارخانه را حذف یا دور می‌زنند و به نفع یک نوار بایاس ترمز قابل تنظیم هستند. این امر به راننده امکان کنترل مستقیم بر تقسیم ترمز جلو به عقب را می دهد. در مسیری با رانندگان با تجربه و شرایط کنترل شده، این یک راه اندازی قانونی است. در یک جاده عمومی، خطرناک است. برداشتن شیر تناسب از یک وسیله نقلیه خیابانی بدون جایگزینی مناسب کالیبره شده، یک مکانیسم ایمنی مهم را حذف می‌کند و ممکن است در بسیاری از حوزه‌های قضایی نقض قانونی باشد.

نحوه تعامل تناسب با ABS و سیستم‌های ترمز مدرن

در خودروهای مجهز به ABS، رابطه بین شیر تناسب و مدولاتور ABS باید به وضوح درک شود. ABS با ضربان سریع فشار ترمز از قفل شدن چرخ ها جلوگیری می کند - می تواند فشار را در یک چرخ معین آزاد کرده و مجدداً اعمال کند. 15 تا 20 بار در ثانیه . این امر احتمال قفل شدن ناخالص عقب را در خودروهای مجهز به ABS بسیار کمتر می کند، که این سوال را ایجاد می کند: آیا یک سوپاپ تناسب هنوز هم اهمیت دارد؟

پاسخ مثبت است، به چند دلیل:

• ABS فقط پس از شروع به لیز خوردن چرخ فعال می شود. عملکرد سوپاپ پیشگیرانه است - از فشار بیش از حد عقب قبل از هر گونه لغزش جلوگیری می کند.
• در سطوح لغزنده، ABS و تناسب با هم کار می کنند. دریچه تناسب احتمال نیاز ABS به مداخله در چرخ های عقب را کاهش می دهد، که باعث کاهش فاصله توقف در سطوح کم کشش می شود.
• برخی از سیستم های ABS توزیع الکترونیکی نیروی ترمز را به عنوان یک عملکرد تکمیلی برای شیر مکانیکی، نه به عنوان یک جایگزین کامل، ترکیب می کنند. در صورتی که ماژول ABS یا سیم کشی خراب شود، شیر مکانیکی رفتار ایمن را ارائه می دهد.

در خودروهایی که EBD به طور کامل جایگزین سوپاپ تناسب مکانیکی می شود، نقص در سیستم ABS/EBD می تواند تعادل ترمز عقب را تحت تاثیر قرار دهد. این یکی از دلایلی است که چرا چراغ های هشدار ABS نباید نادیده گرفته شوند - یک خطای ABS می تواند تعادل ترمز را حتی در غیاب علائم قابل مشاهده ترمز مختل کند. هنگامی که ماژول ABS در چنین وسایل نقلیه ای از کار می افتد، سیستم معمولاً فشار ترمز کامل و بدون تعدیل را به تمام چرخ ها فشار می دهد و برای جلوگیری از قفل شدن به سایر حاشیه های ایمنی تکیه می کند.

تناسب مشخصات سوپاپ در رده های خودرو

دسته های مختلف خودرو به کالیبراسیون سوپاپ های تناسب متفاوتی نیاز دارند. جدول زیر نشان می دهد که چگونه پارامترهای طراحی بسته به نوع خودرو متفاوت است:

این اعداد به طور قابل توجهی بین تولید کنندگان و مدل های خاص متفاوت است. این مقادیر به‌جای اینکه به‌عنوان مشخصات مرجع برای هر وسیله نقلیه خاصی استفاده شوند، برای نشان دادن محدوده پارامترهای طراحی در نظر گرفته شده‌اند.

چرا تعادل ترمز عقب مناسب برای ایمنی مهم است؟

قفل شدن چرخ عقب در هنگام ترمزگیری یکی از بی ثبات ترین اتفاقاتی است که یک راننده می تواند تجربه کند. هنگامی که چرخ های عقب از چرخش باز می ایستند در حالی که چرخ های جلو به چرخش ادامه می دهند، خودرو ثبات جهت را از دست می دهد. قسمت عقب مسیری مستقل از ورودی فرمان را دنبال می کند - هر جا که شتاب آن را بگیرد می رود. در سرعت های بزرگراه، این می تواند منجر به چرخش کامل در کسری از ثانیه شود.

تحقیقات سازمان های ایمنی ترافیک به طور مداوم نشان داده است که قفل شدن عقب ناشی از ترمز عاملی مؤثر در بخش قابل توجهی از تصادفات از دست دادن کنترل است. شیر تناسب یک محافظ غیرفعال و مکانیکی در برابر این حالت خرابی خاص است. برای فعال کردن آن نیازی به مهارت راننده نیست، برای عملکرد آن به تجهیزات الکترونیکی نیاز نیست و پیچیدگی ناچیزی را به سیستم ترمز اضافه می کند.

به همین دلیل است که شیر تناسب - علیرغم اینکه یک جزء غیر جذاب است که اکثر رانندگان هرگز به آن فکر نمی کنند - یکی از سخت افزارهای ایمنی بسیار مهم در مدار سوپاپ ترمز خودرو است. نگهداری آن در شرایط کار خوب، همراه با نگهداری منظم روغن ترمز، نسبت به حفاظتی که ارائه می دهد، هزینه بسیار کمی دارد.

برای هر کسی که سیستم ترمز خودرو را تغییر می دهد - تغییر ترکیبات لنت ترمز، تغییر از درام به دیسک در عقب، تغییر قابل توجه وزن خودرو - کالیبراسیون سوپاپ تناسبی باید دوباره بررسی شود. برای مثال، تبدیل دیسک عقب در خودرویی که در ابتدا دارای درام عقب بود، به یک سوپاپ تناسب متفاوت نیاز دارد زیرا ترمزهای دیسکی نسبت به ترمزهای درام برای فشار هیدرولیکی یکسان نیروی گیره بیشتری تولید می کنند. استفاده از شیر کالیبره شده با درام اصلی با دیسک های عقب باعث قفل شدن ترمز عقب در هنگام توقف های سخت می شود، حتی اگر هر جزء دیگر به درستی کار کند.