كانت المكابح الخشبية ومكابح الأحذية الجلدية هي السائدة حتى تم استبدال العجلات الخشبية بالمطاط. ، وفي عام 1899، اخترع جوتليب دايملر – الأب الروحي لمرسيدس – مكابح حديثة جاءت على شكل اسطواني . منذ ذلك الحين، قطع هذا الاختراع شوطًا طويلًا من التطور ، وهناك أنواع مختلفة من أنظمة الكبح المتاحة للاختيار من بينها. اليوم، نلقي نظرة سريعة على بعض هذه العناصر على أمل تغطية جميع أنواع المكابح الرئيسية المستخدمة اليوم.
أنظمة المكابح
قبل أن ننتقل إلى الأنظمة الكبحية، علينا أن نلقي نظرة سريعة على أنظمة الكبح التي تنقسم بشكل أساسي إلى ثلاثة أقسام
1 – نظام المكابح الميكانيكي
الفرامل الميكانيكية هي الأقدم بين الثلاثة والتي كانت موجودة حتى الخمسينيات من القرن الماضي. إنه نظام بسيط يستخدم البكرات والكابلات والكاميرات وغيرها من المعدات لتطبيق الاحتكاك على الفرامل من دواسة الفرامل داخل المقصورة. عندما يضغط السائق على دواسة الفرامل، يتم استخدام كابل لسحب خط الفرامل الذي يقوم بعد ذلك بتنشيط الفرامل على العجلة.
على الرغم من أن الفرامل الميكانيكية كانت موجودة منذ ما يقرب من 50 عامًا، إلا أن الصناعة ابتعدت عن هذا النظام حيث ثبت عدم موثوقيته مع مرور الوقت لأنه يحتوي على العديد من الأجزاء المتحركة التي كانت أيضًا عرضة للتآكل مع الاستخدام. كانت هناك أيضًا مخاوف بشأن قوة الفرامل ودقة النظام، مما أدى في النهاية إلى استبداله.
2 – نظام المكابح الهيدروليكي
حل نظام الكبح الهيدروليكي محل النظام الميكانيكي القديم في الخمسينيات من القرن الماضي، ويستخدمه صانعو السيارات حتى يومنا هذا. الفرامل الهيدروليكية، كما يوحي اسمها، تعمل على مبدأ المكونات الهيدروليكية. بعبارات بسيطة، هناك سائل الفرامل (المخزن في الخزان)، وهو غير قابل للضغط ويمكن أن يعمل في درجات حرارة عالية. عندما يتم الضغط على الدواسة، يرسل السائل الضغط عبر خطوط الفرامل إلى الأسطوانة الرئيسية التي ترسل بعد ذلك الضغط إلى نظام الكبح الفعلي على العجلات. يُستخدم هذا النظام على نطاق واسع حتى اليوم، وقد حدثت تطورات كبيرة في هذا الإعداد على مر السنين. ومع ذلك، يبقى مبدأ العمل والأساس كما هو.
3 – الفرامل بالسلك
أحدث أنواع أنظمة الكبح هو نظام الفرامل بالسلك الذي يلغي أي شكل من أشكال النظام الميكانيكي أو الهيدروليكي لنقل قوة الفرامل إلى العجلات. يستخدم نظام الفرامل بالسلك مستشعر موضع يرسل إشارات عند الضغط على دواسة الفرامل لتنشيط الفرامل على العجلات. يُعرف هذا النظام أيضًا باسم الفرامل الكهروميكانيكية حيث يتم الكبح النهائي بواسطة مكبس وفرجار وهو نظام ميكانيكي. تستخدم السيارات الكهربائية الحديثة هذا النوع من نظام الكبح. من الأمثلة الجيدة على نظام الفرامل بالسلك سيارة بورش تايكان.
أنواع المكابح
تعتبر الفرامل الأسطوانية هي الأقدم بين النوعين الرئيسيين من الفرامل المتوفرة. إنها تستخدم أسطوانة مثبتة على العجلة. يوجد داخل الأسطوانة حذاءان للفرامل يحتكان بمحيط الأسطوانة لإبطائها ، مما يؤدي إلى إبطاء العجلات. تعمل الفرامل الأسطوانية على مبدأ الاحتكاك وينتج عن ذلك الكثير من الحرارة. على الرغم من أن الفرامل الأسطوانية كانت شائعة في الماضي، إلا أنه يتم استبدالها سريعًا ببديل متقدم.
مكابح قرصية
تم اختراع الفرامل القرصية في عام 1902 على يد ويليام لانشاستر، وهو مهندس يقيم في برمنغهام، إنجلترا. استبدلت الفرامل القرصية الأسطوانات واستخدمت أقراصًا فولاذية تم إقرانها بفرجار يحتوي على وسادات الفرامل. عند تطبيق قوة الفرامل، تنقل الإشارات الهيدروليكية أو الكهربائية الضغط إلى الفرجار باستخدام المكابس التي تدفع وسادات الفرامل على الأقراص مما يساعد على إيقاف السيارة. تعد الفرامل القرصية واحدة من أهم الابتكارات في صناعة السيارات والتي لا تزال مهمة حتى اليوم.
تحديثات الفرامل القرصية
وشهدت هذه المكابح الكثير من التحديثات والمواد المختلفة للقرص مثل السيراميك الكربوني لإدارة حرارية أفضل. تحتوي المركبات عالية الأداء على مكابح قرصية كبيرة مع مساميك ضخمة تحتوي على أكثر من 4 مكابس لتحسين قوة الفرامل. هناك أيضًا أنواع مختلفة من الأقراص مثل الأقراص ذات الشقوق والمثقوبة لتبديد الحرارة بشكل أفضل وللتخلص من تآكل الفرامل. تلاشي أو تآكل المكابح هو فقدان الفرامل بسبب ارتفاع درجة حرارة الأقراص أو خطوط الفرامل بسبب الاستخدام المستمر والمكثف دون أي تبريد.
فرامل الانتظار/فرامل اليد
فرامل الانتظار أو فرملة اليد هي نظام فرامل ثانوي في السيارة يستخدم لإبقاء السيارة ثابتة أثناء ركن السيارة، خاصة إذا كانت مائلة. نظام الكبح هذا بسيط نسبيًا ويعمل بشكل مستقل عن نظام الكبح العادي في السيارة. هناك أنظمة فرامل انتظار يدوية تستخدم نظام الكابلات المثبت لتنشيط الأسطوانات أو الفرامل القرصية. هناك أيضًا مكابح انتظار كهربائية تعمل على نظرية أنظمة الفرامل بالسلك كما أشرنا أعلاه. تتميز معظم السيارات الحديثة الآن بفرامل انتظار إلكترونية بدلاً من نظام الكابلات البدائي.
ميزات الكبح الحديثة وأكثرها شيوعا
الفرامل المانعة للانغلاق (ABS)
يعد نظام ABS أحد أهم الاختراعات عندما يتعلق الأمر بسلامة السيارات والكبح. يعد نظام ABS أحد أكثر ميزات الأمان التي يتم التغاضي عنها وهو قادر للغاية على تجنب الاصطدام. بكلمات بسيطة، عند تطبيق قوة الفرامل المفاجئة، تميل العجلات إلى الانغلاق مما يحد من توجيه السيارة ، وهو ما يؤدي إلى وقوع حادث محتمل.
يكون نظام ABS مفيدًا في ظروف الطريق الرطبة والزلقة حيث تنزلق الفرامل العادية على طول الطريق حتى تصل إلى عائق، وهو ما تتجنبه مكابح ABS
يستخدم نظام ABS في المقام الأول أجهزة استشعار سرعة العجلة المتصلة بمضخة ABS ، وعندما يكتشف أي من مستشعرات سرعة العجلة فقدان الجر، يتم تغيير قوة الفرامل لتلك العجلة أو الجانب الفردي ويتم تطبيق قوة الفرامل بشكل متقطع للمساعدة في استعادة الجر.
أفضل أداء للكبح
تطورت أنظمة فرامل السيارات مع ظهور الفرامل الهيدروليكية، والفرامل القرصية، والفرامل المانعة للانغلاق. توفر هذه الثلاثة مجتمعة أفضل أداء للكبح مما يساعدك على التوقف أو التنقل خلال المواقف الخطرة بسهولة. تعد صيانة أنظمة الفرامل بشكل سليم أمرًا حيويًا لعمل الفرامل. يجب فحص وسادات وأقراص الفرامل على فترات زمنية محددة من قبل الشركة المصنعة لتجنب أي مفاجآت سيئة. وأخيرًا وليس آخرًا، يقع على عاتق السائق مسؤولية اتباع قواعد الطريق والالتزام بحدود السرعة من أجل قيادة آمنة.