مقالات خودرو : فنی : کالیپر ترمز

کالیپر ترمز

کالیپر ترمز نیروی متوقف کننده را برای خودرو تأمین می‌کند و یکی از مهمترین اجزاء ترمز به شمار می‌رود. البته امروزه بیشتر خودروها حداقل در چرخ های جلو دارای ترمز دیسکی هستند. بسیاری از خودروها و کامیون‌ها هم در چرخ های عقب از ترمز دیسکی استفاده می‌کنند. در سیستم ترمز دیسکی، چرخ های خودرو به صفحاتی فلزی که روتور نامیده می‌شوند، وصل هستند که به همراه چرخ، می‌چرخد. وظیفه کالیپر، تماس با روتور، ایجاد اصطکاک و متوقف کردن چرخ خودرو است. کالیپر ترمز مانند یک چنگال بالای روتور قرار می‌گیرد. داخل هر کالیپر، یک جفت صفحه فلزی وجود دارد که لنت های ترمز به آن متصل هستند. لنت های خارجی، روی قسمت خارجی روتور، و لنت های داخلی روی قسمت داخلی روتور قرار گرفته‌اند. وقتی پدال ترمز را می‌فشارید، روغن ترمزی که از سیلندر اصلی ترمز می‌آید، فشار هیدرولیک لازم برای یک یا دو کالیپر را ایجاد می‌کند و لنت ها را به روتور می‌چسباند.

لنت ها دارای سطوحی هستند که اصطکاک زیادی ایجاد کرده و سرعت روتور را پایین آورده یا موجب توقف کامل آن می‌شوند. وقتی سرعت روتور پایین می‌‌آید یا می‌ایستد، چرخ هم می‌ایستد چون به همدیگر چسبیده‌اند. خودروها و کامیون های قدیمی از ترمزهای کاسه‌ای استفاده می‌کنند و چرخ در اثر اصطکاک بین کاسه چرخ و لنت از حرکت می‌ایستد. این اصطکاک موجب تولید گرما و گاز داخل کاسه ترمز می‌شود و گاهی می‌تواند باعث بریدن ترمز بشود. از آن جایی که در ترمزهای دیسکی، لنت ها خارج از دیسک قرار دارند و کاسه ترمز آن ها را احاطه نکرده است، آسان‌تر خنک می‌شوند و گرمای کمتری تولید می‌شود. به همین خاطر، در خودروهای مدرن ترمزهای دیسکی جایگزین ترمزهای کاسه‌ای شده‌اند ولی با این حال، برخی خودروهای ارزان قیمت هنوز در چرخ های عقب از ترمز کاسه‌ای استفاده می‌کنند.

در چرخ های عقب، نیروی متوقف کننده کمتری مورد نیاز است. دو نوع کالیپر وجود دارد که عبارتند از: کالیپر شناور (یا لغزنده) و کالیپر ثابت. کالیپرهای شناور متناسب با روتور به داخل یا خارج حرکت می‌کنند و در طرف داخلی روتور دارای یک یا دو پیستون هستند. وقتی پدال ترمز فشرده می‌شود، این پیستون کالیپر را فشرده کرده و با چسباندن لنت ها به دو طرف روتور، ایجاد اصطکاک می‌کند. کالیپر ثابت، همانطور که از اسمش پیداست، حرکت نمی‌کند، در عوض پیستون هایی دارد که به طرفین روتور فشار وارد می‌کنند. کالیپرهای ثابت عملکرد بهتری دارند ولی بسیار گرانتر از کالیپرهای شناور هستند. برخی از کالیپرهای ثابت که عملکرد بسیار بالایی دارند، دارای دو جفت یا بیشتر پیستون هستند که دو طرف روتور قرار گرفته‌اند. تعداد پیستون ها در برخی کالیپرهای ثابت به شش جفت هم می‌رسد. وقتی با کالیپر ترمز سر و کار دارید به ابزارهای خاصی هم احتیاج پیدا می‌کنید، به خصوص وقتی که بخواهید لنت ها را عوض کنید. در ادامه مطلب ابتدا درباره این ابزارها و بعد هم درباره انواع و اقسام کالیپرهای ترمز صحبت خواهیم کرد.

آچار کالیپر 

لنت ترمز مادام العمر کار نمی‌کند. در ترمزهای دیسکی، هر بار که لنت با روتور چرخان تماس پیدا می‌کند، کمی ساییده می‌شود. لنت ها به تدریج نازکتر و نازکتر می‌شوند. به منظور جبران این ساییدگی، پیستونی که داخل کالیپر قرار دارد از سیلندر بیرون می‌آید و لنت ساییده شده را بیشتر و بیشتر روی روتور می‌فشارد. دست آخر هم باید لنت های خورده شده را با لنت های نو عوض کنید. متأسفانه، پیستون کالیپر که حالا دیگر به طور کامل بیرون آمده است، برداشتن و تعویض لنت ها را دشوار می‌کند. در این حالت، پیستون را باید سر جای اولش برگرداند. اینجاست که جعبه ابزارهای مخصوص به کار می‌آید. کار آچار کالیپر، برگرداندن پیستون یا پیستون ها به داخل کالیپر است، به طوری که لنت ها به راحتی بتوانند برداشته و تعویض شوند. پیستون را نمی‌توان به راحتی عقب برد چون مثل یک پیچ سفت شده است و باید پیچانده شود تا به عقب برگردد. البته می‌شود با یک جفت اهرم هم این کار را انجام داد، ولی انجام این کار توصیه نمی‌شود. ممکن است به پیستون، کالیپر و حتی به دست‌هایتان آسیب برسانید.

آچار کالیپر معمولاً روی یک سر پیستون ثابت می‌شود و در سر دیگرش دسته‌ای دارد که می‌توان آن را چرخاند. وقتی دسته چرخانده می‌شود، پیستون به داخل کالیپر برمی‌گردد. اگر پینی که کالیپرهای شناور روی آن حرکت می‌کنند، چسبنده بشود نیاز به تعمیر دارد. این مساله معمولاً ناشی از وجود گرد و خاک یا زنگ زدگی است. وقتی این اتفاق می‌افتد، کالیپر نمی‌تواند لنت را به طور کامل از روتور جدا کند و اصطکاک ادامه پیدا می‌کند، حتی اگر پایتان را از روی پدال ترمز برداشته باشید. این امر باعث ساییدگی شدید لنت می‌شود، مصرف سوخت را بالا می‌برد و حتی در صورتی که دمای روتور زیاد بالا برود، آن را کج می‌کند. شایان ذکر است این مسائل در مورد همه کالیپرهای ترمز صدق نمی‌کند. در ادامه مطلب نگاهی به انواع خاص‌تری از کالیپرها خواهیم انداخت و متوجه تفاوت آن ها با کالیپرهای معمولی خواهیم شد.

کالیپر ترمز موتورسیکلت

موتورسیکلت از خودرو کوچکتر است، به همین دلیل به نیروی متوقف کننده کمتری احتیاج دارد. با این حال، قدرت متوقف کننده در موتورسیکلت به نوعی بیشتر از سایر وسایل نقلیه اهمیت دارد. علت آن چیست؟ خب، به این علت که موتورسوار بدون محافظ است و حتی یک تصادف کوچک هم می‌تواند کشنده باشد. هنگام موتورسواری، پرهیز از تصادف بسیار اهمیت دارد. ولی موتورسیکلت به چه نوع کالیپری نیاز دارد؟ جواب نسبتاً ساده است: به یک کالیپر کوچک و سبک. کالیپر ترمز موتورسیکلت، بر خلاف کالیپر خودروها و کامیون ها، باید کوچک باشند تا وزن موتورسیکلت را بالا نبرد و مزاحمتی هم برای موتورسوار ایجاد نکنند. معمولاً کالیپر ترمز موتورسیکلت از مواد سبکی مانند آلومینیوم ساخته می‌شود که ضد زنگ نیز هست. البته بعضی از موتورسیکلت ها بزرگتر و قویتر از سایر موتورسیکلت ها هستند و آشکار است که به نیروی متوقف کننده بیشتری احتیاج دارند. موتورسیکلت های سبک هنوز از ترمزهای کاسه‌ای استفاده می‌کنند، ولی موتورسیکلت های بزرگتر همگی ترمز دیسکی دارند، به خصوص در چرخ جلو.

در موتورسیکلت های بزرگتر و قویتر، کالیپر به منظور افزایش قدرت متوقف کننده، دارای پیستون های متعددی است. بعضی از  موتورسیکلت ها دو یا حتی چهار پیستون دارند، و در بعضی موتورسیکلت ها تعداد پیستون ها برای هر کالیپر به دوازده عدد هم می‌رسد. البته موتورسیکلت های سبک به نیروی متوقف کننده زیادی احتیاج ندارند ولی همانطور که پیشتر گفتیم، وقتی وسیله نقلیه‌ای را می‌رانید که تندرو و بدون محافظ است، داشتن ترمز قوی فکر بدی نیست. در موتورسیکلت، کالیپر جلو به یک دوشاخه متصل است. دوشاخه یک سازه فلزی است که چرخ جلو و سیستم تعلیق را در جای خودشان نگه می‌دارد و پشتیبان فرمان است. تا چندی پیش، کالیپرها با استفاده از چند پیچ به دوشاخه وصل می‌شدند و پیچ ها نسبت به روتور دارای زاویه قائمه بودند.

در سال های اخیر، که محبوبیت ترمزهای دیسکی رادیال افزایش پیدا کرده است، کالیپرها با استفاده از پیچ هایی که موازی با سطح روتور هستند، کمی دورتر از دوشاخه قرار گرفته‌اند. این نوع کالیپر، کوبش دوشاخه را هم کاهش می‌دهد. از آن جایی که کالیپر موتورسیکلت بیشتر از کالیپر خودرو در معرض دید است و شاید بیشتر از سایر اجزاء موتورسیکلت به آن توجه شود، ظاهر کالیپر برای بسیاری از موتورسوارها اهمیت دارد. در فروشگاه ها رنگ های مخصوص کالیپر ترمز به فروش می‌رسند و شما می‌توانید کالیپر را با رنگ مورد علاقه‌تان رنگ‌آمیزی کنید. کالیپر خودرو را هم می‌توانید با این رنگ ها، رنگ‌آمیزی کنید. رنگ نقره‌ای براق با این که زیبا و جذاب است، اما باعث می‌شود کالیپر گرما را درون خودش نگه دارد و ترمز ببرد. در ادامه مطلب، بیایید ببینیم کالیپر کامیون چه ویژگی هایی باید داشته باشد.

کالیپر ترمز کامیون

نمی‌توان انکار کرد که کامیون ها و شاسی بلندها، بعضی مواقع بزرگ هستند... خیلی بزرگ. با افزایش اندازه، سرعت هم بالا می‌رود و این بدان معناست که کامیون ها و شاسی بلندها بیشتر از یک خودرو معمولی به نیروی متوقف کننده احتیاج دارند. بنابراین، از کجا می‌توانند نیروی متوقف کننده مورد نیازشان را تأمین کنند؟ معلوم است، از کالیپر ترمز کامیون. نیروی متوقف کننده کالیپر توسط نیروی بازدارندگی آن تعیین می‌شود، یعنی مقدار نیرویی که می‌تواند به سطح روتور وارد بکند. مقدار این نیرو به تعداد پیستون ها و سطح تماس لنت ها با روتور بستگی دارد.

واضح است کالیپری که نیروی بازدارندگی بیشتری دارد بهتر و سریعتر می‌تواند یک وسیله نقلیه را متوقف بکند. بسیاری از کامیون های نو که از کارخانه تحویل گرفته می‌شوند، دارای کالیپرهای شناور هستند که نیروی بازدارنده زیادی تولید می‌کنند. اگر پس از تحویل از کارخانه تایرهای بزرگتر و تجهیزات سنگین‌تری روی کامیون نصب بشود، و بار سنگینی روی آن سوار شود، این کالیپرهای فابریک نمی‌توانند نیروی متوقف کننده کافی را برای کامیون تأمین کنند. خوشبختانه انواع کالیپر در بازار موجود است. کامیونی که از کارخانه تحویل گرفته می‌شود، کالیپرهایی دارد که سطح تماس بین پیستون و روتور در آن ها حدود 5000 میلی‌متر مربع است. کالیپرهایی در بازار وجود دارند که این سطح تماس را دو برابر می‌کنند و نیروی بازدارنده مورد نیاز یک کامیون سنگین را به راحتی تأمین می‌کنند.

کالیپرها بیشتر از سایر اجزاء ترمز با گرما سر و کار دارند. گرما برای ترمز مضر است چون می‌تواند باعث بریدن ترمز بشود. برای این که ترمز همیشه عملکرد خوبی داشته باشد، هوارسانی و خنک شدن کالیپر اهمیت زیادی دارد. علاوه بر این، هر چه سطح روتور بزرگتر باشد، بیشتر کمک می‌کند که گرما روی آن سطح گسترده، توزیع و دفع بشود. کامیون ها و شاسی بلندها تنها وسایل نقلیه‌ای نیستند که در زمینه ترمز به تجهیزات خاصی احتیاج دارند. البته کالیپر این وسایل نقلیه هم وظیفه دشوارتری بر عهده دارند. شاید بعضی افراد بگویند این گونه کالیپرها را باید کالیپرهایی با عملکرد بالا قلمداد کرد. در ادامه مطلب به برخی خصوصیات کالیپرهای عملکرد-بالا نگاهی خواهیم انداخت. 

کالیپرهای عملکرد-بالا

ترمزهای دیسکی در اصل برای خودروهای مسابقه‌ای طراحی شده بودند. همه می‌دانند که خودروهای مسابقه‌ای با سرعت بسیار زیاد حرکت می‌کنند، از طرفی به شتاب‌گیری فرز و سریع هم احتیاج دارند. وقتی مسابقه با خودرو، نوپا بود و روزهای اولیه‌اش را می‌گذراند و بیشتر خودروها مجهز به ترمزهای کاسه‌ای بودند، بریدن ترمز باعث تصادف های زیادی روی پیست می‌شد. ترمزهای دیسکی، بهتر هوا رسانی و خنک می‌شوند، در نتیجه فشاری که باعث تولید گرما می‌شود، از بین می‌رود و احتمال بریدن ترمز (البته نه به طور کامل) از بین می‌رود. با گذشت زمان، این ترمزهای قدرتمند در خودروهای سواری هم به کار گرفته شدند. امروزه حتی در خودروهای ارزان قیمت هم می‌توان آن ها را مشاهده کرد. با این حال، خودروهایی که عملکرد بالا دارند هنوز مصرف کننده اصلی ترمزهای قوی هستند و تنوع در طراحی کالیپر ترمز، به این ترمزها کمک می‌کند نیروی متوقف کننده بیشتری فراهم کنند. البته محدودیت هایی برای ترمز و کالیپرها و نیروی متوقف کننده آن ها وجود دارد، ولی به هر حال باید بتوانند خودرو را از حرکت باز دارند. عملکرد ترمز بستگی زیادی به میزان چسبندگی تایرها به سطح جاده نیز دارد و قدرت ترمز و کالیپر نمی‌تواند از محدوده خاصی فراتر برود.

با این حال، چندین و چند روش وجود دارد که می‌توان کالیپر را تقویت کرد. بعضی مواردی که عملکرد کالیپر ترمز را بالا می‌برند عبارتند از:

پیستون های بزرگتر: هر چه پیستون ها بزرگتر باشند، سطح تماس آن ها با لنت بیشتر است و نیروی متوقف کننده بیشتری به روتور وارد می‌کنند.

پیستون های بیشتر: کالیپرهای شناور فقط یک پیستون روی سطح داخلی‌شان دارند. کالیپرهای ثابت دارای دو پیستون هستند که در دو طرف روتور قرار گرفته‌اند. کالیپرهای عملکرد-بالا، ممکن است چندین پین در طرفین روتور داشته باشند. کالیپرهای شش پیستونه بسیار متداول هستند و حتی زمزمه هایی از آمدن کالیپرهای دوازده پیستونه به بازار هم به گوش می‌رسد. افزایش تعداد پیستون ها، نیروی متوقف کننده کالیپر را افزایش می‌دهد. 

نگه داشتن کمتر گرما: می‌توان گفت ترمز ابزاری است که جنبش را به گرما تبدیل می‌کند. وقتی سرعت خودرو کم می‌شود، انرژی جنبشی باید پراکنده بشود و بیشتر آن به گرما تبدیل می‌شود. اصطکاک بین لنت و روتور درست به همان روشی تولید گرما می‌کند که کشیدن چوب کبریت روی قوطی آن تولید گرما می‌کند. اگر گرمای زیادی تولید بشود، ترمز ضعیف می‌شود و اثرش را از دست می‌دهد. بنابراین هرچه کالیپرها بیشتر هوارسانی و خنک بشوند، بهتر عمل می‌کنند. از طرفی ، هرچه سطح روتور وسیع‌تر باشد، گرما بیشتر توزیع و راحت‌تر دفع می‌شود. 

کالیپرهای Differential Bore: وقتی سطح روتور داغ می‌شود، به ناچار نیروی متوقف کننده پیستون ها باید افزایش پیدا کند تا ترمز ضعیف نشود. اگر کالیپر دارای چند پیستون باشد، سطح روتور توسط پیستون هایی که در جلو کالیپر قرار دارند داغ می‌شود. وقتی پیستون های عقبی کالیپر هم به روتور فشار بیاورند، روتور بیشتر داغ می‌شود، به همین خاطر بهتر است پیستون های داخلی کالیپر بزرگتر باشند. کالیپرهای Differential Bore، در جلو پیستون های کوچکتر و در عقب پیستون هایی بزرگتر دارند. این فناوری می‌تواند موجب افزایش نیروی متوقف کننده کالیپر بشوند. خودروهای کوچکتر که معمولاً با سرعت زیاد حرکت نمی‌کنند، نیازی به این افزایش نیرو ندارند. بنابراین، هرچه یک وسیله نقلیه قویتر و سریعتر باشد، بیشتر به کالیپرهای عملکرد- بالا احتیاج دارد.