در این مقاله قرار است درباره تاریخچه سیستم ترمز و انواع مختلف فن آوریهای آن صحبت کنیم. سیستم ترمزگیری چیزی است که کنترل یک وسیله نقلیه موتوری را برای یک وضعیت سواری امن تر برای انسان ها امکان پذیر می کند. بیش از یک قرن است که سیستم های ترمز به دستگاه پیچیده تری تکامل یافته اند تا با شرایط مختلف جاده ای سازگار شوند. آنها بخش کلیدی از فن آوری شگفت انگیزی هستند که خودرو را می سازد. انواع و اشکال بسیاری از ترمزها در طول زمان با پیشرفت فناوری خودروها توسعه یافته اند.
سیستم ترمز چیست
یکی از مهم‌ترین سیستم‌های خودروی شما ترمز نام دارد و ترکیبی از چند بخش تعاملی است که وظیفه‌ی آن توقف یا کاهش سرعت وسیله نقلیه موتوری در حال حرکت یا جلوگیری از حرکت آن در حالت ایستا است. اکثر سیستم‌های ترمز از نیروی اصطکاک برای عملکرد خود استفاده می‌کنند. اصطکاک با حرکت نسبی اجسامی که در تماس با یکدیگر هستند مخالف است و همیشه برخلاف نیروی حرکت عمل می‌کند. وقتی از انرژی برای غلبه بر اصطکاک استفاده می‌کنید، گرما ایجاد میشود. بنابراین، اجزایی مانند لنت ترمز، لنت، درام و دیسک در حین کار گرم می‌شوند.
1: ترمز بلوک های چوبی (Wooden Block Brakes)
تاریخچه سیستم ترمز با چوب آغاز شد. در واقع اولین سیستم ترمز از یک اهرم ساده تشکیل شده بود. و بلوکی از چوب را در برابر چرخ ها جابه جا می کرد. این روش بر روی چرخ های با لبه های فولادی مؤثر بود که در خودروهای آن زمان که با اسب و بخار حرکت می کردند، استفاده می شد. این ترمز می توانست به توقف یک وسیله نقلیه که با سرعت 10-20 مایل در ساعت در ترافیک کم حرکت می کرد، کمک کند. اما هنگامی که برادران میشلن، اواخر دهه ۱۸۹۰، چرخ های لاستیکی را معرفی کردند، چرخ های لبه فولادی و به دنبال آن ترمزهای بلوکی چوبی منسوخ شدند.
2: چهار چرخ ترمز: (Four-Wheel Brake)
با افزایش سرعت خودروها، تولیدکنندگان شروع به کار برای پیشرفت سیستم ترمز کردند. یکی از اولین نوآوری ها در سال ۱۹۰۳ زمانی اتفاق افتاد که ترمزهای چهار چرخ روی مدل اسپایکر هلندی ۶۰/۸۰ اسب بخار نصب شد.
شرکت خودروساز ایتالیایی، ایزوتا فراچینی ( Isotta Fraschini ) نیز پس از اختراع یک مدل خودروی ۱۵٫۹ اسب بخار، یکی از اولین سازندگان خودروهای دارای ترمز چهار چرخ بود.
توسعه ی دیگری در آمریکا در سال ۱۹۱۵ به وجود آمد، که دوئزنبرگ (Duesenberg) اتومبیل هایی را ایجاد کرد که ترمزهای داخلی را به هر دو چرخ جلو و عقب اعمال می کرد.
در آن سالها اتومبیل هایی که می توانستند در یک مسیر مستقیم به ۸۰ مایل در ساعت برسند، وارد مسابقه جاده الگین می شدند. در 1916، یعنی یک سال بعد از این فناوری دوئزنبرگ، تعداد تولیدکنندگان شرکت کننده در این رویداد که ترمزهای چهار چرخ را ارائه می دادند به ۲۶ نفر افزایش یافته بود.
3: ترمز خود تنظیم گر (Self-Adjusting Brake)
در سال ۱۹۲۵، کول موتور (Cole Motor) اولین (یا احتمالا یکی از اولین) ترمزهای خود تنظیم کننده را داشت. که آن را در سری 890 کول، یعنی در طول آخرین سال تولید خود نصب کردند. در همان سال ها، Jowett Cars نیز ترمزهای خود تنظیم کننده خود را به درخواست مشتریان، روی هر چهار چرخ مدل های خودروی خود، با هزینه اضافی نصب میکرد.
4: ترمز کفشکی (Mechanical Drum Brakes)
در ادامه ی تاریخچه ی سیستم ترمز به ترمز کفشکی می رسیم. این سیستم ترمز که به عنوان پایه و اساس سیستم ترمز مدرن در نظر گرفته می شود، در سال ۱۹۰۲ توسط لویی رنو، تولیدکننده فرانسوی و از پیشگامان صنعت خودروسازی توسعه یافت. اما در واقع اولین نفری که به این فکر افتاد که می تواند از این درام مکانیکی برای متوقف کردن خودرو استفاده کند، Gottlieb Daimler بود که در سال 1899 از این مفهوم صحبت کرد.
ویلهلم مایباخ در سال ۱۹۰۱ اولین مرسدس را با ترمز درام مکانیکی ساده طراحی کرد، که در آن کابل های فولادی به دور درام چرخ های عقب پیچیده شده بودند و توسط اهرم دستی هدایت می شدند. اما این لوئیس رنو بود که با اختراع ترمز کفشکی که به ترمز استاندارد اتومبیل ها تبدیل شد، آن را اعتبار بخشید.
5: توسعه ترمزهای کفشکی داخلی (Expanding Internal Brake Shoes)
پیش از اختراع و توسعه ی ترمزهای کفشکی داخلی، تمام سیستم های ترمز در خارج از خودرو نصب شده بودند. اما در این سری از ترمزها که کفشک ها را داخل درام ترمز قرار می داد تا گرد و غبار، آب، و عناصر دیگر بیرون نگه داشته شوند، باعث شد که فرایند ترمز موثر باقی بماند. این مورد یک نوآوری بسیار مهم در تاریخچه سیستم های ترمز است. در این سیستم لنت های ترمز کفشکی نقش اصلی در کنترل سرعت خودرو ایفا می کنند.
6: ترمزهای هیدرولیک (Hydraulic Brake)
در سال ۱۹۱۸ مالکوم لوگ هد (Malcolm Loughead)، {که بعدها نام خود را در سال ۱۹۲۶ به لاکهید (Lockheed) تغییر داد}، مفهومی از یک سیستم ترمز چهار چرخ را با استفاده از هیدرولیک پیشنهاد کرد. لاکهید برای انتقال نیرو به کفشک ترمز در هنگام فشرده شدن پدال، با به کارگیری سیلندرها و لوله ها از مایعات استفاده می کرد. در این سیستم، راننده نیاز به تلاش بسیار کمتری برای اعمال ترمز داشت.
سیستم ترمز هیدرولیکی برای اولین بار در سال ۱۹۲۱ با مشکلات نشت مایع آغاز شد. اما در سال ۱۹۲۳ ترمزهای بهبود یافته ی لاکهید به عنوان ارتقاء اختیاری بر روی خودروی ماکسول-چالمرز به قیمت ۷۵ دلار ارائه گشت. این طراحی ترمز جدید در خودروهای کرایسلر نیز از سال ۱۹۲۴ تا ۱۹۶۲ مورد استفاده قرار گرفت.
دیگر تولیدکنندگان خودرو از سال ۱۹۲۴ به دنبال کرایسلر به این سیستم ترمز رو آوردند. سپس تا سال ۱۹۳۱ تولیدکنندگان آمریکایی مانند دوج، دسوتو کرایسلر، REO، فرانکلین گراهام و پلیموث در حال تولید خودروهای خود با ترمز هیدرولیکی بودند. اما در این بین فورد و جنرال موتورز همچنان از ترمز مکانیکی استفاده می کردند. جنرال موتورز، تا اواسط دهه ۱۹۳۰، با شرکت بندیکس (Bendix) برای تولید سیستم ترمز مکانیکی خود، همکاری می کرد. بعدها همان طور که تولیدکنندگان بیشتری سیستم ترمز هیدرولیک را به جای ترمزهای مکانیکی انتخاب کردند، در نهایت شرکت بندیکس، شرکت ترمز هیدرولیکی لاکهید را خریداری کرد و به این ترتیب جنرال موتورز هم به استفاده از ترمز هیدرولیکی در تمام اتومبیل های خود روی آورد. در همین حال فورد آخرین تولیدکننده ای بود که هیدرولیک را به کار برد.
7: سیستم ترمز دیسکی: (Disk Brakes)
این ترمزها دهه ها قبل از محبوب شدن، اختراع شدند. در سال ۱۸۹۸ المر آمبروز اسپری (Elmer Ambrose Sperry) یک خودروی الکتریکی با ترمز دیسکی در چرخ جلو طراحی کرد که توسط شرکت سازنده ترمزهای دیسکی کلیولند (Cleveland Machine Screw Co.) ساخته شده بود. (این سیستم ترمز مانند ترمز دوچرخه کار می کرد، جایی که کالیپر با پد ترمز یک دیسک تماس پیدا می کرد). با این حال، این ویلیام لنچستر (William Lanchester )، مهندس انگلیسی بود که این ایده را در سال ۱۹۰۲ ثبت اختراع کرد.
بزرگترین مشکل این اختراع، تولید صدای وحشتناک آن بود که توسط پوشش مسی ترمز در حال حرکت در برابر یک دیسک فلزی ایجاد میشد. پس از پنج سال، بریتانیایی دیگری به نام هربرت فرود (Herbert Frood ) مشکل سر و صدا را با پوشش آزبستی پدها حل کرد، که این پوشش آزبستی تا دهه ۱۹۸۰ همچنان در ترمز خودروها مورد استفاده قرار می گرفت.
با این حال ترمزهای دیسکی هنوز محبوب نبودند. تنها در طول دهه ۱۹۵۰ که قابلیت های وزن و سرعت خودروها در حال افزایش بود، بصورت گسترده در اروپا استفاده شد و باعث شد ترمزهای هیدرولیکی در توزیع گرما کمتر کارآمد شوند. ترمزهای دیسکی برای اولین بار از سال ۱۹۴۹ و ۱۹۵۳ در امپراتوری کرایسلر یکپارچه شدند و برای اولین بار با عملکردهای هیدرولیکی مورد استفاده قرار گرفتند.
در سال ۱۹۴۹ در آمریکا کرازلی موتورز (Crosley Motors)، اولین تولیدکننده آمریکایی، از سیستم ترمز دیسکی استفاده کرد و آن را در خودرو مدل هات شات (Hotshot ) کروزلی نصب کرد اما در سال ۱۹۵۰ به کارگیری آن متوقف شد. این ترمزها که توسط شرکت تولیدی متخصصان خودرو (Ausco) ساخته شده بودند، از دیسک های دوقلویی استفاده می کردند که از هم جدا می شدند و به فضای داخلی یک درام چدنی ساییده می شدند. در نتیجه به فشار پدال کمتری نسبت به دیسک های کالیپر نیاز داشتند، و سطح اصطکاک بیشتری نسبت به ترمزهای کفشکی فراهم می کردند.
در واقع سال ۱۹۶۲ بندیکس زمانی که ترمزهای دیسکی چهار چرخ را با عملکرد بالا و به عنوان آپشن اضافی اختیاری برای مدل های هاوک (Hawk) و وی۸ لارک (V8 Lark) عرضه کرد، این صنعت را تحت تأثیر قرار داد. تنها چند سال طول کشید تا خودروسازی های دیگر نیز به استفاده از ترمز دیسکی رو بیاورند. چرا که با افزایش سرعت و اندازه، اتومبیل ها دیگر نمی توانستند با قابلیت های ترمزهای درام مطابقت داشته باشند.
در دهه ی ۱۹۶۰، بسیاری از تولیدکنندگان خودرو در سراسر جهان شروع به جایگزینی ترمزهای درام با ترمز دیسکی کردند. برخی از شرکت هایی که اولین بار این کار را در کشورهای خود انجام دادند، لانسیا ایتالیا در سال ۱۹۶۰، مرسدس بنز آلمان در سال ۱۹۶۱، رنو فرانسه در سال ۱۹۶۲، نیسان ژاپن در سال ۱۹۶۵ و ولوو سوئد در سال ۱۹۶۶ بودند.
8: سیستم ترمز ضد قفل: ABS (Anti-Lock Brakes)
این سیستم ترمزگیری در واقع یک ویژگی ایمنی است که برای کمک به سیستم های ترمز قبلی ایجاد شد. که برای جلوگیری از قفل شدن ترمزهای در حال استفاده، اختراع شد. این سیستم نحوه عملکرد ترمزها را تغییر داد و و به راننده در کنترل بهتر خودرو کمک بزرگی کرد.
ترمزهای ضد قفل برای اولین بار توسط مهندس فرانسوی، گابریل ووسین (Gabriel Voisin) در سال ۱۹۲۹ برای استفاده در صنعت هواپیمایی معرفی شد. این سیستم بعدها توسط بوش و مرسدس بنز در سال ۱۹۳۶ با به کارگیری سیستم ترمز الکترونیکی برای مرسدس بهبود یافت. بوش و مرسدس سیستم ترمز ضد قفل خود را به روز کردند و آن را در کلاس اس مرسدس ۱۹۷۸ نصب کردند. این سیستم کاملاً الکترونیکی، چهار چرخ و چند کاناله بود که شرکت های دیگر به زودی آن را بر روی بیشتر خودروها ساختند.
و سر انجام در سال ۱۹۶۶ بود که ABS در یک خودروی تولیدی به نام سدان ورزشی جنسن FF از بریتانیای کبیر نیز نصب شد.
9: ترمز کمکی یا بوستر ترمز (Power-assisted Brake)
ترمز کمکی یا بوستر ترمز، یک ویژگی استاندارد اکثر اتومبیل ها امروزه است که ما حتی به خاستگاه آن هم فکر نمی کنیم. بوستر در واقع یکی از اولین نوآوری ها در زمینه ی ترمز بود. اولین بار کمپانی شیکاگو (Chicago) در سال 1903 ،آن را با استفاده از یک پمپ کوچک برای فشرده سازی هوا و متوقف کردن خودرو ساخت.
بوستر ترمز یا بوستر خلاء قطعه ای حیاتی در سیستم ترمزگیری دیسکی است. که وظیفه ی آسان تر، بهتر و نرم تر کردن ترمزگیری را هنگام پا گذاشتن روی پدال ترمز بر عهده دارد. اگر بوستر (در لغت به معنای تقویت کننده) ترمز نبود، برای کاهش سرعت خودرو باید فشار بیشتری روی پدال ترمز وارد می کردید.
10: ترمز خودکار (Automatic Brakes)
در سال ۲۰۰۶ مرسدس به روز رسانی بیشتری را با سیستم ترمز خود منتشر کرد که در آن از رادار دوربرد و کوتاه برد استفاده می کرد. که حتی اگر راننده برای جلوگیری از برخوردها به پدال ترمز دست نزند، می تواند یک خودرو را به توقف در بیاورد. این فناوری به سرعت در حال پیشروی است و می تواند به عنوان استاندارد در ساخت سیستم ترمز استفاده شود.
