فهرست مطالب
جای تردید ندارد که اولین سیستم ایمنی در خودرو، سیستم ترمز است. سیستمی که در یک قرن گذشته تغییرات بسیار زیادی به خود دید تا هر روز قدرتمندتر، پربازده‌تر و ایمن‌تر شود. سیستمی که بدون وجود آن، حرکت خودرو عملا معادل با بروز تصادف خواهد بود.
اما سیستم ترمز هیدرولیک رایج در خودروها، مجموعه‌ای پیچیده از مدارهای روغن، کالیپرهای ترمز، پمپ ABS، لنت و صد البته یک سیستم جانبی تقویت‌کننده به نام بوستر است. اما بوستر ترمز دقیقا چیست و چگونه کار می‌کند؟ چند نوع دارد و ایرادهای رایج آن چیست؟
تاریخچه بوستر ترمز
کلمه بوستر (Booster) در واژگان انگلیسی به معنای تقویت‌کننده است. درنتیجه ترمز بوستردار به سیستم ترمزی گفته می‌شود که از یک نوع سیستم تقویت‌کننده برای ساده‌سازی عمل ترمزگیری بهره می‌برد.
اولین سیستم ترمز بوستردار از نوع خلایی (Vacuum/وکیومی) در سال ۱۹۲۷ خلق شد، اما این سیستم تا دهه ۱۹۵۰ میلادی به صورت فراگیر در صنعت خودروسازی به کار نرفت. امروزه وجود نوعی از بوستر برای سیستم ترمز تقریبا در تمام خودروهای تولید انبوه جهان، یک استاندارد اجباری تلقی می‌شود.
وظیفه بوستر ترمز
سیستم ترمز در وسایل نقلیه، بر اساس عدم فشرده‌سازی و قابلیت انتقال فشار در سیالات عمل می‌کند. در نتیجه در سیستم‌های ترمز قدیمی فاقد بوستر، مجموعه اهرم‌های متصل به پمپ مستر ترمز (پمپ ترمز اصلی/پمپ ترمز بالا) به گونه‌ای طراحی می‌شد که فشار وارده از سمت پای راننده به کمک قوانین اهرم‌ها تقویت شده و برای توقف خودرو کافی باشد. در نتیجه، ترمز‌های بدون بوستر همانند فرمان بدون سیستم کمکی، سفت و محکم بود.
بوستر به عنوان یک مکانیزم بسیار ساده اما تقویت‌کننده به کمک پای راننده می‌آید تا برای ترمزگیری، نیاز به اعمال فشار زیاد از سوی راننده نباشد. در نتیجه استفاده از سیستم ترمز در ترافیک‌های درون شهری و رانندگی‌طولانی مدت نیز بسیار ساده است و موجب خستگی راننده نخواهد شد.
انواع بوستر ترمز
به صورت کلی چهار نمونه مختلف از بوستر در سیستم ترمز خودروهای تولید انبوه به کار گرفته می‌شود. قدیمی‌ترین و رایج‌ترین نوع بوستر ترمز در تاریخ صنعت خودروسازی، نمونه خلایی یا بوستر نوع وکیومی (Vacuum Booster) است. در نتیجه برای درک بهتر عملکرد سایر نمونه‌های بوستر، ابتدای به بررسی عملکرد بوستر خلایی پرداخته و از آن پس، سه نمونه رایج دیگر را شرح خواهیم داد که در عملکرد کلی، با نمونه وکیومی مشترک هستند.
بوستر وکیومی
رایج‌ترین نمونه از سیستم کمک ترمز، بوستر وکیومی (Vacuum Booster) است که بر اساس فشار منفی، خلا یا وکیوم پیشرانه عمل می‌کند. در این نسخه، یک هوزینگ دایره‌ای بین پدال ترمز و سیلندر اصلی ترمز (سیلندر مستر) قرار می‌گیرد. درون این هوزینگ یک یا چند صفحه دیافراگم لاستیکی وجود دارد که فضای داخلی هوزینگ را به دو قسمت کاملا مجزا و آب‌بندی‌شده تقسیم می‌کند. فشار طرف پشت دیافراگم (سمت پدال ترمز) برابر با فشار هوای پیرامون است، اما طرف جلوی آن (سمت سیلندر مستر) به کمک یک شلنگ به منیفولد ورودی هوا (منیفولد اینتیک) متصل شده است. در نتیجه تا زمانی که پیشرانه روشن باشد، فشار منفی تولیدشده از طریق مکش پیستون‌‌ها (وکیوم طبیعی موتور) در این سمت برقرار است. این فشار وکیوم با اثر گذاشتن بر سطح بسیار بزرگ دیافراگم، سعی دارد تا دیافراگم را به سمت خود بکشد.
یک فنر نسبتا قوی، وظیفه دارد تا از قوس برداشتن دیافراگم تحت فشار وکیوم موتور جلوگیری کند. در نتیجه تا زمانی که راننده کاری با پدال ترمز ندارد، دیافراگم درست در وسط بوستر قرار داشته و تکان نمی‌خورد. اما به محض اینکه راننده بر پدال ترمز فشار می‌آورد، دیافراگم در جهتی که فشار منفی (وکیوم موتور) بر آن اعمال می‌شود، حرکت می‌کند. با حرکت دیافراگم، شفت مرکزی قرار گرفته در آن بر پیستون روی سیلندر مستر تاثیر گذاشته و روغن ترمز را فشرده و به سمت کالیپرهای ترمز هدایت می‌کند.
عملکرد ترمز بوستردار وکیومی با ترمز بدون سیستم کمکی هیچ تفاوتی ندارد، جز آن که در بوستر وکیومی، فشار منفی اعمال شده بر سطح دیافراگم لاستیکی داخل بوستر، به عنوان یک نیروی هم‌راستا با جهت حرکت پدال ترمز، به کمک پای راننده آمده و فشردن پدال ترمز بر سیلندر مستر را ساده‌تر می‌کند.
در نتیجه در ترمز بوستردار نوع وکیومی، فاکتورهایی چون شدت وکیوم موتور، ابعاد دیافراگم لاستیکی و تعداد صفحات دیافراگم (به عنوان مثال در بوسترهای دو لایه) از مهم‌ترین المان‌های تعیین کننده توان کمکی بوستر است.
مزایای بوستر وکیومی
- طراحی بسیار ساده
- ارزان‌قیمت
- تعمیرات راحت
- گستردگی دانش تعمیرات
معایب بوستر وکیومی
- تغییر در توان ترمزگیری بر حسب تغییرات در میزان وکیوم
- بروز اختلال در عملکرد در صورت سوراخ شدن دیافراگم یا شلنگ وکیوم
- پوسیدگی دیافراگم و نیاز به جایگزینی آن، هر چند سال یکبار
بوستر وکیومی برقی
بوستر وکیومی برقی (Electric Vacuum Booster) از دیدگاه طراحی کلی با بوستر رایج نوع وکیومی مو نمی‌زند. اما تفاوت اصلی در آن است که بوستر وکیومی برقی، فشار منفی روی دیافراگم خود را به کمک یک پمپ خلا الکتریکی تامین می‌کند.
در نتیجه بوستر وکیومی الکتریکی در خودروهای هیبرید و برقی کاربری بسیار گسترده‌تری دارد. این دست خودروها یا فاقد پیشرانه احتراق داخلی برای تولید وکیوم هستند یا پیشرانه آن‌ها بر حسب عملکرد مجموعه هیبرید، گاهی اوقات خاموش است. در نتیجه با استفاده از یک پمپ خلا برقی، فشار منفی مورد نیاز برای عملکرد صحیح بوستر و سیستم ترمز، از طرف پمپ تامین شده و نیاز به حضور پیشرانه احتراق داخلی یا روشن بودن دائمی آن نیست. به همین دلیل از این نوع بوستر روی خودروهای تجاری نیز استفاده می‌شود.
مزایای بوستر وکیومی برقی
- مستقل از وجود پیشرانه یا روشن بودن آن
- رفتار کاملا خطی و بسیار دقیق سیستم ترمز
- هماهنگی خوب با سیستم‌های کمک راننده و ADAS مانند ترمز اتوماتیک
معایب بوستر وکیومی برقی
- طراحی پیچیده‌تر نسبت به بوستر وکیومی رایج
- قیمت بالاتر تولید و تعمیرات تخصصی
- حساسیت در برابر آسیب به سیستم‌های الکتریکی یا قطع شدن جریان برق
بوستر هیدرولیکی
بوستر هیدرولیکی (Hydro Booster) بیشتر در خودروهایی استفاده می‌شود که یا فاقد فشار منفی موتور (وکیوم) هستند یا مقدار وکیوم موتور در آن‌ها بسیار کم است. در نتیجه بوستر ترمز نوع هیدرولیکی در خودروهای تجاری دیزلی که توانایی تولید وکیوم ندارند، یا خودروهای مجهز به سیستم پرخوران توربو یا سوپرشارژر استفاده می‌شود.
این نوع بوستر به‌جای استفاده از یک دیافراگم که نیروی وارد بر سطح خود را از فشار منفی موتور دریافت می‌کند، از یک مجموعه هیدرولیک (روغنی) کمک می‌گیرند که معمولا فشار روغن آن از طریق پمپ هیدرولیک فرمان تامین می‌شود.
بنابراین بخشی از فشار مثبت پمپ هیدرولیک فرمان به سمت پمپ مستر (پمپ ترمز) هدایت می‌شود. در این نوع بوستر پدال ترمز به یک شیر ضریب متغیر متصل است. این شیر هیدرولیک، بر حسب میزان فشار راننده بر پدال ترمز باز و بازتر می‌شود و اجازه عبور مقدار بیشتری روغن پرفشار و اعمال نیرو بر پمپ مستر ترمز را می‌دهد. هرچه فشار بر پدال ترمز بیشتر باشد، شیر هیدرولیک بازتر شده و حجم بیشتری از روغن پر فشار به سمت پمپ مستر ترمز رفته و شدت ترمزگیری افزایش می‌یابد.
مزایای بوستر هیدرولیک
- مستقل از ویکوم پیشرانه
- رفتار خطی و کنترل شده ترمز
- توان ترمزگیری قابل توجه
معایب بوستر هیدرولیک
- احتمال بروز نشتی
- طراحی و تعمیرات پیچیده‌تر از بوستر وکیومی
- نیازمند دانش بیشتر برای اعمال تعمیرات
- قیمت بیشتر از نمونه وکیومی
بوستر برقی
بوستر برقی (Electro Booster) از دیدگاه طراحی کلی بسیار شبیه به بوستر ترمز نوع هیدرولیکی است. تفاوت اصلی در آن است که در بوستر نوع الکتریکی، توان کمکی برای ترمزگیری از طریق یک مجموعه موتور الکتریکی و گیربکس تامین می‌شود.
به این ترتیب که مجموعه‌ای از سنسورها بر روی پدال ترمز قرار دارد که شدت و سرعت فشرده شدن پدال را ارزیابی کرده و اطلاعات را برای تحلیل به سمت کامپیوتر خودرو (ECU) ارسال می‌کند. سپس ECU تصمیم می‌گیرد که موتور الکتریکی چه مقدار دوران کند تا فشار مورد نظر بر پمپ مستر ترمز اعمال شود.
بوستر برقی نه تنها نیازمند فشار منفی یا فشار هیدرولیک نیست، بلکه توانایی تولید فشار ترمز بسیار زیاد را دارا است بدون این که نیازی به وجود پیشرانه احتراق داخلی باشد. به همین دلیل در بیشتر خودروهای مدرن امروزی، مخصوصا خودروهای هیبرید و برقی، از بوستر الکتریکی استفاده می‌شود.
مزایای بوستر برقی
- طراحی نسبتا ساده
- دوام بسیار زیاد و احتمال خرابی بسیار کم
- مستقل از وکیوم و فشار روغن
- دقت بسیار زیاد در هماهنگی با سیستم‌های کمک راننده ADAS
معایب بوستر برقی
- استفاده از موتور برقی و گیربکس مخصوص
- قیمت نهایی بیشتر از بوستر وکیومی رایج
- نیازمند دانش تعمیراتی پیشرفته و تنظیم بسیار دقیق
خرابی بوستر ترمز
سیستم بوستر ترمز ماشین بر حسب نوع و عملکرد، ممکن است با برخی ایرادهای رایج همراه باشد.
در بوسترهای معمول نوع وکیومی دارای دیافراگم، پوسیدگی، خشک شدن یا پارگی دیافراگم، مخصوصا بر اثر بازگشت بخارات بنزین به محفظه بوستر، یکی از رایج‌ترین ایرادها است. همچنین در این نوع بوستر، احتمال پوسیدگی شلنگ متصل کننده به منیفولد اینتیک یا گیر کردن شیر یک طرفه بوستر نیز در زمره تعمیرات دوره‌ای به حساب می‌آید که تعمیر و جایگزینی آن‌ها نسبتا راحت و کم هزینه است.
در بوسترهای نوع هیدرولیکی، احتمال بروز نشتی بر اثر فرسودگی شلنگ روغن یا پوسیدگی کاسه نمدها نیز رایج است. اگرچه این سیستم طول عمر زیادی دارد و چنین ایرادهایی به ندرت اتفاق می‌افتد، اما بروز آن تنها با اعمال تعمیرات تخصصی و جایگزینی قطعات فرسوده ممکن می‌شود.
در بوسترهای نوع الکتریکی یا وکیومی برقی، حساسیت بیشتری در برابر نوسانات احتمالی مجموعه برق خودرو، سوختن فیوز، پایان طول عمر موتور و پمپ وکیوم وجود دارد، اما طراحان برای جلوگیری از بروز آسیب، از مدارهای محافظ متعدد بهره می‌گیرند و به همین دلیل طول عمر این سیستم‌ها بسیار زیاد است. با این حال در صورت بروز ایراد، به دلیل قیمت قابل توجه موتورهای الکتریکی و دقت بسیار زیاد در اجرای تعمیرات و تنظیمات دقیق این سیستم‌ها، تعمیر آن‌ها معمولا هزینه بردار است.
علائم خرابی بوستر ترمز
خوشبختانه علائم خرابی بوستر ترمز خودرو بسیار واضح و درک آن‌ها بسیار ساده است. در این بخش، مهم‌ترین علائمی که به هنگام خرابی بوستر با آن مواجه خواهید شد را بررسی می‌کنیم. توجه داشته باشید که در صورت کشف ایراد در سیستم ترمز یا مشکوک شدن به عملکرد صحیح آن، منطقی‌ترین کار عدم استفاده از خودرو و مراجعه به تعمیرکار است تا از بروز سوانح ناخواسته جلوگیری به عمل آید.
سفت شدن پدال ترمز
سفت شدن یا به اصطلاح چوب شدن پدال ترمز در زیر پا یا همان نیاز به اعمال فشار بسیار زیاد بر روی پدال ترمز به منظور توقف خودرو، یک ایراد مشترک به هنگام خرابی هر نوع بوستر ترمز به حساب می‌آید. این حالت نشان می‌دهد که سیستم کمک ترمز (مستقل از نوع) توانایی عملکرد صحیح خود را از دست داده و از مدار خارج شده است. در نتیجه، این تنها فشار پای شما روی پدال است که عمل ترمزگیری را انجام می دهد. در نتیجه سفت شدن پدال ترمز زیر پا را کاملا جدی بگیرید.
شنیدن صدای سوت در کابین
بروز صدای سوت پیوسته به هنگام روشن بودن پیشرانه، مخصوصا از قسمت زیرین داشبرد در سمت پدال‌ها و بخصوص تغییر این صدای سوت به هنگام ترمزگیری، می تواند نشان‌دهنده بروز ترک، سوراخ یا نوعی نشت وکیوم از سیستم بوستر نوع وکیومی باشد. فرار فشار منفی از هر جا به جز روی سطح دیافراگم بوستر به معنای کاهش توان کمکی بوستر و بروز نقص در سیستم ترمز خواهد بود. ممکن است در این حالت فرار فشار منفی به اندازه‌ای نباشد که موجب چوب شدن پدال ترمز شود اما علامت را باید کاملا جدی گرفت.
چوب شدن پدال در دور موتور بالا یا پس از خاموش شدن پیشرانه
همان‌طور که گفتیم، فضای داخلی هوزینگ بوستر ترمز (در جهت دیافراگم به سمت موتور)، کاملا عایق و غیر قابل نفوذ است. یک شیر مکانیکی یک طرفه فنردار نیز وجود دارد که به هنگام عدم استفاده از ترمز، فشار منفی را برای دقایقی مشخص، در داخل محفظه بوستر نگه می‌دارد. در نتیجه پس از خاموش شدن پیشرانه، پدال ترمز همچنان باید به اندازه حداقل سه تا پنج بار ترمزگیری، نرم باشد. اگر بلافاصله پس از خاموش شدن موتور، پدال ترمز چوب شود، به این معنا است که فشار منفی در محفظه بوستر محفوظ نمانده و بوستر یا شیر یک طرفه، دچار نشتی است. همچنین با افزایش دور موتور، فشار وکیوم داخل اینتیک افت می‌کند. بنابراین اگر در شتاب‌گیری سنگین و دور موتور بالا شاهد چوب شدن پدال ترمز بودید، حتما عملکرد شیر یک‌طرفه و آب‌بند بودن بوستر را بررسی کنید.
نشت روغن از درون بوستر
همان‌طور که گفتیم، بروز نشت روغن در بوسترهای هیدرولیکی موضوعی رایج و طبیعی است.
اما در بوسترهای وکیومی رایج، اگر روغن از داخل بوستر ترمز یا دیواره بیرونی آن چکه کند به این معنا است که کاسه نمد و پکینگ (پیستون لاستیکی) شفت سیلندر مستر ترمز که دقیقا بین بوستر و پمپ مستر قرار دارد، فرسوده شده و روغن از پشت شفت به سمت بوستر یا داخل آن نفوذ کرده است. روغن ترمز می‌تواند باعث بروز آسیب جدی به لاستیک دیافراگم و رنگ بدنه خودرو شود.
ایرادهای غیرمرتبط به بوستر ترمز
برخی ایرادهای وابسته به سیستم ترمز وجود دارد که الزاما ارتباطی به سیستم بوستر خودرو نداشته و در اصل از جای دیگری سرچشمه می‌گیرد.
خالی کردن پدال
زمانی که پدال ترمز را فشار دادید اما پدال زیر پای شما سفت نشد و تا کف اتاق حرکت کرد، به این معنا است که سیستم ترمز خالی کرده و فشار پای شما روی پدال، عملا موجب اعمال فشار به روغن ترمز نمی‌شود. این ایراد بسیار مهم می‌تواند نشان‌دهنده بروز پارگی یا نشتی در سیستم ترمز (از سیلندر مستر گرفته تا لوله‌ها، شلنگ‌ها و پکینگ لاستیکی درون کالیپرها) یا خرابی پکینگ داخل سیلندر مستر و فرار فشار روغن باشد.
اسفنجی شدن پدال ترمز
پدال ترمز در سیستمی که به درستی کار کند، پس از چند سانتیمتر پایین رفته و با اعمال بیشترین فشار ممکن، سفت می‌شود. اما اگر پدال را فشار دادید و جابجایی پدال بیشتر از حد استاندارد بود و ترمز خودرو بسیار ضعیف عمل کرد، این مهم نشان‌دهنده ورود هوا به سیستم ترمز یا به اصطلاح فنی، هوا گرفتن ترمز است. ورود هوا به سیستم ترمز معمولا بر اثر کاهش سطح روغن موجود در مخزن ترمز یا بروز یک ترک بسیار کوچک در مدار روغن ترمز ممکن می‌شود. همچنین ورود رطوبت به مدار ترمز و فاسد کردن روغن ترمز نیز می‌تواند با علائمی مشابه همراه باشد.
نتیجه گیری
صحت و سلامت عملکرد سیستم ترمز بدون شک مهم‌ترین بخش از ایمنی یک خودرو است. بدون داشتن اطمینان از سلامت سیستم ترمز، هرگز نباید با خودرو رانندگی کرد. در موضع سلامت سیستم ترمز، بوستر یا تقویت‌کننده مدار ترمز یکی از مهم‌ترین نقش‌ها را بازی می‌کند. سیستم کمکی که رانندگی بدون آن تقریبا غیر ممکن و بسیار خطرناک است.
در نتیجه از سلامت و صحت عملکرد سیستم ترمز خود اطمینان حاصل کنید. حتی در خودروهای صفر کیلومتر، حداقل دو بار در سال مدار سیستم ترمز را از دیدگاه عملکرد بوستر و کیفیت روغن ترمز گرفته تا سلامت شلنگ‌های لاستیکی سیستم ترمز برای عدم بروز نشتی و ترک مورد بررسی قرار دهید.
توجه داشته باشید که خودروهای قدیمی‌تر، مخصوصا خودروهای کلاسیک، حساسیت بیشتری در برابر بروز ایراد در سیستم ترمز دارند. پوسیدگی در لولههای فلزی، ورود رطوبت به مدار ترمز، بروز نشتی و ترک در لولههای ترمز و همچنین خرابی و نشتی از پکینگ‌های سیلندر مستر و کالیپرها، بسیار رایج‌تر است. در نتیجه به هنگام خرید خودرو دست دوم، کیفیت روغن و سلامت سیستم ترمز را با دقت بیشتری بررسی کنید.
نویسنده: شهاب انیسی
سوالات متداول
- چگونه بفهمیم که بوستر ترمز خراب است؟
علائم مختلفی نظیر نشت روغن از هوزینگ بوستر یا بروز صدای سوت از داخل بوستر، نشان‌دهنده بروز ایراد در این بخش است. اما بدون تردید، چوب شدن پدال ترمز مهم‌ترین و بارزترین علامت خرابی بوستر است.
- آیا می‌توان بدون بوستر ترمز رانندگی کرد؟
اگر قدرت پای آرنولد را داشته باشید، شاید بتوان به این سوال پاسخ مثبت داد، اما در عمل، رانندگی با خودرویی که بوستر ترمز آن خراب است، نه‌تنها غیر ممکن به حساب می‌آید، بلکه بسیار خطرناک است. در صورت خرابی بوستر ترمز، پای انسان توانایی ایجاد فشار کافی برای متوقف کردن خودرو را نخواهد داشت.
- آیا بوستر ترمز قابل تعمیر است یا باید آن را تعویض کرد؟
بوستر ترمز خودرو یک مجموعه مکانیکی با طراحی نسبتا ساده و کاملا قابل تعمیر است. خرابی بوستر از هر نوعی که باشد، با اعمال تغمیرات مشخص انجام می‌گیرد و معمولا نیازی به جایگزین کردن آن نیست.
- آیا خرابی بوستر بر عملکرد سیستم ضد قفل ترمز (ABS) تاثر می‌گذارد؟
عملکرد بوستر ارتباط مستقیمی به عملکرد پمپ ضد قفل ترمز (سیستم ABS) ندارد، چرا که سیستم ABS به کمک پمپ مجزا و مجموعه‌ای از سنسورهای سرعت قرارگرفته روی چرخ‌ها ایفای نقش می‌کند. اما از آن‌جایی که بوستر و سیستم ترمز ABS هر دو از زیرمجموعه کلی سیستم ترمز به حساب می‌آیند، خرابی بوستر می‌تواند موجب بروز ایرادهای غیر مستقیم در عملکرد ABS شود.
