فرامل الخدمة Service Brakes

فرامل الخدمة في السيارة هي الفرامل الأساسية في السيارة, مع نظام فرملة اليد أو فرملة الطوارئ, بالإضافة إلى المبطئات مثل: فرملة المحرك, وفرملة العادم. هذه الفرامل عادة يتم تشغيلها عن طريق بدال القدم. تتكون فرامل الخدمة من بدال الفرامل (نقطة تأثير قوة التشغيل), خط الفرامل (نقل القوة), فرامل العجل (نقاط تأثير قوة الفرملة), كما في شكل (1).

شكل (1) فرامل السيارة (فرامل الخدمة وفرامل التثبيت)

خط الفرامل  Brake Lines

يعمل خط الفرامل بنقل قوة الفرامل من قدم السائق إلى العجلات حيث تأثر على العجلات وتعمل على ابطائها وإيقافها وبالتالي ابطاء أو إيقاف السيارة. في بداية عصر السيارات خط الفرامل كان يتكون من كبل اسلاك (دائرة ميكانيكية "النظام الميكانيكي"),  قوة دفع البدال تتحول لشد في الكبل الذي يؤثر على رافعة متصلة بكامة تقوم بدفع احذية الفرامل. بعدها تحول خط الفرامل إلى انابيب تستخدم سائل الفرامل (دائرة هيدروليكية "النظام الهيدروليكي"). والذي فيه تتحول قوة البدال إلى ضغط سائل الفرامل داخل الاسطوانة الرئيسية, الضغط داخل الانابيب يتحول إلى قوة في اسطوانات العجل تؤثر على بطانات الاحتكاك لإبطاء أو أيقاف السيارة. السيارات الحديثة تستخدم اسلاك كهربائية لنقل قوة البدال إلى تيار كهربائي متناسب مع قوة الدفع باستخدام وحدة تحكم إليكترونية (دائرة كهربائية "النظام الكهربائي"), التيار يشغل موتور كهربائي يعمل على إبطاء وإيقاف العجلات.

النظام الهيدروليكي للفرامل Brake hydraulic system

الخدمة على دائرة هيدروليكية لنقل القوة من بدال الفرامل إلى فرامل العجلات. كانت السيارات في الماضي تستخدم نظام ميكانيكي لنقل القوة من البدال إلى فرامل العجل. ولكن لما يوفره النظام الهيدروليكي من مميزات عن النظام الميكانيكي, أصبحت بعدها جميع السيارات تستخدم النظام الهيدروليكي في نظام فرامل الخدمة, شكل (2).

شكل (2): أجزاء دائرة الفرامل الهيدروليكية

وظيفة النظام الهيدروليكي

1. نقل الحركة من البدال (الدعسة) إلى فرامل العجلات.

2. نقل القوة من البدال إلى فرامل العجلات شكل (3).

3. تكبير القوة المنقولة من بدال الفرامل أو ذراع دفع المؤازر إلى أسطوانات العجل.

شكل (3): نقل القوة والحركة من البدال/ الدعسة إلى فرامل العجل

مكونات النظام الهيدروليكي للفرامل

· الاسطوانة الرئيسية للفرامل Master cylinder

· أنابيب الفرامل المعدنية Brake lines, Brake pipes, Brake tubing

· ليات الفرامل المطاطيةBrake hoses

· صمامات التحكم في ضغط الفراملControl valves 

· أسطوانات العجلWheel cylinders

· سائل الفراملBrake fluid

مميزات وعيوب النظام الهيدروليكي

المميزات	العيوب
1- تساوي القوة المنقولة لجميع العجلات.	1- احتمال تسرب سائل الفرامل
2- قلة الأجزاء المتحركة والوصلات المعقدة.	2- احتمال دخول الهواء إلى الدائرة
3- سهولة ويسر عمل الفرامل .
4- سهولة الصيانة.

مبادئ وأساسيات الهيدروليكا Hydraulic principles

دراسة علم السوائل يسمى هيدروليكا Hydraulics. وللتعامل مع نظام الفرامل الهيدروليكية يجب أن تكون ملماً بمبادئ وأساسيات الهيدروليكا. حيث يستخدم نظام الفرامل الهيدروليكية السائل لنقل الحركة أو القوة من البدال إلى فرامل العجل.

الضغط:

هو القوة المؤثرة على وحدة المساحات, ويقاس الضغط على السطح بقسمة القوة المؤثرة على هذا السطح على مساحة السطح.

حيث أن :

P	الضغط في  أجزاء السائل	N/mm^2
F	القوة المؤثرة على وحدة المساحات	N
A	وحدة المساحات	mm^2

ويقاس الضغط بوحدات نيوتن \ مم² (N/mm²) والتي تسمى ميجا بسكال (MPa)

شكل 2 يبين الضغط في مكبس هيدروليكي مع اختلاف القوة والمساحة

شكل (4): تأثير مساحة المكبس على الضغط

أساسيات الهيدروليكا:

· السوائل غير قابلة للانضغاط بينما الغازات قابلة للانضغاط  شكل (5).

· ضغط السائل الموجود في حيز مغلق يكون متساوياً في جميع أجزاء الحيز شكل (6).

· بما أن السوائل غير قابلة للانضغاط فيمكن استخدامها لنقل القوة والحركة شكل (7).

· يمكن استخدام نظام الفرامل الهيدروليكية لزيادة أو تقليل القوة المنقولة والحركة شكل (8).

شكل (5): 1- الهواء غاز قابل للانضغاط  2- السائل غير قابل للانضغاط

شكل (6): تساوي الضغط في الدائرة المغلقة

شكل (7): نقل القوة والحركة عن طريق السائل

شكل (8): التكبير في الدائرة الهيدروليكية

الدائرة الهيدروليكية للفرامل:

تتكون الدائرة الهيدروليكية للفرامل من دائرة هيدروليكية مغلقة يوجد بها  أسطوانة رئيسية تتصل بأسطوانات فرعية (العجل) عن طريق أنابيب وليات,  وعند التأثير بقوة على البدال تنتقل القوة وحركة البدال إلى الأسطوانات الأخرى بقيم تختلف حسب مساحة  أسطوانة العجل شكل (9).

شكل (9): دائرة الفرامل الهيدروليكية

التكبير الهيدروليكي(HA) Hydraulic advantage :

التكبير الهيدروليكي يعمل على زيادة القوة المنقولة عن طريق سائل الفرامل ويعتمد على النسبة بين مساحة أسطوانة العجل ومساحة الأسطوانة الرئيسية.

- زيادة القوة المنقولة مع زيادة التكبير الهيدروليكي.

- قلة الحركة المنقولة مع زيادة التكبير الهيدروليكي.

حيث:

HA = التكبير الهيدروليكي

S_mc = مساحة الاسطوانة الرئيسية

S_wc = مساحة اسطوانة العجل

F_mc = القوة المؤثرة على الاسطوانة الرئيسية

F_wc = القوة التي تؤثر بها اسطوانة العجل

الأجزاء الرئيسية للدائرة الهيدروليكية لنظام الفرامل

الاسطوانة الرئيسية Master cylinder

تركيبة الاسطوانة الرئيسية ووظيفتها:

تتكون الاسطوانة الرئيسية من حيز أسطواني مركب عليه خزان علوي يحتوي على سائل الفرامل وتتصل الاسطوانة بالخزان عن طريق فتحات علوية بسطح الأسطوانة. يمد الخزان الاسطوانة بسائل الفرامل الذي تحتاجه. ويوجد بالأسطوانة فتحات خروج الزيت المتصلة بأنابيب الفرامل المتصلة بأسطوانة العجل (الاسطوانات الفرعية) بفرامل العجل. ويركب داخل فراغ الاسطوانة مكابس لدفع سائل الفرامل ونوابض لإرجاع المكبس بعد الانتهاء من الفرملة. تتصل الأسطوانة الرئيسية ببدال الفرامل عن طريق ذراع الدفع مباشرة أو عن طريق ذراع دفع المؤازر. وتعمل الأسطوانة الرئيسية كمضخة عن طريق تأثير دفع قدم السائق على البدال, فتقوم بدفع سائل الفرامل بواسطة المكابس الخاصة بها خلال أنابيب الفرامل إلى أسطوانات العجل. تدفع مكابس اسطوانات العجل بطانات الاحتكاك لتلاقي الجزء الدوار من فرامل العجل. وتعمل كذلك على تحويل قوة ذراع الدفع إلى ضغط بالدائرة الهيدوريكية, فمع زيادة ضغط السائق للبدال تعمل مكابس الاسطوانة الرئيسية على زيادة الضغط بالدائرة الهيدورليكية وبالتالي زيادة قوة دفع مكابس اسطوانات العجل على البطانات لإيقاف السيارة.  عند رفع السائق القدم من على البدال تدفع يايات إرجاع مكابس الاسطوانة الرئيسية المكابس للوضع الابتدائي (وضع عدم الفرملة) وينهار الضغط بالدائرة  وتبتعد البطانات عن الجزء الدوار بفرامل العجل, ويرجع الزيت إلى الاسطوانة الرئيسة ومنها إلى خزان الزيت أعلى الاسطوانة. وتحتوي الاسطوانة على عدد 2 مكبس يختص كل مكبس بدائرة هيدورليكية منفصلة. وتسمى الاسطوانة الرئيسية بالأسطوانة الرئيسية المزدوجة أو اسطوانة ترادفية وهي بديل للأسطوانة ذات المكبس الواحد (الأحادية) التي كانت تركب في السيارات في الماضي, ولا تستخدم الأن في السيارات.

أجزاء الأسطوانة الرئيسية
تتكون الأسطوانة الرئيسة من:
- جسم الاسطوانة الرئيسية (جسم اسطواني به العديد من الثقوب لإمرار سائل الفرامل, بالإضافة إلى فتحة إدخال الأجزاء الداخلية, وفتحتي تثبيت جسم الاسطوانة بالسيارة عن طريق مسمارين. وتحتوي الاسطوانة على الأجزاء الداخلية التالية: عدد 2 مكابس وعدد 2 نابض إرجاع المكابس, وطقم حابك.

- خزان سائل الفرامل ( له غطاء لملء سائل الفرامل, وقد يحتوي على عوامة تشغيل مفتاح بيان تحذير انخفاض مستوي سائل الفرامل)

- خزان سائل الفرامل:

يصنع الخزان إما كجزء واحد مع الأسطوانة الرئيسية أو يصنّع منفصلاً ويركب فوق الأسطوانة الرئيسية بوسيلة تثبيت ووجود حابك. ويصنع الخزان المنفصل في الغالب من البلاستيك الشفاف حتى يمكن معرفة مستوى الزيت دون اللجوء إلى فتح غطاء الخزان كما في الشكل (10). الخزان مركب فوق الاسطوانة الرئيسية (ليهبط السائل عن طريق الجاذبية), مستوى السائل يجب أن لا يقل عن الحد الأدنى لمنع دخول الهواء لدائرة الفرامل.

شكل (10): أنواع الخزان: منفصل عن الاسطوانة أو كجزء منها

قد يستخدم عدد 2 خزان (خزان لكل دائرة), ولكن في العادة يستخدم خزان واحد مقسم من الداخل إلى قسمين منفصلين, قسم مستقل لكل دائرة شكل (11).

ويوجد بأعلى الخزان فتحة لملء الخزان, عليها غطاء محبك. ويوجد بأسفل الخزان فتحات مرور سائل الفرامل من وإلى الاسطوانة الرئيسية.

ويوجد بالخزان من الداخل فاصل يقسم الخزان إلى حيزين منفصلين (حيث يوفر ذلك خزان منفصل لكل دائرة من الدوائر الهيدروليكية). وللخزان سعة مناسبة, فعند تآكل البطانات يحتاج المكبس أن يتحرك مسافة أكبر لتعويض التآكل وهذا يتطلب كمية إضافية من السائل يوفرها الخزان. كما يعوض الخزان أي تسريب طفيف بدائرة الفرامل.  ويستخدم الخزان أيضاً كوعاء لتمدد السائل وانكماشه تبعاً لدرجة حرارة السائل بالنظام. وينساب سائل الفرامل من وإلى الاسطوانة الرئيسية أثناء عملها.

ويوجد على جسم الخزان المصنّع من البلاستيك الشفاف علامتي بيان مستوى سائل الفرامل. علامة الحد الأقصى المسموح لمستوى السائل Max., زيادة السائل عن هذا الحد قد يؤدي إلى عدم توفر حيز لتمدد السائل أو رجوعه إلى الخزان مما يؤدي إلى دفع البطانات لتلامس القرص. وعلامة الحد الأدنى المسوح به لمستوى السائل Min., شكل (12). نقص السائل عن هذا الحد قد يؤدي إلى احتمال دخول الهواء إلى الدائرة, كما أن قلة مستوى سائل الفرامل (قلة كمية السائل) ترفع من درجة حرارة السائل بدرجة أعلى من المقرر له.

شكل (11): خزان سائل فرامل مقسم	شكل (12): علامات تحديد مستوى سائل الفرامل

غطاء الخزان:

يستخدم لغلق فتحة ملء الخزان,  ويركب الغطاء بفتحة الخزان عن طريق قلاووظ أو يركب بالضغط أو أن يثبت عن طريق سلك تثبيت.  وهناك ثقب بالغطاء لإيصال الخزان مع الهواء الخارجي لتسهيل عملية انسياب سائل الفرامل من وإلى الأسطوانة الرئيسية وتسهيل تمدد وانكماش السائل, كما يوجد بالغطاء غشاء مطاطي تحت الثقب يمنع من اتصال الهواء مباشرة بسائل الفرامل, حتى لا يمتص السائل الماء الموجود بالهواء.  وعند انخفاض مستوى السائل يضغط الضغط الجوي على الغشاء الذي يتمدد للداخل ويدفع السائل لأسفل إلى الاسطوانة. يركب تحت الغطاء منقي/ فلتر يضمن عدم دخول ملوثات عند إضافة سائل الفرامل للخزان. يبين شكل (13) مكونات غطاء الخزان, والحوابك المستخدمة.

شكل (13): غطاء خزان سائل الفرامل

مفتاح لمبة تحذير انخفاض مستوى الزيت:

يركب بالخزان مفتاح تحذير انخفاض مستوى سائل الفرامل, فعند انخفاض مستوى السائل داخل الخزان لحد معين يتم غلق دائرة لمبة التحذير فتضيء اللمبة بالتبلوة لتحذير السائق. كما أن هذه اللمبة تتصل أيضاً بفرملة التثبيت وتضيء عند جذب ذراع (رافعة) فرملة التثبيت لتفعيل فرامل التثبيت.

جسم الاسطوانة الرئيسية:

تعمل الأسطوانة على تحويل القوة المؤثرة من ذراع دفع البدال أو المؤازر إلى ضغط في سائل الفرامل, وتدفع السائل منها إلى أنابيب الفرامل إلى اسطوانات العجل. تصنّع الأسطوانة في الغالب من سبائك الألومنيوم, وتثبت الأسطوانة إما باللوح الفاصل بين حيز المحرك وحيز الركاب بالسيارة عن طريق مسامير ثابتة (جوايط) تمر بفتحات التثبيت الخلفية بالأسطوانة وتثبت عن طريق الصواميل كما في الشكل(14).  وتقسم الأسطوانة من الداخل إلى حيزين عن طريق مكبسين مستقلين, ولكل حيز فتحتين (ثغرين) فتحة الملء وفتحة التعويض ذات أقطار مختلفة بالإضافة إلى فتحة خروج. كما يوجد مسمار تحديد وضع المكبس الأمامي (الثانوي) بأسفل جسم الأسطوانة أو بداخل الخزان.  ويوجد في بداية الأسطوانة مجرى بمحيط الاسطوانة يدخل فيه حلقة تثبيت لعدم خروج الأجزاء الداخلية من الأسطوانة.

شكل (14): تركيب الأسطوانة الرئيسية بالسيارة

فتحات الأسطوانة

يتصل الخزان بتجويف الأسطوانة عن طريق فتحتي ملء وفتحتي تعويض. كما تتصل أنابيب الفرامل بفتحتي خروج كما في شكل (15). وتقع فتحة التعويض (في حالة عدم الضغط على البدال)  فوق التجويف أمام المكبس وتقع فتحة الملء فوق الفراغ خلف رأس المكبس كما يظهر في شكل (16).

شكل (15): فتحات الأسطوانة الرئيسية

شكل (16): وضع فتحتي دخول سائل الفرامل للأسطوانة عند عدم الضغط على البدال

· فتحتي الملء By-pass ports

فتحة الملء هي  الفتحة الأكبر التي تصل الخزان بتجويف الاسطوانة, وتسمح بدخول سائل الفرامل إلى المنطقة خلف رأس المكبس.

. فتحتي التعويض Compensating ports

فتحة التعويض متدرجة القطر, وهي الفتحة الأصغر لمرور سائل الفرامل.  وتصل الخزان بتجويف الاسطوانة, وتسح للسائل بالمرور من أمام المكبس, , وتسمح للسائل المضغوط بالدائرة بالرجوع من خلالها عند رفع القدم عن الدعسة.  وكذلك يمر السائل من خلالها عند تمدده وانكماشه تبعاً لاختلاف درجة حرارته.

· فتحتي الخروج Outlet ports

وتقع الفتحتان أمام المكبس حيث يندفع السائل من خلالهما إلى أنابيب الفرامل ومنها إلى أسطوانات العجل. ويختلف القطرين الخارجين للفتحتين في معظم السيارات حتى لا يحدث خطإ عند تركيب الأنابيب بالأسطوانة.

صمام بقاء مقدار من الضغط في أنابيب الزيت  Residual pressure check valve

 تزود بعض اسطوانات الفرامل الترادفية بصمام عند مخرج الزيت من الأسطوانة الرئيسية شكل (17), وذلك من أجل أن يكون سائل الفرامل الموجود في أنابيب دائرة الفرامل تحت ضغط منخفض وذلك من أجل الحصول على استجابة سريعة للفرامل عند كبح المركبة وكذلك لمنع دخول الهواء إلى داخل نظام الفرامل, يتم دخول الهواء للدائرة أثناء رجوع المكبس (في حالة وجود تخلخل في الدائرة)، ولا يستخدم هذا الصمام في الدائرة التي بها فرامل قرصية أي ضغط متبقي بالدائرة سوف يؤدي إلى عدم مقدرة مكبس العجلة من الرجوع وتبقى بطانات الاحتكاك ملامسة للقرص بصفة دائمة.

شكل (17): صمام بقاء مقدار الضغط

مكابس الاسطوانة الرئيسية:

يوجد بالأسطوانة الرئيسة عدد 2 مكبس يتم إدخالهم داخل الاسطوانة من فتحة دخول الأجزاء الداخلية كما مبين بشكل (18).

شكل (18): الفتحات والأجزاء الداخلية للأسطوانة الرئيسية

يصنّع مكبس الأسطوانة الرئيسية الترادفية على شكل بكرة شكل (19) ناحية منها تشكل الرأس والناحية الأخرى الخلفية بها شق محيطي لتثبيت حابك (الطبق الثانوي) على شكل حلقة O-ring ويركب أمام رأس المكبس الطبق الابتدائي (على شكل طبق) بحيث تستقر قاعدة الطبق على رأس المكبس. وبعض من المكابس تكون به ثقوب برأس المكبس تسمح بمرور سائل الفرامل في حالة رفع القدم عن الدعسة.

شكل (19): مكبس الاسطوانة الرئيسية والحابك الابتدائي والثانوي

ويوجد بالأسطوانة مكبسين كل منهما يضغط السائل في دائرة هيدروليكية منفصلة. ويسمى المكبس بالقرب من ذراع الدفع للبدال بالمكبس الابتدائي والأخر يسمى المكبس الثانوي. وجاءت تلك التسمية لأن المكبس المتصل بذراع الدفع هو من يبدأ الحركة (سمي المكبس الابتدائي) والمكبس الأخر (سمي المكبس الثانوي) لآنه يتحرك نتيجة لحركة المكبس الابتدائي.

يستخدم المكبس حابكين (مانع تسرب) يسمى كلُ منهما طبق cup الأول يسمى الطبق الابتدائي Primary cup وهو موجود على السطح الداخلي للمكبس, والآخر يسمى الطبق الثانوي Secondary cup وهو موجود بالطرف الخارجي للمكبس. الطبق الابتدائي يدفع سائل الفرامل والطبق الثانوي يمنع تسرب السائل.

· الطبق الابتدائي Primary cup

وهو حابك مطاطي على شكل طبق به شفة طرية ويركب على رأس المكبس بحيث تكون الشفة في الجهة البعيدة عن رأس المكبس. يدفع المكبس أمامه الطبق الابتدائي, ويؤدي اندفاع الطبق للأمام إلى التصاق شفة الطبق بجدار الأسطوانة ويمنع ذلك سائل الفرامل من التسرب خلف المكبس, وهذا التصميم يعمل على زيادة الحبك مع زيادة الضغط أمام المكبس. وعند رجوع المكبس عند رفع القدم من على الدعسة تدخل شفاه الطبق إلى الداخل (نتيجة لرجوع المكبس عن طريق نابض الإرجاع وعدم رجوع سائل الفرامل بنفس السرعة, يتولد تخلخل أمام رأس المكبس) وتسمح للسائل بالمرور من خلف المكبس إلى أمام المكبس لتسهيل وسرعة عملية رجوع المكبس (التخلص من التخلخل أمام المكبس الذي يعيق رجوعه). ويعمل الطبق الابتدائي كصمام أو حابك ذو اتجاه واحد كما يوضح شكل (20).

شكل (20): عمل الطبق الابتدائي

(أ) عند الضغط على البدال      (ب) عند رفع القدم عن البدال

· الطبق الثانوي Secondary cup

وهو حابك على شكل حلقة يركب بالجهة الخلفية من المكبس. والطبق المركب بالمكبس الثانوي يمنع سائل الفرامل من التسرب بين حيزي الضغط, كما يمنع الطبق المركب بالمكبس الابتدائي سائل الفرامل من التسرب للخارج من الجهة الخلفية للأسطوانة.  ويبين شكل (21) رسم مبسط للمكبس ووضع الحابكين.

شكل (21): شكل مبسط للمكبس

   .  ياي/ نابض رجوع المكبس

يركب أمام المكبس ياي رجوع يعمل على إرجاع المكبس لوضعه الطبيعي عند رفع القدم من على دعسة الفرامل.  والطبق والياي إما أن يكونان وحدتين منفصلتين أو أن يجمعا مع المكبس لتكوين وحدة واحدة.

طريقة عمل الأسطوانة الرئيسية:

تمر الأسطوانة بثلاث مراحل خلال تشغيلها

o مرحلة عدم استخدام الفرامل.

o مرحلة التأثير على بدال الفرامل.

o مرحلة رفع التأثير عن بدال الفرامل.

مرحلة عدم استخدام الفرامل

يسمى هذا الوضع بالوضع الابتدائي (الأولي) للمكبس داخل الاسطوانة, وفيه يكون الطبق الابتدائي للمكبس بين فتحتي التعويض والملء كما في  شكل (22). عند زيادة درجة حرارة السائل يمكن للسائل عند التمدد الدخول إلى الخزان عن طريق فتحة التعويض.

ويبقى المكبس (الابتدائي والثانوي) في مكانهما عن طريق حلقة التثبيت (للمكبس الابتدائي) ومسمار تحديد وضع المكبس (للمكبس الثانوي) تحت ضغط ياي رجوع المكبس.

شكل (22): حالة رفع القدم عن بدال الفرامل

مرحلة التأثير على بدال الفرامل

عند الضغط على بدال الفرامل بقوة كافية  للتغلب على ياي رجوع مكبس الأسطوانة الرئيسية, يبدأ المكبس في التحرك إلى الأمام وحيث أن فتحة التعويض تكون مفتوحة في هذا الوضع فإن السائل يعود منها إلى الخزان.

مع استمرار الضغط على البدال يتحرك المكبس إلى الأمام فيغلق الطبق الابتدائي فتحة التعويض وعندها يخرج سائل الفرامل من فتحة الخروج إلى أنابيب الفرامل ومنها إلى اسطوانات العجل التي يتحرك مكبسها إلى الأمام ويدفع البطانات والأحذية حتى تلامس الأسطح الدوارة.

بعد التلامس تتوقف حركة البطانات ومن هذه اللحظة أي زيادة في الضغط على البدال سوف تؤدي إلى زيادة الضغط بسائل الفرامل, وزيادة القوة المؤثرة على بطانات الاحتكاك, انظر شكل (23).

شكل (23): حالة الضغط على البدال

مرحلة زوال التأثير عن البدال

عند رفع القدم من على الدعسة فإن ياي الرجوع للمكبس يدفع المكبس بسرعة عالية إلى وضعه الابتدائي (عند مسمار تحديد وضع المكبس أو حلقة التثبيت) أسرع من سرعة رجوع السائل من أسطوانة العجل أو السرج إلى الأسطوانة الرئيسية.  يؤدي ذلك إلى حدوث تخلخل أمام الطبق الابتدائي فتنطبق شفة الطبق الابتدائي للداخل وتسمح للسائل بالمرور من خلف المكبس حول حافة الطبق أو من خلال الثقوب الموجودة برأس المكبس إلى أمام المكبس كما في شكل (24). و يساعد ذلك على سرعة وسهولة حركة رجوع المكبس كما يؤدي دخول السائل إلى الفراغ أمام المكبس إلى عدم دخول الهواء إلى النظام. ثم تعود الاسطوانة إلى المرحلة الأولى مرة ثانية.

شكل (24): حالة زوال التأثير على البدال

الأنواع المختلفة للأسطوانة الفرامل الرئيسية

1- الأسطوانة المفردة Single master cylinder

 (أسطوانة ذات مكبس واحد يدفع الزيت إلى كل أسطوانات العجل)  كما في شكل (25), هذا النوع كان يستخدم في السيارات القديمة. ولا يستخدم الآن لدواعي السلامة.

شكل (25): الأسطوانة المفردة

2- الأسطوانة المزدوجة Dual (Tandem) master cylinder

 بها مكبسان داخل الأسطوانة كلُ منهما يخدم دائرة منفصلة للفرامل. وهي تعتبر اسطوانتين أحاديتين على التوالي يعملان عن طريق ذراع دفع واحد يعمل على دفع المكبس الابتدائي وعن طريق دفع المكبس لسائل الفرامل وتكون ضغط أمامه يدفع المكبس الثانوي, شكل (26).

شكل (26): الأسطوانة الرئيسية المزدوجة

3- أسطوانة الملء السريع Quick Tack-up master cylinder

للتغلب على مشكلة استمرار احتكاك بطانة الاحتكاك بالقرص عند رفع القدم من على البدال وعدم استخدم الفرامل القرصية., تم استبدال حلقة حبك المكبس بالسرج بأخرى تسمح بالمكبس والبطانة بالابتعاد أكثر عند رفع القدم من على البدال. نتيجة لهذا التعديل أصبح من المطلوب تغيير تصميم الأسطوانة الرئيسية بحيث تعطي كمية أكبر من السائل عند بداية الدعسة للمكابس لملء الخلوص الناشئ من ابتعاد مكبس العجل عن البطانة.

وتم في التصميم الجديد بالأسطوانة الرئيسية تكبير القطر الداخلي للأسطوانة بالمنطقة التي بها المكبس الابتدائي وتركيب صمام للملء السريع فوق فتحتي الملء والتعويض كما يظهر بشكل (27). 

شكل (27): أسطوانة الملء السريع

عند الضغط على بدال الفرامل يتحرك المكبس الابتدائي للأمام وعند دخول المكبس للمنطقة ذات القطر الأصغر ينضغط السائل في المنطقة خلف المكبس وحيث أن فتحتي الملء والتعويض مغلقتين بالصمام فإن السائل يندفع إلى الأمام عبر الطبق الابتدائي مضيفاً كمية إضافية للسائل يدفع مكبس العجل للأمام للتخلص السريع من الخلوص بين المكبس والبطانة.

ومع زيادة حركة المكبس يزداد ضغط السائل أمام وخلف المكبس مما يؤدي إلى أن الضغط خلف المكبس يتغلب على قوة نابض الصمام ويؤدي إلى فتح الصمام ويرجع السائل من خلف المكبس إلى الخزان. مع استمرار الضغط على البدال يزداد الضغط أمام المكبس مما يجعل الطبق الابتدائي يعود لوضعه ليحبك الحيز أمام المكبس ويمنع السائل من المرور من حوله.

عند رفع القدم من على الدعسة يتكون تفريغ أمام المكبس بسبب اندفاع المكبس للخلف بسرعة تحت تأثير ياي الرجوع فيمر السائل من خلف المكبس حول الطبق الابتدائي إلى الحيز أمام المكبس ويفتح صمام الملء السريع لدخول السائل من فتحة الملء ويبين شكل (28) مراحل عمل الأسطوانة ذات الملء السريع.

شكل (28): مراحل عمل صمام الملء

4- أسطوانة مختلفة الأقطار Step bore master cylinder

في هذا النوع من الاسطوانات يكون قطر المكبس الابتدائي أكبر من قطر المكبس الثانوي وعليه فإن الجزء الذي يعمل به المكبس الابتدائي يكون أكبر في القطر والجزء الذي يعمل به المكبس الثانوي يكون أصغر في القطر كما هو واضح في شكل (29).  والغرض من هذا التصميم هو تكوين ضغطتين مختلفين بالأسطوانة, بحيث يكون الضغط أعلى بالدائرة الثانوية ذات المكبس الأصغر. 

شكل (29): أسطوانة مختلفة الأقطار

5- أسطوانة الصمام المركزي Central-Valve master cylinder

في بعض السيارات المزودة بنظام منع غلق العجلات تستخدم أسطوانة رئيسية لها صمام مركزي لا رجوعي في رأس المكبس كما في شكل (30).  عند عمل نظام منع غلق العجلات يتحرك المكبس للإمام والخلف بتردد عالي يؤدي إلى تآكل الطبق الابتدائي للمكبس نتيجة حركته الترددية أمام فتحة التعويض. ولمنع تآكل وتلف الطبق الابتدائي واهتزاز بدال الفرامل تم الاستغناء عن فتحة التعويض والاستعاضة عنها بتركيب صمام لا رجوعي في رأس المكبس. عند الضغط على البدال يتحرك المكبس للأمام ويغلق الصمام المركزي سامحاً بزيادة الضغط، وعند رفع القدم من على البدال يتكون تفريغ أمام الصمام ويفتح الصمام لينساب السائل من خلال الصمام المركزي إلى المنطقة أمام المكبس. وتعمل فتحة الملء بهذه الأسطوانة عمل فتحتي الملء والتعويض في نفس الوقت.

شكل (30): أسطوانة رئيسية لها صمام مركزي

الدائرة الثنائية (المزدوجة) للفرامل Dual or split line braking systems

السيارات القديمة كانت تستخدم أسطوانة رئيسية أحادية (مكبس واحد) تتصل بدائرة هيدروليكية تصل الأربع عجلات, ومن المشاكل التي واجهها هذا النظام  هو أنه في حالة حدوث تسريب لسائل الفرامل فإن هذا يترك السيارة بدون فرامل في الأربع عجلات. ولهذا بدأ استخدام النظام الثنائي (الدائرة الثنائية) للفرامل الذي يستخدم الأسطوانة الرئيسية المزدوجة (مكبسين بالأسطوانة و فتحتي خروج).  ويتصل كل مخرج من الأسطوانة (فتحة الخروج) بدائرة مستقلة, كل دائرة تصل الأسطوانة الرئيسية بعجلتين فقط من عجلات السيارة.

الغرض من استخدام الدائرة الثنائية بالسيارة هو زيادة الأمان لركاب السيارة, ففي حالة تسرب الزيت من أحد الدائرتين فإن ذلك لا يترك السيارة بدون فرامل بل يبقي دائرة تعمل بنسبة حوالي من 30% إلى 50% من قوة الفرملة الأصلية.

أنواع الدوائر الثنائية في ا للأسطوانة الرئيسية للفرامل

تختلف أنواع الدائرة الثنائية حسب توصيل مخرجي الأسطوانة الرئيسية بأسطوانات العجل, ويبين

شكل (31) الطرق المختلفة لتوصيل الدائرة الثنائية.

شكل (31): أنواع دوائر الفرامل الثنائية المستخدمة بالسيارات

أ- هذا النظام يسمى نظام مقسم أمامي-خلفي, يعاني هذا النظام من مشكلة أنه في حالة تسريب الزيت بدائرة العجل الأمامي تقوم فرامل العجلات الخلفية بتوفير حوالي من 30 إلى 40%  فقط من قيمة

الفرملة الأصلية. هذا النظام يستخدم للسيارات ذات الدفع الخلفي.

ب- هذا النظام يسمى نظام مقسم قطري, في حالة تسرب الزيت من أي من الدائرتين يتبقى 50% من قيمة الفرملة تقوم بها الدائرة الأخرى. هذا النظام يستخدم في معظم السيارات ذات الجر الأمامي, الأسطوانة زوايا العجل بالجر الأمامي مصممة بحيث لا يحدث انحراف للسيارة عند الفرملة بدائرة واحدة (عجلة أمامية وعجلة خلفية بالجهة الأخرى) شكل (32).

معظم السيارات تستخدم النظامين "أ" و"ب", وتوفر الأنظمة "جـ" و "د" و "هـ" في حالة حدوث تسريب في أحد الدائرتين تحكم أحسن للفرملة ولكنها أكثر تعقيداً و تكلفة. 

شكل (32): الدائرة الثنائية للفرامل لسيارات الجر الخلفي وسيارات الجر الأمامي

عمل الدائرة الثنائية

o حالة عدم وجد تسريب بأي من الدائرتين

عند دفع ذراع الدفع للأمام عن طريق البدال فإن ذراع الدفع يدفع المكبس الخلفي (الابتدائي) للأمام. بعد غلق فتحة التعويض يبدأ تكون ضغط لسائل الفرامل أمام المكبس الابتدائي بالجزء الخلفي. تلك الزيادة في الضغط تدفع المكبس الأمامي (الثانوي) للأمام الذي بدوره يغلق فتحة التعويض الخاصة به ويبدأ تكون الضغط بالجزء الأمامي, وبذلك يكون هناك تساوي للضغط بالدائرتين. كما في شكل (33).

شكل (33): حالة لا يوجد تسريب في دائرتي الفرامل

· حالة وجود تسريب في الدائرة الخلفية

في حالة وجود تسريب بالدائرة الخلفية للفرامل فإن المكبس الابتدائي سيتحرك للأمام ولكن بدون تكوين للضغط في سائل الفرامل . تستمر حركة المكبس للأمام, حتى  يلامس امتداد المكبس الابتدائي (الخلفي) المكبس الثانوي (الأمامي) ويدفعه لأن يتحرك إلى الأمام مكوناً ضغطاً بالجزء الأمامي للمكبس. كما في شكل (34).

شكل (34): حالة تسريب بالدائرة الأمامية

o في حالة وجود تسرب بالدائرة الأمامية

عند وجود تسريب بالدائرة الأمامية  فإن المكبس الابتدائي سوف يتحرك للأمام, ولكن بدون تكون ضغط أمامه حيث أن المكبس الأمامي يتحرك ايضا للأمام مع دفع السائل الخلفي له (لا يوجد ضغط أمام المكبس الثانوي بسبب التسريب).. مع استمرار الضغط على البدال يتحرك المكبس الابتدائي للأمام بدون تكوين ضغط بالدائرة الخلفية حتى يلامس امتداد المكبس الأمامي نهاية الأسطوانة وعندها  يتوقف. في حالة توقف الثانوي عن الحركة فإن حركة المكبس الابتدائي تبدأ في ضغط سائل الفرامل في الحيز بين المكبسين الذي ينتقل إلى أسطوانات العجل لدفع البطانة لتضغط على الجزء الدوار, شكل (35).

شكل (35): حالة تسريب بالدائرة الخلفية

*  في حالة وجود تسريب بأي من الدائرتين فإن السائق يشعر بزيادة في  مسافة حركة البدال (حركة المكبس الزائدة حتى يلامس امتداد المكبس الابتدائي المكبس الثانوي أو يلامس امتداد المكبس الثانوي نهاية الاسطوانة الرئيسية),  كما يحتاج السائق لقوة ضغط أكبر على البدال للوصول إلى نفس قوة الفرملة (دائرة واحدة تعمل أثناء الفرملة), وكذلك سوف تضئ لمبة التحذير لبيان أن هناك عطل بإحدى دوائر الفرامل.

سائل الفرامل Brake Fluids

خواص زيت الفرامل

يصنّع سائل الفرامل (زيت الفرامل) من عدة مواد كيميائية ذو أساس بناتي وليس زيت معدني (بترولي للحصول على الخواص التالية:

q نقطة غليان مرتفعة (حتى لا يغلي السائل نتيجة تعرض الفرامل لدرجة حرارة مرتفعة أثناء التشغيل والتي تنتقل منها إلى سائل الفرامل).

q نقطة تجمد منخفضة (حتى يظل على الحالة السائلة في الظروف الجوية الباردة).

q لا يتعامل أو يتفاعل مع الأجزاء المطاطية (حتى لا يتلف حابك الزيت الموجود بالمكبس والأسطوانات والليات).

q لا يؤدي إلى صدأ الأجزاء المعدنية للنظام.

q له انسيابية عالية (سهولة الانسياب) لزوجة مقبولة في جميع ظروف التشغيل (تمكن السائل من الانسياب بسهولة داخل الأنابيب والليات).

q القدرة على التزييت (يكون قادراً على تزييت الأجزاء المعدنية والمطاطية المتحركة كالمكابس وحابك المكابس).

q القابلية للامتزاج (الخلط) مع الأصناف التي لها نفس المواصفات وإن اختلفت الجهة المصنّعة دون حدوث تفاعل كيمائي يغير من تركيب الخليط.

q القدرة على امتصاص المياه التي تدخل النظام الهيدروليكي.

q له خاصية الاستقرار الكيميائي (يظل محتفظاً بخواصه تحت تأثير الحرارة والضغط وكذلك مع مرور الزمن). أي يظل السائل محتفظ بخواصه لفترة زمنية طويلة

q يجب تغيير/ استبدال سائل الفرامل, حسب الموصفات المنصوص عليه في كتيب مالك السيارة.

تصنيف أنواع سوائل الفرامل

يصنف سائل الفرامل حسب المواصفات القياسية لقسم النقل  Department of Transportation.

وتختصر المواصفة بالحروف الأولى DOT وتجد هذه المواصفات مكتوبة على علب الفرامل وهي تنقسم إلى:

DOT 5 دوط 5	DOT 4 دوط 4	DOT 3 دوط 3	صنف سائل الفرامل
سليكون Silicone	بوليجليكول Polyglycol		الأساس الكيميائي
بنفسجي أو أزرق	ذهبي		اللون
^5260 مئوية	^5230 مئوية	^5205 مئوية	نقطة الغليان الجافة
^5180 مئوية	^5155 مئوية	^5140 مئوية	نقطة الغليان المبتلة (2% ماء)
لا يمتص الماء	يمتص الماء		امتصاص الماء
لا يتفاعل مع الدهان	يتفاعل مع الدهان		التفاعل مع الدهان
لا ينصح باستخدامه ولا يستعمل مع ABS	أقل استعمالاً	أكثر استعمالاً	ملاحظات

· امتصاص سائل الفرامل للماء يؤدي إلى صدأ الأجزاء المعدنية بالنظام, كما إنه يخفض درجة حرارة الغليان للسائل الذي قد يؤدي تحت ظروف التشغيل القاسية واستخدام الفرملة المتكرر إلى تكون ظاهرة الحبس البخاري (تكون البخار نتيجة غليان السائل) الذي يؤدي إلى منع انتقال الضغط نتيجة لوجود غاز بالنظام. ينصح عند فتح علبة سائل الفرامل واستخدامها, بعدم الاحتفاظ بها للاستخدام بما تبقى من السائل خوفا من دخول الماء المتبخر بالجو إلى العلبة.  

· لا يجب خلط سائل الفرامل دوط 3 أو دوط 4 (اساس الجليوكول) مع سائل الفرامل دوط 5 (اساس سليكون) معا, خلال تزويد سائل الفرامل. كما يجب عدم خلط سائل الفرامل بأي نوع من زيوت المحرك ونقل الحركة وخلافة.

· تلوث سائل الفرامل واتساخه يؤدي إلى تلف حوابك السائل بالدائرة.

أنابيب وليات الفرامل Brake lines and Hoses

تنقل أنابيب وليات الفرامل ضغط السائل من الأسطوانة الرئيسية وفرامل العجل كما هو واضح في شكل (36). وتصنع الأنابيب من الصلب وتكون مزدوجة الجدار وغالباً ما تشكل نهايات الأنابيب بزيادة في القطر (فلير) كما في شكل (37)، ويتراوح القطر المستخدم لأنابيب الفرامل بين 3\16 بوصة (4.6 مم) للفرامل القرصية و 1\4 بوصة (6.4 مم) للفرامل الانفراجية, وأحياناً يستخدم 5\16 بوصة (7.9 مم).

شكل (36): دائرة الفرامل (خط أنابيب وليات الفرامل)

شكل (37): أنابيب الفرامل تكون بأطوال وأقطار مختلفة, وبعضها عليه واقي (أنابيب مقواة) لحماية الأنابيب من الأشياء المتطايرة من الطريق.

وتستخدم ليات مطاطية بدائرة الفرامل عند الحاجة لحركة مرنة, حيث تستخدم الليات لتوصيل أنابيب الفرامل بأسطوانات فرامل العجل, وتسمح الليات للعجل بالتحرك لأعلى وأسفل ومن جانب إلى آخر بدون إتلاف أنابيب الفرامل.  ويصنع لي الفرامل من عدة طبقات من المطاط وله طبقة خارجية مقواه, والبعض بها طبقات من الصلب المضفر ليتحمل ضغط الفرامل, ولا يسمح بتمدد الانبوب/ اتساعه مع الضغط, كما في شكل (38), وتشكل نهاية اللي/ الانبوب بعدة أشكال مختلفة شكل (39) لتوصيلها بأنابيب وأجزاء فرامل العجل. ويبين شكل (40) توصيل اللي بدائرة الفرامل.

شكل (38): يصنع لي/ انبوب الفرامل من طبقات	شكل (39): نهايات مختلفة لليات الفرامل

شكل (40): توصيل اللي بدائر الفرامل

وتستخدم وصلة معدنية (تفريعة) بدائرة الفرامل عند الحاجة إلى تفريع خط الأنابيب إلى فرعين. وهي تتكون من وصلة بها تجويف من الداخل وبها مدخل واحد ومخرجين اثنين، شكل (41).

شكل (41): وصلة التفريع

أسطوانات العجل Wheel/Slave cylinders

تنقسم اسطوانات العجل إلى نوعين أساسيين:

1- أسطوانة عجل للفرامل القرصية (سرج الفرامل).

2- أسطوانة عجل للفرامل الإنفراجية.

أسطوانة العجل بالسرج (الفرامل القرصية) Disk brake

اسطوانة العجل في الفرامل القرصية عبارة عن تجويف داخل السرج.  ويشكل في السرج تجويفات بعدد أسطوانات العجل للدائرة الهيدروليكية. ويبين شكل (42) أجزاء الأسطوانة والمكبس وملحقاتهما, وتتكون من المكبس وحابك المكبس وواقي الأتربة.  ويشكل داخل السرج بالإضافة إلى جوف الأسطوانة مسارات سائل الفرامل ومسار السائل لفتحة مسمار استئصال الهواء.

شكل (42): أسطوانة العجل للفرامل القرصية

وضع اسطوانات العجل بالسرج:

- السرج الثابت (يكون هناك عدد متساوي من الاسطوانات على جانبي السرج, في الغالب 1 أو 2 بكل جانب)

- السرج العائم أو المنزلق (يكون هناك عدد من الاسطوانات بناحية واحدة من السرج, وفي الغالب تكون في الناحية الداخلية للعجلة للتبريد الاحسن.

أسطوانة العجل (الفرامل الإنفراجية/ الاسطوانية) Drum brake

تتكون أسطوانة العجل من جسم الأسطوانة ومكبس العجل وحابك للعجل على شكل طبق يركب وراء المكبس ويدفعه ياي المكبس, في بعض اسطوانات العجل يوجد جزء تمديد الطبق الذي يساعد على بقاء حافة الحابك ملامسة لجدار الاسطوانة. كما يركب على فتحة الأسطوانة واقي للأتربة لحماية مكونات الاسطوانة.  وفي بعض الاسطوانات يكون هناك عمود دفع للأحذية وقد يستغنى عنه عن طريق عمل تشكيل نتوء بالحذاء. وتثبت الأسطوانة على لوح التثبيت عن طريق مسامير، ويبين شكل (43) أجزاء أسطوانة العجل وتثبيتها.

شكل (43): أسطوانة العجل للفرامل الانفراجية

أنواع أسطوانات العجل

§ أسطوانة مزدوجة المكبس, شكل (44).

§ أسطوانة أحادية المكبس, شكل (45).

§ أسطوانة مزدوجة المكبس ذات قطرين مختلفين, شكل (46).

شكل (44): أسطوانة العجل مزدوجة المكبس

شكل (45): أسطوانة العجل أحادية المكبس

شكل (46): اسطوانة العجل ذات قطرين مختلفين

صمامات الدائرة الهيدروليكية للفرامل Hydraulic Brake Valves

تركب في معظم السيارات الحديثة صمامات بالدائرة الهيدروليكية, بعضها لمنع ظاهرة حدوث غلق العجلات, والبعض الأخر لأغراض أخرى مثل مفتاح بيان وجود فرق ضغط بين الدائرة الأولى والثانية للدائرة الثنائية, والذي يحذر السائق عن طريق إضاءة لمبة تحذير في لوحة عدادات السيارة. وكذلك صمام الاحتفاظ بالضغط داخل دائرة الفرامل الإنفراجية لمنع دخول الهواء للدائرة وتقليل زمن استجابة الفرامل.

يحدث غلق العجلات عندما تزداد قوة الفرملة عن قوة التلاصق بين الإطار والطريق, قوة التلاصق تعتمد على الوزن على العجلة مضروب في معامل التلاصق. ويمكن تلخيص أسباب غلق العجلات في التالي:

- زيادة قوة الفرملة؛ (فرملة الطوارئ)

- قلة معامل التلاصق؛ (وجود ثلوج أو زيوت على سطح الطريق- وجود طبقة من الماء والإطار أملس)

- قلة الوزن على العجلة؛ (نتيجة توزيع الأحمال, أو انتقال الوزن من المحور الخلفي للأمامي نتيجة تكون قوة قصور ذاتي أثناء الفرملة), كما في شكل (47).

شكل (47): الوزن المنقول من المحور الخلفي للمحور الامامي
 (يقلل الوزن على العجلات الخلفية ويزيد الوزن على العجلات الأمامية)

الأنواع الشائعة الاستعمال بالسيارات الحديثة, كما في شكل (48) هي:

q صمام المعايرة metering valve

q صمام التناسب proportioning valve

q صمام فرق الضغط (صمام بيان) pressure differential valve

q الصمام المجمع combination valve

q صمام إبقاء الضغط residual pressure check valve

شكل (48): صمامات الدائرة الهيدروليكية خط الفرامل

صمامات التحكم في ضغط خط الفرامل Pressure control valves

يركب في معظم السيارات الحديثة صمامات للتحكم في ضغط خط الفرامل. الأنواع الشائعة الاستعمال والتي قد تستخدم بالسيارات الحديثة هي:

q صمام المعايرة.

q صمام التناسب.

q الصمام المجمع.

صمام المعايرة Metering valve

يركب صمام المعايرة بالسيارات التي لها فرامل قرصية بالمحور الأمامي وفرامل انفراجية بالمحور الخلفي. ويركب ا لصمام على خط فرامل العجل الأمامي ذو الفرامل القرصية. وظيفة الصمام هو تشغيل الفرامل القرصية والانفراجية في نفس الوقت.

حيث أن الفرامل الأنفراجية بها نابض قوي بفرامل العجل لإرجاع الأحذية, فإنه عند الضغط على بدال الفرامل تبدأ الفرامل القرصية بالعمل قبل أن يتغلب ضغط الفرامل على نابض إرجاع الأحذية بالفرامل الخلفية. تأثير الفرامل على العجل الأمامي قبل العجل الخلفي وخاصة على الطرق ذات معامل التلاصق المنخفض (الثلج) يؤدي إلى غلق العجلات الأمامية. وجود صمام المعايرة يمنع غلق العجلات الأمامية عند بداية الفرملة على الأرض الزلقة. غلق العجلات الأمامية يسبب فقد قدرة السائق على توجيه السيارة، يبن شكل (49) مقطع في صمام المعايرة حيث يوضح التركيب الداخلي للصمام وطرق توصيل الصمام بالدائرة.

شكل (49): عمل صمام المعايرة

الفرامل القرصية يمكنها أن تعمل عند ضغط منخفض عن الفرامل الانفراجية بسبب وجود يايات إرجاع الأحذية بالفرامل الانفراجية,  والتي تحتاج إلى ضغط يتراوح من  0,7إلى 1,0 ميجابسكال للتغلب على تأثيرها.  ويوجد بصمام المعايرة ياي معاير بقوة ياي إرجاع الأحذية (لهذا سمي صمام المعايرة) بحيث يفتح ضد تأثير ضغط مساوي لضغط التغلب على يايات إرجاع الأحذية, وبذلك يضمن تشغيل الفرامل القرصية والانفراجية في نفس الوقت. ويوجد بالصمام عمود يمكن دفعه من الخارج للضغط على الياي وفتح الصمام وذلك أثناء إجراء عملية استئصال الهواء من الدائرة الأمامية للفرامل.

صمام ا لتناسب Proportioning valve

هذا الصمام يستخدم لتقليل ضغط الفرامل المتجه إلى أسطوانات العجل الخلفي, عند وصول الضغط إلى حد معين. هذا التخفيض في الضغط يقلل من احتمال حدوث غلق للمحور الخلفي مع زيادة الضغط على بدال الفرامل. التحكم في الضغط يتم عن طريق نابض (يعمل عن ضغط معين), أو ذراع تحكم متصل بالشاسية (يعمل عند قلة الوزن على المحور الخلفي- نتيجة الحمولة أو نتيجة الوزن المنقول للمحور الأمامي أثناء الفرملة), أو عن طريق قوة القصور الذاتي (يعمل بزيادة قوة الفرملة). وقد يكون الصمام منفصل ويركب على خط الأنابيب المحور الخلفي (أ), وقد يكون جسم الصمام مصنّع بجسم  الأسطوانة الرئيسية (ب) , أو منفصل ويركب بقلاووظ بمخرج الأسطوانة الرئيسية (جـ), شكل (50).

شكل (50): وضع صمام التناسب بدائرة الفرامل

أنواع صمام التناسب:

q صمام يعمل عن طريق ياي.

q صمام يعمل عن طريق التغيير في ارتفاع السيارة أو وزنها.

q صمام يعمل عن طريق قوة التعجيل.

صمام ا لتناسب Proportioning valve

هذا الصمام يستخدم لتقليل ضغط الفرامل المتجه إلى أسطوانات العجل الخلفي, عند وصول الضغط إلى حد معين. هذا التخفيض في الضغط يقلل من احتمال حدوث غلق للمحور الخلفي عند زيادة الضغط على بدال الفرامل. يسمح الصمام بمرور الضغط كامل إلى أسطوانات العجل الخلفية حتى نقطة معينة تسمى نقطة التشعب أو نقطة تغيير الضغط, بعد هذه النقطة يقل الضغط إلى حد معين, كما هو مبين في شكل (51). عند الضغط بقوة ضعيفة أو متوسطة على بدال الفرامل يكون الضغط متساوي للعجل الأمامي والعجل الخلفي. بعد نقطة الانفصال يقلل صمام التناسب ضغط العجل الخلفي بحيث يصبح نصف مقدار الضغط للعجل الأمامي (هذه النسبة تكون في حدود 0.25 إلى 0.50 ) ولهذا أطلق عليه صمام التناسب.

شكل (51): يعمل صمام التناسب على تخفيض معدل زيادة ضغط خط الفرامل الخلفية

 مع زيادة في ضغط الاسطوانة الرئيسية

وهناك عدة أنواع من صمام التناسب المستخدم في السيارات, وتختلف الأنواع من ناحية الشكل والتصميم وطريقة العمل ومكان وضعها بالدائرة.

أنواع صمام التناسب:

أ-صمام يعمل عن طريق ياي (نابض).

التحكم في الضغط يتم عن طريق نابض (يعمل عن ضغط معين)

ب- صمام يعمل عن طريق قوة التعجيل.

التحكم في الضغط عن طريق قوة القصور الذاتي (يعمل بزيادة قوة الفرملة)

جـ-صمام يعمل عن طريق حساس الحمل (التغيير في ارتفاع السيارة أو وزنها).

التحكم في الضغط يتم عن طريق ذراع تحكم متصل بالشاسية, يعمل عند قلة الوزن على المحور الخلفي (نتيجة الحمولة أو نتيجة الوزن المنقول للمحور الأمامي أثناء الفرملة)

أ- صمام يعمل عن طريق النابض

وقد يكون الصمام منفصل ويركب على خط الأنابيب المحور الخلفي (أ), وقد يكون جسم الصمام مصنّع بجسم  الأسطوانة الرئيسية (ب) , أو منفصل ويركب بقلاووظ بمخرج الأسطوانة الرئيسية (جـ), يبين شكل (52) صمام التناسب الذي يعمل بالنابض ومكان تركيبة بالأسطوانة الرئيسية.

شكل (52): وضع صمام التناسب بدائرة الفرامل

ب-صمام يعمل عن طريق قوة التباطؤ:

يركب الصمام بشكل مائل بجسم السيارة عند زيادة قيمة التباطؤ تندفع الكرة داخل الصمام لتغلق مسار سائل الفرامل تقلل الضغط على المحور الخلفي شكل (53).

شكل (53): صمام تناسب يعمل عن طريق قوة التباطؤ

ب-صمام يعمل عن طريق حساس الحمل

يركب صمام التناسب بين الشاسية ومحور العجل الخلفي كما في شكل (54), (55).

شكل (54): صمام التناسب يعمل تبعا لوزن المحور الخلفي

شكل (55): يعمل صمام التناسب على تخفيض الضغط للمحور الخلفي للفرامل بناء على

التغيير في ارتفاع السيارة بسبب الحمل على المحور الخلفي (توزيع الحمل و/أو الوزن المنقول)

صمام فرق الضغط (مفتاح تحذير عطل أحدى الدائرتين الثنائية)

هذا الصمام يتصل به دائرتي الدائرة الثنائية وتمر كل دائرة من طرف من أطراف الصمام بداخل الصمام اسطوانة بها مكبس هذا المكبس به شكل مخروطي على الجانبين في حالة انخفاض ضغط أحدى الدائرتين يتحرك المكبس ناحية الضغط المنخفض نتيجة تأثير فرق الضغط, يدفع الجزء المخروطي عمود مفتاح لمبة تحذير الفرامل فيقوم بتوصيل الدائرة, وتضاء لمبة الفرامل الحمراء على لوحة العدادات. كما في شكل (56).

شكل (56): صمام فرق الضغط

الصمام المجمع Combination valve

هذا الصمام يحتوي في وحدة واحدة على صمام المعايرة وصمام التناسب وصمام فرق الضغط ومفتاح تحذير عدم عمل إحدى الدوائر بالدائرة الثنائية للفرامل. جمع الصمامات في جسم واحد يتميز بتقليل احتمال التسريب, وسهولة الكشف. هناك عدة أشكل للصمام المجمع, شكل (57), وصمام شكل قبضة المسدس كما في شكلي (58).

شكل (57): الصمام المجمع

شكل (58): الصمام المجمع

كما يبين شكل (59) تركيبة الصمام المجمع من الداخل, حيث ينقسم إلى ثلاث أجزاء. صمام التناسب, صمام فرق الضغط, وصمام المعايرة.

شكل (59): مقطع في جسم الصمام المجمع يبين وضع الصمامات داخل الجسم

صمام الاحتفاظ بالضغط في أنابيب الزيت  Residual pressure check valve

 تزود بعض اسطوانات الفرامل الترادفية الرئيسية بصمام عند مخرج الزيت من الأسطوانة الرئيسية شكل (60), وذلك من أجل أن يكون سائل الفرامل الموجود في أنابيب دائرة الفرامل تحت ضغط منخفض وذلك من أجل الحصول على استجابة سريعة للفرامل عند كبح المركبة وكذلك لمنع دخول الهواء إلى داخل نظام الفرامل, يتم دخول الهواء للدائرة أثناء رجوع المكبس (في حالة وجود تخلخل في الدائرة)، ولا يستخدم هذا الصمام في الدائرة التي بها فرامل قرصية حيث أن أي ضغط متبقي بالدائرة سوف يؤدي إلى عدم مقدرة مكبس العجلة من الرجوع وتبقى بطانات الاحتكاك ملامسة للقرص بصفة دائمة.

شكل (60): صمام الاحتفاظ بالضغط

مــلـخــص

* الأسطوانة الرئيسية تتكون من جزئيين الخزان ومجموعة الاسطوانة.

* خزان سائل الفرامل ممكن أن يكون وحدة منفصلة أو وحدة واحدة مع الاسطوانة.

* الأسطوانة المزدوجة لها مكبسين لتوفير الضغط الهيدروليكي لدائرتين مستقلتين. لكل مكبس له حابك ابتدائي, وياي رجوع, وحابك ثانوي.

* عند استخدام الفرملة يدفع المكبس والحابك الابتدائي السائل للأمام لتشغيل الفرامل.

* خلال عملية تحرير الفرامل يعمل ياي الرجوع على إرجاع المكبس.

* خلال عملية تحرير الفرامل يمر سائل الفرامل من فتحة الملء إلى وسط المكبس ويدخل إلى أمام المكبس من حول  حافة الحابك الابتدائي.

* كمية السائل الزائدة بعد نهاية الفرملة تعود للخزان عن طريق فتحة التعويض.

* الدائرة الثنائية (أمامي- خلفي) لها دائرتين هيدروليكيتين منفصلتين, واحدة تتصل بالعجلتين الأماميتين والثانية تتصل بالعجلتين الخلفيتين.

* الدائرة الثنائية (القطرية) لها دائرتين هيدروليكيتين منفصلتين, واحدة تتصل بعجلة يسرى أمامية و يمنى خلفية, والثانية تتصل بعجلة يمنى أمامية و يسرى خلفية.

* تتكون الدائرة الهيدروليكية من أنابيب وليات لتوصيل سائل الفرامل تحت ضغط من الأسطوانة الرئيسية إلى أسطوانة العجلات.

* صمام المعايرة يؤخر عمل الفرامل القرصية الأمامية حتى تبدأ العجلات الانفراجية الخلفية بالعمل. يركب الصمام في دائرة الفرامل للعجل الأمامي (فرامل قرصية). في الوضع الابتدائي يكون مغلق ويفتح عندما يصل ضغط خط الفرامل إلى مقدار الضغط اللازم للتغلب على يايات رجوع الأحذية (فرامل أنفراجية).

* يقلل صمام التناسب الضغط عن المحور الخلفي ويمنع احتمال غلق العجل الخلفي أثناء الفرملة القصوى.

* الصمام المجمع يحتوي على صمام المعايرة وصمام التناسب ومفتاح تحذير عطل إحدى الدائرتين الهيدروليكيتين في وحدة واحدة.

المصطلحات بهذا الباب
النظام الهيدروليكي	Hydraulic system	ضغط	Pressure
اسطوانة رئيسية	Master cylinder	الحابك الابتدائي	Primary cup
أنابيب العجل	Brake tubes/ pipes	الحابك الثانوي	Secondary cup
ليات الفرامل	Brake hoses	فتحة الخروج	Outlet port
أسطوانة العجل	Wheel cylinder	المكبس الابتدائي	Primary piston
ثغر/فتحة الدخول	By pass/ inlet port	المكبس الثانوي	Secondary piston
سائل الفرامل	Brake fluid	الخزان	Reservoir
فتحة التعويض	Compensating port	ياي رجوع	Return spring
الدائرة الثنائية	Dual hydraulic system	واقي الأتربة	Boot
مسمار/ صمام استئصال الهواء	Bleeder valve	صمام المعايرة	Metering valve
صمام التناسب	Proportioning valve	الصمام المجمع	Combined valve
غطاء خزان الفرامل	Filler Cap	السرج	Caliper
مستوى السائل	Fluid level

اختبار ذاتي

أجب عن الأسئلة الآتية ثم تأكد من صحة إجابتك بالنظر إلى الحل في نهاية الوحدة.

1- أذكر أجزاء الأسطوانة الرئيسية للفرامل ؟

2- ما الغرض من الحابك الابتدائي لمكبسي الأسطوانة الرئيسية ؟

3- ما الغرض من فتحة التعويض في الأسطوانة الرئيسية ؟

4- ما الغرض من فتحة الملء في الأسطوانة الرئيسية ؟

5- اشرح مسار سائل الفرامل في الأسطوانة الرئيسية عند التأثير على بدال الفرامل ؟

6- ما هو الفرق بين أسطوانة الفرامل الرئيسية (الأحادية و المزدوجة)؟

7- عندما يكون مكبس الأسطوانة الرئيسية في مشوار الرجوع, السائل الذي يمر حول الحابك الابتدائي للمكبس يأتي من الخزان عن طريق فتحة.......................................................

8- بعد رجوع مكبس الأسطوانة الرئيسية, السائل الزائد أمام المكبس يعود إلى الخزان عن طريق فتحة .................................................

9-  يدفع ذراع الدفع للأسطوانة الرئيسية المزدوجة المكبس ................................................

10-  صمام ...................................... .يؤخر تأثير الضغط على الفرامل القرصية الأمامية.

11- صمام ........................................  يناسب الضغط بين العجل الأمامي والخلفي.

12- يعود مكبس أسطوانة العجل بالفرامل الانفراجية بواسطة ...............................................

13- يركب في أسطوانة العجل............................................ لنزف الهواء من الدائرة.

14-   يقول الفني الأول:

الحابك الابتدائي لمكبس الأسطوانة الرئيسية يضغط السائل أمام المكبس أثناء الضغط على البدال.

ويقول الفني الثاني:

الحابك الابتدائي لمكبس الأسطوانة الرئيسية يسمح لسائل الفرامل بالمرور حوله عند رفع الضغط عن البدال.

أيهما أصح ؟

         (أ) الفني الأول فقط.                  (ب) الفني الثاني فقط.

         (جـ) الفني الأول والثاني.            (د) لا الفني الأول ولا الثاني.

15-    يقول الفني الأول:

       إن المكبس الابتدائي للأسطوانة الرئيسية المزدوجة يتحرك عن طريق ذراع الدفع.

يقول الفني الثاني:

       إن المكبس الثانوي للأسطوانة الرئيسية المزدوجة يتحرك أثناء الفرملة العادية عن طريق الضغط الهيدروليكي من المكبس الابتدائي.

أيهما أصح ؟

         (أ) الفني الأول فقط.                  (ب) الفني الثاني فقط.

         (جـ) الفني الأول والثاني.            (د) لا الفني الأول ولا الثاني.

16-    يقول الفني الأول:

       وإن سائل الفرامل (DOT 3) له نقطة غليان أعلى من نقطة غليان .(DOT 5)

يقول الفني الثاني:

وإن سائل الفرامل (DOT 4) له نقطة غليان أقل من نقطة غليان (DOT 5).

أيهما أصح ؟

         (أ) الفني الأول فقط.                  (ب) الفني الثاني فقط.

         (جـ) الفني الأول والثاني.            (د) لا الفني الأول ولا الثاني.

17- قم  بتسمية أجزاء الأسطوانة الرئيسية من على الشكل التالي:

رقم الجزء	الجـــــزء	رقم الجزء	الجـــــزء
A		B
1		2
3		4
5		6
7		8

18- أي من المصطلحات التالية ينطبق عليها تعريف التكبير الهيدروليكي بدائرة الفرامل:

أ) HA = d_mc / d_wc

ب) HA = A_mc /A_wc

ت) HA = S_mc / S_wc

حيث:

HA = التكبير الهيدروليكي

d = قطر الاسطوانة

A = مساحة الاسطوانة

S = مسافة حركة مكبس الاسطوانة

mc = الاسطوانة الرئيسية

wc = اسطوانة العجل