-اقدامات اولیه برای حذف صدای ترمز

علت اولیه صدای ترمز ارتعاش است. در ترمزهای دیسکی ارتعاشات می­تواند بین لنت و دیسک، لنت و کلیپر یا کلیپر و اتصالات نصب شده بر روی آن وجود داشته باشد. در ترمزهایی که از سیستم کاسه چرخ استفاده می­کنند، ارتعاشات می­تواند بین کفشک و کاسه چرخ یا کفشک و صفحه پشت­بند آن ایجاد شود. همچنین ارتعاش در یک قسمت می­تواند باعث تحریک و ایجاد ارتعاش در قسمت دیگر شود. به­خصوص که قطعات پیوسته در حال سبکتر شدن هستند و به این ترتیب ارتعاش آسانتر صورت می­گیرد .
برای حذف صداهای اولیه، استفاده از صلبیت اجزای سیستم ترمزی در اولویت است که در طراحی سیستم های ترمزی، دمپینگ یا حذف­کننده ارتعاش اولیه توسط عوامل ذیل قابل اجراست :

1. هنگام ترمز به دقت گوش کنیم و ببینیم صدایی از لنت شنیده می­شود یا نه و در صورت لزوم چک کنیم لنت­ها در جای خود محکم هستند؛ به طوری که با دست جابه­جا نمی­شوند .

2. استفاده از عایق ها که Shim نیز نامیده می­شوند. در­حقیقت عایق­ها یک مجزا­کننده­اند که همانند بالشتک عمل می­کنند و برای جلوگیری از ارتعاشات مورد استفاده قرار می­گیرند. اگر لنت­ها در جای خود به­درستی نصب شده باشند ولی هنوز صدا تولید ­کنند، یکی از ارزانترین و موثرترین راه­ها برای از بین بردن صدای مذکور این است که لنت­ها را از جای خود در­آوریم و پشت آنها Shim نصب کنیم زیرا Shimها ارتعاشات بین لنت و کلیپر را کاهش می­دهند . لنت ترمز ANY-Q نیز از این Shim ها بهره میبرد.

 .3گیره­ها که با محکم کردن اتصالات و اجزا به یکدیگر باعث افزایش صلبیت سیستم ترمزی می­شوند باید امتحان گردند و مطمئن شویم به­درستی نصب شده­اند و در جای خود محکم هستند .

4.همه گیره­ها، پین­ها و فنرها که به­واسطه دمای بالای ترمز حالت فنری خود را از ­دست داده و شُل شده اند باید تعویض شوند .

5.تمیز کردن و روغنکاری متعلقات کلیپر به حذف ارتعاشات کمک می­کند. ارتعاشات می­تواند به­دلیل خرابی یا لق بودن قطعات و اجزای مربوطه باشد .

6.جایگزینی پین­ها و بوش­ها نیز می­تواند به عنوان یک راه­حل در نظر گرفته شود .

7.اگر کلیپر بسیار کهنه شده است و لَق­لَق می­زند، شاید تعویض آن تنها راه حل ممکن باشد .

8.یکی دیگر از علل صدای جیغ در ترمزهای عقب، تماس ضعیف بین کفشک و کاسه چرخ است که این مشکل با جایگزینی لنت­های ترمز عقب یا پرداخت مجدد سطح داخلی کاسه چرخ قابل­حل است .

.9 گرفتن لَقی اجزای سیستم ترمز عقب که باعث ایجاد ارتعاش بین صفحه پشت­بند و لنت ترمز عقب و در­نهایت عامل ایجاد صداست، یکی دیگر از راه­های حذف صدای ترمز عقب به­شمار می­رود .

- تاثیر دیفرانسیل جلو یا دیفرانسیل عقب بودن خودرو بر صدای ترمز

خودروهای دیفرانسیل جلو یا عقب به­علت وجود تفاوت اساسی در سیستم­های انتقال قدرتشان، بر عملکرد سیستم­های ترمزی خود تاثیر می­گذارند .

1.در طراحی، اجزای سیستم ترمزی در خودروهای دیفرانسیل جلو کوچکتر و دارای جرم کمتری هستند لذا دمپینگ موثری روی سطح نویز اولیه نخواهند داشت؛ در حالی­که اجزای سیستم ترمزی در خودروهای دیفرانسیل عقب به­دلیل داشتن اجزای سنگین­تر نظیر تعلیق، Spindle و فریم های بزرگ، نویز اولیه را جذب می­کنند.

2. در خودروهای دیفرانسیل جلو بخش عمده عمل ترمز­گیری توسط ترمزهای جلو و بخش کمتری از آن توسط ترمزهای عقب انجام می­شود؛ در حالی که این قضیه در خودروهای دیفرانسیل عقب حالت ضعیفتری دارد. به این دلیل دمای عملکرد در خودروهای دیفرانسیل جلو بسیار بالاتر است که نتیجه آن، افزایش درصد شیشه­ای شدن و همچنین افزایش صدای جیغ لنت در لنت­های ترمز جلوست .

-ملاحظات تولیدی و مونتاژی برای حذف صدای ترمز

صداهایی که در ترمز­گیری سبک تولید می­شود، متناسب با دوران چرخ است و احتمال دارد تا توقف کامل خودرو ادامه یابد؛ به خصوص هنگامی که فشار کمی به پدال وارد می­شود. برای تشخیص این مشکل می­بایست موارد ذیل آزمایش شود :

Rotor Run Out.1

انحراف زیاده از حد دیسک باعث سایش نا­منظم دیسک و لنت و همچنین حرکت لنت هنگام درگیری دیسک با لنت می­شود که در نهایت ارتعاشِ به­وجود آمده سبب ایجاد صدا خواهد شد .


Parallelism.2

ضخامت دیسک می­بایست حداقل در 4 نقطه چک شود. تغییرات در ضخامت دیسک می­تواند به حرکت لنت و ایجاد نویزهای ناخواسته بینجامد. در مواردی که ضخامت لنت کم می­شود، لنت به سمت داخل حرکت می­کند و هنگامی که ضخامت لنت افزایش می­یابد، لنت به سمت خارج رانده می­شود که این جابه­جایی به سمت داخل یا خارج باعث ایجاد صدا می­شود .



Material Transfer .3

اگر یک اصطکاک ناهمگون و غیر­یکنواخت در سطح دیسک اتفاق بیفتد، ممکن است باعث ایجاد لغزش یا چسبندگی به­واسطه اصطکاک کمتر یا بیشتر شود. این اصطکاک غیر­یکنواخت در بعضی موارد باعث حرکت آسان و در مواردی باعث حرکت کُند لنت روی دیسک می­شود که خود، عامل ایجاد ضربان و نوسان است. بسیاری از سازنده­ها با این مسئله مواجه بوده­اند، که علت آن استفاده از ماشین­های تراش دانسته شده است .

اصطکاک غیر­یکنواخت باعث ایجاد نقاط سرد و گرم و نقاط غیر­هم­­دما بر روی لنت خواهد شد .

Loose Parts.4

همه قطعات باید از لحاظ شُل بودن امتحان شوند .

Non Directional Finish.5

خطوط جهت­داری که هنگام فرایند ماشینکاری روی دیسک به­وجود می­آیند باعث جابه­جایی لنت می­شوند. برای رفع این مشکل می­بایست فرایند تولید به گونه­ای باشد که روی دیسک، شیار ایجاد نکند .

-ارتباط نوع صدای ترمز و نوع عیب

ترمزها بازه­های متفاوتی از صدا را هنگام ترمز­­گیری یا رها کردن ترمز تولید می­کنند. عملکرد مواد مصرفی در لنت­ها که به منظور اتلاف انرژی مورد استفاده قرار می­گیرند، با ایجاد نویز و حرارت همراه است. در نتیجه جیغ گاه­و­بیگاه ممکن است عادی باشد که علت آن سرما، گرما، رطوبت، برف، گِل، نمک و ... است. به عبارت دیگر جیغ گاه­و­بیگاه همیشه به مفهوم وجود مشکل و یا کاهش اثر ترمز نیست. به یاد داشته باشید که بعضی صداها طبیعی­اند و رفع آنها به هیچ ترمیم و یا تعمیری نیاز ندارد، نظیر :

.1 صدای جیغ: هنگامی که ترمزها سرد هستند و معمولاً در صبحگاه شنیده می­شود. این صدا طبیعی است و به هیچ سرویسی نیاز ندارد. به این پدیده Morning Sickness نیز می­گویند .گاهی اوقات صدای جیغ تولیدی نشانگر نیاز خودرو به لنت ترمز جدید است .

.2 صدای جیغ بلند ممتد: وقتی خودرو در حال حرکت است و ترمز گرفته می­شود یا حتی زمانی که ترمز­گیری انجام نمی­پذیرد، شنیده می­شود. این صدا هنگامی که نشانه روی لنت ترمز با دیسک تماس پیدا می­کند، تولید می­شود و نشان می­دهد که لنت تمام شده است و باید تعویض شود .
همچنین هر سیستم ترمزی می­تواند در دفعات زیاد ترمز­گیری در ترافیک­های سنگین یا جاده های پر فراز ­و­ نشیب، نویز تولید کند. در چنین شرایطی، دمای دیسک و لنت بسیار بالا می­رود. در این دما جیغ ترمز به علت تغییرات متالورژیکی است که در سطح دیسک و یا لنت اتفاق می­افتد که علت آن نیز ایجاد یک سطح سخت با عمق کم روی سطح لنت و یا دیسک است .

.3 صدای ناله در طول توقف: این صدا معمولاً به­دلیل لعابی یا شیشه­ای ­شدن سطح دیسک به­واسطه ترمز­های سنگین و متوالی تولید می­شود و برای رفع آن باید لنت­ها تعویض شوند و سطح دیسک دوباره پرداخت گردد .

.4 صدای نویز: فقط یک­ بار هنگام ترمز­گیری از سیستم تعلیق جلو شنیده می­شود. این صدا نتیجه جابه جایی و حرکت لنت­ها در جهت دوران دیسک است و اگر پدال ترمز محکم فشرده شود، احتمال تولید صدا کمتر می­شود. برای رفع این عیب باید از نصب صحیح لنت­ها، گیره­ها و Shimها مطمئن شویم .

.5 نویز چند­گانه: فقط یک بار بعد از روشن کردن موتور شنیده می­شود. این صدا مربوط به سیستم خودآزمای ترمز ABS است و به هیچ­گونه سرویس و تعمیری نیاز ندارد. سیستم ترمز ABS دارای یک بخش خودآزماست که در بعضی مدل­ها پس از روشن شدن خودرو و با اولین ترمز­گیری و در برخی دیگر بعد از آن­که سرعت خودرو برای اولین بار به حد معینی رسید، عمل می­کند .

دسته بندی صدای ترمز بر اساس فرکانس تولیدی

Low Frequency Noise.1

این صدا در فرکانس­های بین 100 تا 1000 هرتز قرار دارد. این بخش از صدا به­واسطه تحریک نیروی اصطکاک در سطح دیسک و لنت ایجاد می­شود. در این حالت انرژی داده شده به سیستم به صورت یک پاسخ ارتعاشی در اتصالات و اجزای مرتبط با سیستم ترمزی ظهور پیدا می­کند .


- تکنیک­های حذف Low Frequency Noise

الف. بهینه کردن سختی، جرم و دمپینگ اجزای سیستم که با تغییر ماده، سختی اجزای تعلیق و افزودن TMDها قابل اجراست. این راه­حل نتیجه چندان مطلوبی در­بر ندارد زیرا تنها باعث جابه­جایی فرکانس صدا آن ­هم به اندازه 100 هرتز می­­شود .

ب . راه دوم، کاهش Forcing Function است که با استفاده از مواد اصطکاکی جدید امکان­­پذیر خواهد بود و نتیجه آن، کاهش صدای تولیدی است. به این منظور چند ماده اصطکاکی که گمان می­رفت در تولید صدا موثر باشند، مورد ­بررسی قرار گرفتند تا سرنخ­های پتانسیل ایجاد صدا شناسایی شوند. پیشتر، بارزترین خاصیتی که آن را با تولید صدا همزاد می­دانستند، قابلیت انتقال گشتاور مواد اصطکاکی بود. گراف ذیل نشان­دهنده گشتاور انتقال­یافته توسط مواد اصطکاکی غیر­آزبستی و مواد اصطکاکی نیمه­فلزی بر حسب صدای تولیدی است. از گراف زیر، می­توان چنین نتیجه گرفت که میزان گشتاور خروجی عامل تولید صدا شناخته نمی­شود زیرا حتی در مواردی با انتقال گشتاور کم نیز صدای مذکور وجود دارد. در عوض با توجه به ترکیباتی که خروجی گشتاور آنها آزمایش شده است، شناسایی مواد اصطکاکی صدا­دار و مواد اصطکاکی بی­صدا عملی گردید .





Low Frequency Squeal.2

پهنای باندی بالاتر از 1000 هرتز و کمتر از 5000 هرتز دارد .

- تکنیک­های حذف Low Frequency Squeal

راه حلی که برای حذف صدا با فرکانس مذکور پیشنهاد شده ، جدا­سازی مودهای کلیپر و دیسک ترمز است. به­واسطه قیود موجود در سیستم ترمز، تغییر در دیسک ترمز راه­حل آسانتری به نظر می­رسد.

گر­چه هیچ دلیلی مبنی بر این­که کلیپر جزئی از راه حل نیست، وجود ندارد .
با تغییر مشخصه­های دینامیک سازه­ای دیسک ترمز نظیر جرم، دمپینگ و سختی دیسک می­توان به

راه­حل فوق رسید اما آسانتر از آن، جایگزینی ماده مصرفی است که استفاده از Damped Iron به­جای چدن خاکستری راه­حل مناسبی به نظر می­رسید که هدف از آن، کاهش دامنه نوسان دیسک است.

در واقع ابتدا فرض می­شد که با افزایش دمپینگ ناشی از جایگزینی ماده Damped Iron دامنه نوسان دیسک کاهش می­یابد و Low Frequency Squeal حذف می­­شود اما با آزمایش­های بیشتر مشخص شد که دمپینگ هیچ نقشی در حذف صدای مذکور ندارد بلکه به­طور موثری باعث جابه­جایی فرکانس تشدید می­شود. به طور مثال در یک مدل خاص باعث جابه­جایی فرکانس تشدید از 2600 به 400 هرتز شده است .

High Frequency Squeal.3

در فرکانس­های بالاتر از 5000 هرتز تولید می­شود. در طول سال­ها راه­حل­های متفاوتی برای کاهش آن ارائه شده است ولی هیچ­کدام از آنها راه حل مطلق نیست .

- تکنیک­های حذف High Frequency Squeal

الف. کاهش سختی لنت یا افزایش سختی دیسک به شرط عدم تغییر ضریب اصطکاک باعث کاهش صدای مذکور خواهد شد. در تصور عمومی افزایش سختی دیسک موجب افزایش امپدانس مکانیکی دیسک می­شود و آن را در مقابل پاسخ­دهی به نیروهای ورودی، مقاومتر می­کند. اما نکته اساسی، جابه­جایی وضعیت [mode] پاسخ است .

ب . بر اساس آزمایش­های صورت­گرفته با دستگاه دینامومتر مشخص شد که دیسک­ها با ابعاد موجود بیشترین صدا را تولید می­کنند ولی افزایش یا کاهش سطح سایش دیسک سبب کاهش صدا به میزان قابل­توجهی می­شود که در شکل ذیل نمایش داده شده است .

میزان تغییرات شدت صدا با توجه به میزان سطح سایش
ج . از دیگر عوامل موثر بر تولید صدا, هندسه لنت است که عامل مهمی در توزیع فشار بر دیسک به­شمار می­آید. در شکل ذیل لنت­ها با کاهش 20درصد طول کمان با طول اولیه یعنی پیش از شروع مصرف مقایسه شدند. این کاهش، یک مقدار بهینه در تغییر طول کمان لنت محسوب می­شود. (نواحی خاکستری نشان­دهنده بخش­های برداشته شده­اند .)

د . روش دیگر کاهش صدا استفاده از عایق­های صداست. عایق­های صدا از دو یا چند لایه فلزی تشکیل شده­اند که بین این لایه­ها مواد ویسکوالاستیک به­کار می­رود. ماده ویسکوالاستیک ماده­ای چسبناک و لاستیکی­مانند است که بین دو لایه فلزی قرار می­گیرد .
دو تئوری برای علت حذف صدا توسط این عایق­ها وجود دارد: یکی تاثیر ماده ویسکوالاستیک بر مقاومت ظاهری بین کلیپر و صفحه فلزی پشت لنت است و دیگری، افزایش دمپینگی است که ماده ویسکوالاستیک بر عناصری که روی آنها نصب شده است، اعمال می­کند. اما نکته قابل توجه، وابستگی عملکرد عایق به دما و فشار است؛ به طوری که دینامیک این­گونه مواد به میزان قابل­توجهی تحت تاثیر عوامل فوق قرار دارد. در روش دیگری که در برخی از کارخانه­های لنت­ساز داخلی نیز مورد استفاده قرار می­گیرد، پشت صفحه فلزی لنت یک ماده پلیمری با مقاومت حرارتی بسیار بالا پاشیده می­شود که نقش آن، گرفتن ارتعاشات و حذف صداهای ناشی از آن است .

نکات اجرایی در تعویض لنت ترمز

هنگام تعویض لنت ترمز، دیسک ترمز را با آب و صابون تمیز کنید تا حالت مغناطیسی سطح دیسک برطرف شود زیرا این کار باعث جدا شدن همه ذرات از سطح دیسک می­شود؛ در غیر این صورت ذرات مذکور بین دیسک و لنت­ها باقی می­مانند و شاهد پدیده لرزش و ایجاد صدا خواهیم بود .
نکته قابل توجه این است که پس از تعویض لنت­ها نیاز به گذشت زمان است تا سطح دیسک دوباره به میزان مناسب صاف شده و تماس کامل بین دیسک و لنت ایجاد شود زیرا در بسیاری موارد، هنگام استفاده از لنت ترمز جدید صدای جیغ آن را هنگام ترمز­گیری می­شنویم .

- نکاتی برای بهبود ترمزگیری و افزایش عمر لنت ترمز

1. گردش هوا به صورت کامل حول مجموعه دیسک و کلیپر باعث خنک شدن لنت و در نتیجه افزایش عمر آن می­شود. در سال 1991 کارخانه شورلت امریکا تعداد زیادی شکایت دریافت کرد که همگی حاکی از کم بودن عمر لنت بود. راه­حل پیشنهادی کارشناسان شرکت GM آن بود که باد­شکن­های خودرو را از دو سمت قسمت جلویی آن برداشتند. این کار باعث وزش بهتر باد و خنک شدن لنت­ها و در نتیجه افزایش عمر آن شد .
2.در بسیاری از موارد ناکارایی ترمز به­دلیل عوض نشدن روغن ترمز است. به­طور مثال روغنی با دمای جوش 400 درجه سانتیگراد ، پس از یک سال استفاده، دمای جوش آن به 300 درجه سانتیگراد می­رسد که نتیجه آن، تبخیر در مانورها و ترمزگیری­های شدید و کارایی نامناسب سیستم ترمز است. همچنین تبخیر روغن ترمز به ایجاد حالت قفلی خفیف به­واسطه نیروی پسماند ناشی از فشار بخار روغن می­انجامد که همانند این است که راننده پدال را فشار دهد و نگه دارد. این موضوع باعث استهلاک زود­­هنگام لنت می­شود .
3.در بسیاری از موارد کلیپر از منظر بیرونی هیچ مشکلی ندارد و کاملاً خشک است اما داخل آن مملو از لجن و رسوب است که این مسئله باعث ایجاد نیروی پسماند ناشی از رسوبات پشت پیستون کلیپر و استهلاک سریع لنت می­شود. برای حل این مشکل می بایست کلیپر باز و تمیز و به­طور کامل سرویس شود .
4.هرگز لنت­ها­ی آزبستی یا غیر­آزبستی را جایگزین لنت­های نیمه­فلزی نکنید؛ مگر این­که تامین­کننده قطعات اجازه این تعویض را بدهد. لنت­های آزبستی یا غیر­آزبستی ساکت­تر از لنت­های نیمه­فلزی هستند ولی همانند لنت­های نیمه­فلزی تحمل گرما را ندارند. بنابراین در صورت جایگزینی غیر­مجاز لنت­های آزبستی یا غیر­آزبستی به جای لنت­های نیمه­فلزی، به دلیل حرارت بالا شاهد کاهش عمر لنت و از بین رفتن سریع آن خواهیم بود .

منابع :

1. An Investigative Overview of Automotive Disc Brake Noise – by : K.Brent Dunlap, Michael A. Riehle and Richard E. Longhouse – Delphi Chassis Systems – International Congress and Exposition, Detroit, Michigan, March 1-4, 1994.
2. Reduction of Squeal Noise from Disc Brake Systems Using Constrained Layer Damping – by: M. Triches Jr, S. N. Y. Gerges and R. Jordan – Federal University of Santa Catarina – Mechanical Engineering Department – Campus University – Vol. XXVI, No. 3, July-September 2004.
3. Disc Brakes – Lexus Technical Training.
4. NISSAN Service Bulletin – Technical Training.
5. FORD Escort Brakes – Getting the Noise Out Can Be a Challenge – by: Larry Hammer, Technical Service – Mighty Distributing Service of America.
6. The New Standard in Braking – Bendix Advance, the latest technology development from Bendix – Application Guide.
7. Common Brake Complaints – Some With No Cures – Mighty Auto Parts.
8. WAGNER brake products – Brake Noise Solution.
9. Eliminating Disc Brake Noise – by: Larry Carley c2005.
10. Institute of Standards and Industrial Research of IRAN – ISIRI Number 586 – Brake Lining – 1st Revision, 3rd Edition.