همانطور که مي‌دانيم چرخ در حال حرکت داراي مقدار معيني انرژي جنبشي است و عملکرد کلي ترمز به گونه اي است که اين انرژي جنبشي را به انرژي گرمايي تبديل کرده و نهايتا اين انرژي گرمايي به ساير اجزا و اتمسفر منتقل مي‌شود.
راه‌هاي مختلفي براي کنترل انرژي جنبشي چرخ‌ها وجود دارد که از معمول‌ترين روش‌ها مي‌توان به سيستمي اشاره کرد که از دو اهرم تشکيل شده است. اين اهرم ها با قرار گرفتن بر روي لبه طوقه چرخ، انرژي جنبشي آن را کنترل مي‌کنند.
ترمزها به طور کلي در دو گروه ترمزهاي ديسکي (Disc Brake) و ترمزهاي طوقه‌اي (Rim Brake) تقسيم‌بندي مي‌شوند.
آشنايي با انواع ترمز دوچرخه
ترمزهاي طوقه‌اي (Rim Brakes)
همانطور که از نام آن مشخص است در اين نوع ترمزها با فشرده شدن پد ترمز بر روي طوقه چرخ، عمل ترمزگيري صورت مي‌گيرد. اين ترمزها به طور گسترده در دوچرخه هاي BMX، جاده و شهري به کار مي‌روند و با توجه به سيستم مکانيکي ساده و وزن سبک، بسيار محبوب هستند. اين ترمزها در دو گروه Caliper و Cantilever طبقه‌بندي مي‌شوند.
Caliper
ترمزهايي در اين خانواده قرار مي‌گيرند که يک واحد مستقل هستند و معمولا توسط يک پيچ مرکزي بر روي دوشاخه جلوي دوچرخه نصب مي‌شوند. در اين مدل، دو بازوي ترمز در مرکز به هم وصل شده و نهايتا به بدنه دوچرخه متصل مي‌شوند. البته مدل ديگري از اين ترمزها وجود دارد که دو محوري هستند، يک محور آن ها در مرکز و محور ديگر در يکي از طرفين قرار دارد. به عبارت ديگر يکي از بازوها حول محور مرکزي و ديگري حول محور دوم مي‌چرخد.
ترمزهاي طوقه‌اي (Rim Brakes) - کاليپر
در اين ترمزها، بازوهاي ترمز متمايل به سمت پايين بوده و بايد به اندازه کافي بلند باشند تا لبه چرخ را در برگيرند. عملکرد کلي اين ترمزها بدين گونه است که با فشردن دسته ترمز، کشش کابل باعث چرخش بازوهاي ترمز شده و پدها روي لبه طوقه چرخ قرار مي‌گيرند و سرعت دوچرخه را کم مي‌کنند. از مزيت‌هاي اين ترمزها مي‌توان به وزن نسبتا کم آنها، کوچک بودن آنها از نظر فضاي اشغالي و همچنين تنظيم راحت آنها اشاره کرد. اما در مقايسه با ترمزهاي ديسکي عملکرد آنها در رطوبت و گل و لاي چندان مطلوب نخواهد بود. به همين خاطر است که با وجود استفاده گسترده از ترمزهاي کاليپر، امروزه بيشتر توليدکنندگان تمايل به استفاده از ترمزهاي ديسکي دارند و رقابت اصلي، توليد ترمزهاي ديسکي متناسب با دوچرخه‌هاي جاده است که پاسخگوي نياز مصرف کنندگان نيز باشد. ترمزهاي کاليپر هم مانند ساير ترمزها، هرچقدر قيمت‌شان بالاتر ميرود، سبک‌تر و با کيفيتتر مي‌شوند اما عملکرد کلي همه آنها يکسان است.
U-Brakes گونه ديگري از ترمزها هستندکه شباهت زيادي به ترمزهايCaliper دارند و مانند آنها يک واحد مستقل هستند. تنها تفاوت آنها در اين است که اهرم‌ها بر روي بدنه دوچرخه قرار مي‌گيرند. به عبارت ديگر، برخلاف ترمزهاي کاليپر که معمولا توسط يک پيچ مرکزي بر روي دو شاخه جلو نصب مي‌شوند، در اين ترمزها هريک از اهرم ها توسط يک پيچ به بدنه متصل مي‌شوند (محل قرارگيري اين پيچ‌ها بالاتر از طوقه چرخ است). از اين ترمزها معمولا در دوچرخه‌هاي BMX استفاده مي‌شوند.
ترمزهاي طوقه‌اي (Rim Brakes) - U-Brakes
Cantilever
اين ترمزها از دو بازوي مستقل تشکيل شده‌اند که هر بازو در يک طرف چرخ نصب مي‌شود. در ادامه به بررسي برخي از محبوب‌ترين انواع اين ترمزها مي‌پردازيم:
ويبريک (V-Brakes) يکي از محبوب‌ترين انواع ترمزهاي Cantilever هستند. آنها از دو اهرم ترمز جداگانه تشکيل شده‌اند که روي هر اهرم قسمت خاصي براي اتصال پدهاي ترمز در نظر گرفته شده است. هر دوي اين اهرم‌ها بر روي دوشاخه جلوي بدنه نصب مي‌شوند. در طرف ديگر يکي از اهرم‌ها، از قطعه فلزي کوچکي به اسم نودل (Noodle) استفاده شده است که محل عبور کابل داخلي است و اهرم ديگر نيز قسمت ثابتي دارد که کابل داخلي در آن محکم مي‌شود.
در سيستم ترمزهاي ويبريک از دو نوع کابل استفاده مي‌شود. کابل خارجي وکابل داخلي. کابل خارجي اصطلاحا به کابلي گفته مي شود که يک سر آن به دسته ترمز روي فرمان نصب شده و سر ديگر به کابل داخلي وصل مي‌شود. کابل داخلي نيز نهايتا در جاي تعبيه شده (بر روي يکي از اهرم هاي ترمز) قرار گرفته و ضمن اتصال دو اهرم، نيروي لازم جهت ترمزگيري را از کابل خارجي به اهرم‌ها منتقل مي‌کند.
ترمزهاي طوقه‌اي (Rim Brakes) - ويبريک (V-Brakes)
Mini-V Brakes: اين ترمزها عملکردي مشابه ترمزهاي ويبريک دارند و تنها تفاوت آنها در اين است که اهرم‌هاي کوچکتري دارند، زيرا در اصل براي دوچرخه‌هاي BMX طراحي شده‌اند.
X-Brakes: در اين ترمزها که تا حدودي شبيه به ترمزهاي ويبريک هستند، براي اتصال کابل اول به کابل دوم از قطعه اي به نام يوک (Yoke) استفاده شده است. در واقع کابل دوم، دو اهرم ترمز را به طور متقاطع (مانند حرف X در انگليسي) بهم متصل مي‌کند و با فشردن دسته ترمز، نيرو توسط کابل‌ها به اهرم‌ها منتقل مي‌شود.
ترمزهاي طوقه‌اي (Rim Brakes) - (X-Brakes)
ترمزهاي ديسکي (Disc Brakes)
اين نوع ترمز شباهت زيادي به سيستم ترمز موتور سيکلت و اتومبيل دارد. در اين ترمزها به جاي استفاده از لبه چرخ به عنوان سطح ترمزگيري، از يک صفحه‌ي نصب شده در مرکز چرخ استفاده مي‌شود که به اين صفحه روتور (Rotor) مي‌گويند. اين صفحه در بين پدهايي قرار گرفته است که با فشردن اهرم ترمز، اين پدها به روتور چسبيده و در نتيجه باعث کاهش سرعت دوچرخه مي‌شود. ترمزهاي ديسکي به دو گروه ترمزهاي مکانيکي و هيدروليکي تقسيم مي‌شوند.
ترمزهاي ديسکي - مکانيکي
در ترمزهاي مکانيکي از يک اهرم ساده که دربرگيرنده لنت ترمز است استفاده شده که توسط کابل به دسته ترمز وصل شده است. اين ترمزها با وجود مزايايي همچون سيستم ساده‌تر و هزينه کمتر، در مقايسه با ترمزهاي هيدروليکي از قدرت کمتري برخوردارند و نيازمند بررسي دوره‌اي براي تنظيم کشش کابل و پوشش لنت هستند. يکي ديگر از معايب اين سيستم، امکان صدمه ديدن کابل يا کم شدن کارايي آن در اثر رطوبت و يا برخورد با شن و سنگ‌ريزه است.
ترمزهاي ديسکي (Disc Brakes) - ترمزهاي مکانيکي
ترمزهاي ديسکي - هيدروليکي
اما ترمزهاي هيدروليکي با استفاده از يک اهرم (کاليپر) متصل به پيستون که به شلنگي حاوي روغن ترمز تراکم ناپذير وصل است کار مي‌کنند و به اين ترتيب باعث افزايش چندين برابري سيستم ترمز مي‌شوند. با وارد شدن کمترين فشاري به دسته ترمز، پيستون توسط روغن ترمز حرکت کرده و يکي از لنت هاي ترمز که به پيستون متصل است، به روتور چسبيده و با فشار آوردن برروي روتور، موجب حرکت کاليپر شده و نهايتا هر دو لنت ترمز بر روي روتور قرار مي‌گيرند و سرعت دوچرخه را کم مي‌کنند.
ترمزهاي ديسکي (Disc Brakes) - ترمزهاي هيدروليکي
نحوه عملکرد ترمزهاي هيدروليکي
ترمزهاي ديسکي (Disc Brakes) - نحوه عملکرد ترمزهاي هيدروليکي
به طور کلي در ترمزهاي ديسکي، با توجه به دور بودن سطح ترمز (صفحه نصب شده در مرکز چرخ) از رطوبت و گل و لاي، عملکرد ترمز بهبود مي‌يابد و همچنين عمر طوقه چرخ نيز افزايش مي‌يابد. البته شايان ذکر است که اين ترمزها نيازمند بررسي دوره‌اي براي کنترل روغن ترمز هستند. دوچرخه جاينت
با توجه به پيشرفت روزافزون تکنولوژي و سبک‌تر شدن مواد اوليه، استفاده از ترمزهاي ديسکي به عنوان يک گزينه مناسب محسوب مي‌شود. طرفداران ترمزهاي ديسکي معمولا در مراجعه به خدمات پس از فروش، خواهان ارتقا مدل ترمز دوچرخه خود هستند؛ از اين رو اکثر توليدکنندگان به دنبال بالا بردن سطح کيفي، وزن کمتر و بازده بالاتر هستند. به همين جهت نسل جديدي از ترمزهاي ديسکي به بازار عرضه شده که با افزايش تعداد پدهاي ترمز به 4 و يا حتي 6 عدد (به جاي 2)، علاوه بر افزايش اطمينان خاطر از عملکرد ترمز در سراشيبي يا سرازيري‌ها، فشار کمتري به پدها وارد شده و مانع داغ شدن بيش از حد آنها مي‌شود. بنابراين حتي اگر ترمزها در شرايط خيلي سختي قرار گيرند، عملکرد خوبي خواهد داشت.
تغيير ديگري که در نسل جديد ترمزهاي ديسکي اعمال شده است، تغيير در روتور مي‌باشد. روتورهاي قديمي از دو صفحه دايره شکل موازي تشکيل شده بودند که بين دو صفحه فاصله‌اي براي جريان هوا و خنک شدن صفحات وجود داشت. اما روتورهاي جديد معمولا از دو قسمت فولاد ضد زنگ و آلومينيوم تشکيل شده‌اند. قسمت فولادي روتور در واقع محل برخورد پدهاي ترمز است و قسمت آلومينيومي هم جهت اتصال روتور به چرخ در نظر گرفته شده است. اين روتورها ضمن اينکه وزن بسيار کمتري دارند، مدت زمان طولاني‌تري خنک مي‌مانند، زيرا آلومينيوم حرارت را به راحتي به محيط انتقال مي‌دهد.
ترمزهاي ديسکي (Disc Brakes) - روتور (Rotor)
معمولا در دوچرخه‌ها از روتورهايي با شش پيچ و مهره (جهت اتصال به چرخ) استفاده مي‌شود، البته در برخي از مدل‌هاي ترمزهاي شيمانو (Shimano) از قفل مرکزي استفاده شده است که هرکدام معايب و مزاياي خود را دارند. اتصال با شش پيج و مهره از رايج‌ترين روش‌هاي اتصال محسوب مي‌شود زيرا به راحتي در دسترس و قابل تعويض است و با انواع چرخ‌ها سازگاري دارد، اما در عين حال باز و بسته کردن شش مهره زمان‌بر است و احتمال هرز شدن مهره‌ها در اثر استفاده مداوم نيز وجود دارد. اين در حاليست که استفاده از سيستم قفل مرکزي بسيار راحت‌تر بوده و شما را قادر مي‌سازد تا در کوتاهترين زمان ممکن روتور را به چرخ وصل کرده يا آن را جدا کنيد و نگران هرز شدن آن نيز نباشيد (البته ناگفته نماند براي اين کار نياز به ابزار مخصوص داريد). سيستم قفل مرکزي قابليت تطبيق با انواع مختلف چرخ را ندارد و کمي سنگين‌تر از سيستم پيچ و مهره‌اي است و قيمت آن نيز بيشتر است.
ترمزهاي ديسکي (Disc Brakes) - روتور (Rotor)
از ديگر نکات قابل توجه در مورد روتورها، طراحي آنهاست. طراحي روتور نقش به سزايي در کارايي ترمز و لنت‌ها دارد. يک طراحي استاندارد، به گونه‌ايست که ضخامت روتور در تمام قسمت‌ها يکسان باشد، زيرا اختلاف ضخامت مي‌تواند به پدهاي ترمز صدمه زند. طراحي روتور همچنين بر استحکام و وزن آن تاثيرگذار است. در زير نمونه‌هايي از طراحي‌هاي مختلف نشان داده شده است.
ترمزهاي ديسکي (Disc Brakes) - انواع روتور دوچرخه (Rotor)
يکي از اجزاي مهم ترمزهاي ديسکي شلنگ حاوي روغن ترمز است. اين شلنگ‌ها معمولا از سه لايه شامل لوله داخلي، پوشش کولار و پوشش خارجي تشکيل شده است.
لوله داخلي: اين لوله مخصوص عبور مايع ترمز است و معمولا از جنس تفلون ساخته مي‌شود، زيرا تفلون در تماس با مايع ترمز واکنش نشان نداده و زنگ نمي‌زند.
پوشش کولار: کولار به صورت الياف (ساخته شده از آراميدها) بصورت نخ و يا پارچه‌هاي بافته شده است که مي‌تواند با وزن مشابه، تا 5 برابر فولاد استحکام داشته باشد. کولار در واقع تامين کننده استحکام شلنگ و محافظ ساختار آن است. اين لايه بسيار انعطاف‌پذير است و در مقابل کشش‌هاي ناگهاني تغيير شکل نمي‌دهد. همچنين وزن بسيار سبکي دارد.
پوشش خارجي: اين پوشش علاوه بر حفاظت از دو لايه داخلي، نقش به سزايي در حفاظت از قاب دوچرخه در مقابل هرگونه خراش ناشي از تماس پوشش کولار و بدنه دارد.
ترمزهاي ديسکي (Disc Brakes) - اجزاي ترمز ديسکي
البته نوع ديگري از شلنگ نيز وجود دارد که تفاوت آن با مدل قبلي در جنس لايه مياني آن است. به اين شلنگ‌ها اصطلاحا فولاد بافته شده مي‌گويند، زيرا پوشش لايه مياني آن ها از جنس فولاد ضد زنگ است و در مقايسه با لايه آراميد از کشش فوق العاده‌اي برخوردار است.
انواع پدهاي ترمز (لنت)
تا کنون با انواع ترمزها، اجزا و نحوه عملکرد آن ها آشنا شديم. در آخر لازم است تا بررسي اجمالي بر انواع پدهاي ترمز (لنت) کنيم تا بيشتر با انواع لنت‌ها آشنا شويم.
انتخاب درست لنت تاثير مستقيم بر عملکرد ترمز دارد، لذا با توجه به تنوع زياد پدهاي موجود در بازار کاملا طبيعي است که اگر اطلاعات کافي در مورد آنها در دسترس نباشد، دچار اشتباه خواهيد شد.
پدهاي آلي
اين پدها حاوي هيچ گونه مواد فلزي نيستند، اين روزها در بازار انواع مختلفي از اين پدها وجود دارند از جمله لاستيکي، کولار (نوعي فيبر) و حتي شيشه‌اي، که با فرآيندهاي خاصي تحت دماي بالا، مقاومت آنها افزايش مي‌يابد. از مزيت‌هاي اين پدها مي‌توان به سازگاري آنها با محيط زيست اشاره کرد. آنها تجزيه پذيرند و هيچ آلودگي زيست محيطي نخواهند داشت. ضمن اينکه به نسبت ساير پدها، نرم‌تر بوده و در نتيجه کم صداترند و ضربه کمتري به روتور و يا لبه چرخ وارد مي‌کنند. اما اين پدها معايبي هم دارند از جمله اينکه به نسبت ساير پدها از عمر کوتاه‌تري برخوردارند و در شرايط آب و هوايي مرطوب به خوبي ديگر پدها نيستند. ولي مي‌توانند گزينه مناسبي براي دوچرخه‌هاي شهري در شرايط آب و هوايي خشک باشند.
پدهاي نيمه فلزي
اين پدها شامل 30% تا 65% فلز مي‌باشند. درصد فلز به کار رفته در اين پدها روي برخي از خصوصيات‌شان تاثيرگذارست. براي مثال طول عمر آنها بيشتر از پدهاي آلي است و همچنين حرارت ايجاد شده بر اثر ترمزگيري را نيز راحت‌تر به محيط انتقال مي‌دهند. اما معايبي هم دارند از جمله: سر و صداي بيشتر و خش انداختن روي روتور يا لبه چرخ.
پدهاي متخلخل
اين پدها از ذرات سخت فلزي تشکيل شده که طي فرآيندي در دما و فشار بالا ترکيب شده‌اند. انتقال حرارت سريع، طول عمر بالا، مقاومت بالا در برابر سايش و عملکرد خوب در رطوبت از مزاياي اين پدها است. در مقابل، سر و صدا و عکس العمل اوليه ضعيف (تا گرم شدن لنت) از معايب اين پدهاست.
پدهاي سراميکي
اين روزها در اکثر دوچرخه‌هاي کوهستان از پدهاي سراميکي استفاده مي‌شود. در قديم از سراميک بيشتر در ترمز اتومبيل‌هاي مسابقه استفاده مي‌شد و دليلش هم انتقال گرما و عملکرد عالي اين ماده در دماي بالا بود. اما از آنجايي که گرماي توليد شده در اتومبيل و دوچرخه قابل مقايسه نيستند، خيلي‌ها معتقدند استفاده از اين ماده در ترمز دوچرخه ضرورتي ندارد، در حاليکه سراميک از مزاياي ديگري مثل طول عمر بالاتر و صداي کمتر برخوردار بوده و خط و خش کمتري بر روي روتور ايجاد مي‌کند. بنابراين يکي از بهترين گزينه‌ها براي استفاده در ترمز دوچرخه مي‌باشد.
ايران چرخ