ظلت أنظمة الكبح الميكانيكية هي القاعدة منذ بداية القرن العشرين. استخدمت الأنظمة المبكرة إما كتلاً خشبية لإبطاء عجلات العربة أو اسطوانات ملفوفة بالكبلات لإيقاف دوران العجلات ببطء. ولكن حدثت ثورة في صناعة السيارات عندما استُبدلت المكابح الميكانيكية بمكابح الموائع. اقترح مهندس الطيران الأمريكي مالكولم لافهيد Malcolm Loughead مفهوم المكابح الهيدروليكية Hydraulic brakes في عام .1918 اكتشف أنه عند تطبيق ضغط كافٍ على مائع ما، فمن الممكن أن ينقل تلك الطاقة إلى أنظمة المكابح في السيارات المبكرة. والآن، تُستخدم المكونات الهيدروليكية على نطاق واسع للحفاظ على سلامة السيارات على الطرق.
يعتمد نجاح المكابح الهيدروليكية على مبدأ في الفيزياء يسمى قانون باسكال Pascal’s law، والذي ينص على أنه عند وجود زيادة في الضغط في أي نقطة في مائع محتبس، تكون هناك زيادة متساوية في كل نقطة أخرى في الحاوية. يتكون نظام الكبح الهيدروليكي من أسطوانات وأنابيب مملوءة بمائع الكبح Braking fluid. عند تطبيق ضغط على المائع بداخل النظام، والموصّل بقدم على دواسة المكابح، ينقل الضغط إلى وسائد المكابح المثبّتة على عجلات السيارة. وعندما يزداد الضغط على المائع، فإنه يزداد بالتساوي على وسائد المكابح المتصلة، والتي تُدفع باتجاه عجلات السيارة التي تدور بسرعة. تسمح الطبيعة الانسيابية لهذا النوع من نظام الكبح للسائق باستخدام المكابح بلطف والوصول بسلاسة إلى حالة التوقف التام.
1 دواسة PEDAL
لتعشيق نظام الكبح الهيدروليكي للسيارة، يضغط السائق إلى الأسفل على دواسة القدم.
2 معزز المكابح المفرّغ من الهواء VACUUM BRAKE BOOSTER
تعمل هذه الحجرة المعدنية على زيادة القوة المطبقة على النظام عن طريق دفع الهواء إلى الخارج، مما يُنشئ فراغا
3 مكبس PISTON
تدفع القوى الناتجة من معزز المكابح المكبس ضد مائع المكابح المضغوط.
4 وسائد المكابح BRAKE PADS
في نظام المكابح القرصية الدوار، ينقل الضغط المطبق على مائع المكابح إلى وسائد المكابح المثبتة على العجلة.
5 دوار المكابح القرصية BRAKE DISC ROTOR
تضغط وسائد المكابح على دوار المكابح القرصية، مما يولّد احتكاكاً ويُبطئ السيارة.
6 حذاء المكبح SHOE
بدلاً من وسائد المكابح، يستخدم نظام المكابح الأسطواني أحذية مكابح تضغط على الجزء الداخلي لأسطوانة العجلة لتوليد احتكاك وإبطاء سرعة السيارة.
7 كباس PISTON
يوصل كباس المكابح أسطوانة المائع بوسائد المكابح المثبتة على نعل المكابح ويطبق عليها أثناء الكبح.
استخدام مكبح اليد
يزود نظام الكبح في كل سيارة بخطة احتياطية، وهي مكابح اليد Handbrake. للتأكد من عدم انزلاق السيارة أثناء الوقوف أو في حالة فشل نظام الكبح الهيدروليكي، تستخدم مكابح اليد نظاماً ميكانيكياً بالكامل لإبقاء السيارة ثابتة. يوصل مكبح اليد بكبل معدني قوي يربطه بأقراص أو أسطوانات مكابح العجلات الخلفية للسيارة. عند رفع ذراع مكبح اليد، يُسحب الكبل. ويؤدي ذلك إلى تشغيل نظام الكبح ميكانيكياً عن طريق سلسلة من الروافع والبكرات والموجهات لإيقاف السيارة بصورة شبه فورية، أو تثبيت العجلة في مكانها عند الوقوف. تعمل مكابح اليد الكهربائية وفقاً لأسس مماثلة، لكنها تستخدم محركات كهربائية للضغط على وسائد المكابح وتثبيتها في مكانها.
بقلم: سكوت داتفيلد
