ബ്രേക്കില്ലാത്ത വാഹനങ്ങളുണ്ടായിരുന്നോ? ബ്രേക്ക് വന്നതിങ്ങനെ!

കാളവണ്ടിയുടെ ചക്രങ്ങൾക്കു പിന്നിലായി കുറുകെ കയറിൽ തൂക്കിയിട്ട ഒരു തടിക്കഷണം കാണും. കയറിന്റെ മറ്റേ അറ്റം വണ്ടിക്കാരന്റെ മുന്നിലൊരിടത്തു കെട്ടിയിരിക്കും. വണ്ടിക്കാരൻ കയറിൽ ചവിട്ടുമ്പോൾ തടിക്കഷണം ഇരു ചക്രങ്ങളിലേക്കും ചേർത്തു മുറുകുകയും ഓടുന്ന വണ്ടി ക്രമേണ നിൽക്കുകയും ചെയ്യും. ഇതായിരുന്നു ആദ്യകാല ബ്രേക്ക് സംവിധാനം. ഉരുക്കു പട്ട തറച്ച ചക്രങ്ങളുണ്ടായിരുന്ന കുതിരവണ്ടികളിലും ആദ്യകാല കാറുകളിലും ഓടിക്കുന്നയാൾ ലിവർ പ്രവർത്തിപ്പിക്കുമ്പോൾ പിൻചക്രങ്ങളിൽ ചേർന്നു മുറുകുന്ന തടിക്കട്ടകളാണു വാഹനത്തെ പിടിച്ചു നിർത്തിയിരുന്നത്. വാഹനത്തിന്റെ ഗതികോർജം ഉരസലിലൂടെ താപമായി മാറ്റിയാണ് ബ്രേക്ക്  വർത്തിപ്പിക്കുന്നത്.

കേബിൾ ബ്രേക്ക്

1890 കളുടെ അവസാനം കാറ്റു നിറച്ച റബർ ടയറുകളുടെ വരവോടെ ആദ്യകാല ബ്രേക്കുകൾ ഉപേക്ഷിക്കേണ്ടിവന്നു. തടി ഉരയുമ്പോൾ റബർ ടയർ പെട്ടെന്ന് ഉരഞ്ഞുതീരുന്നതായിരുന്നു കാരണം. അതിനു പകരം, പിൻചക്രങ്ങളോടു ചേർത്തു പിടിപ്പിച്ച ഡ്രമ്മുകളുടെ പുറമേ ചുറ്റിയ ഉരുക്കു കേബിൾ ലിവർ ഉപയോഗിച്ച് മുറുക്കി ബ്രേക്ക് പ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്ന സംവിധാനം നിലവിൽ വന്നു. ഗോട്ട്‌ലിബ് ഡെയിംലറുടെ രൂപകൽപനയ്ക്കനുസരിച്ച് 1901 ൽ വില്യം മെയ്ബാ ആണ് ഒരു മെഴ്സിഡീസിൽ ഇതിന്റെ പ്രായോഗികരൂപം അവതരിപ്പിച്ചത്. കയറ്റം കയറുമ്പോൾ കേബിൾ അഴിഞ്ഞുപോവുക, ഈർപ്പംകൊണ്ടും മറ്റും കേബിൾ തെന്നുക, പൊടി കയറി കേബിൾ ജാമായിപ്പോവുക എന്നതൊക്കെ ഇതിന്റെ പോരായ്മകളുമായിരുന്നു. 1902 ൽ ഈ കുറവുകൾ നികത്തിയ ബ്രേക്ക് സംവിധാനം ഫ്രാൻസിലെ ലൂയി റിനോ അവതരിപ്പിച്ചു. പിൻ ആക്സിലിൽ ഉറപ്പിച്ച ഡ്രം പ്ലേറ്റിൽ ഇരുവശത്തേക്കും അകന്നുമാറുന്ന ബ്രേക്ക് ഷൂ എന്ന ഘടകമാണ് ഇതിന്റെ മുഖ്യഭാഗം. ബ്രേക്ക് ഷൂ ലിവറുകളും കേബിളുമുപയോഗിച്ച് ഡ്രമ്മിന്റെ അകവശത്തു ചേർത്ത് അമർത്തിയാണ് ബ്രേക്ക് പ്രവർത്തിപ്പിക്കുക. ഈ ഡ്രം ബ്രേക്കുകളുടെ പരിഷ്കൃത രൂപങ്ങളാണ് തുടർന്നു പതിറ്റാണ്ടുകളോളം വാഹനങ്ങളി‍ൽ ഉപയോഗിച്ചത്. 

ഹൈഡ്രോളിക് ബ്രേക്കുകൾ

യാന്ത്രിക പ്രവർത്തനത്തിൽനിന്ന് ഹൈഡ്രോളിക് നിയന്ത്രണത്തിലേക്കുള്ള മാറ്റമായിരുന്നു അടുത്ത പ്രധാന ചുവടുവയ്പ്. 1918 ൽ മാൽക്കം ലോക്ക്ഹീഡ് ആണ് ഒരു പെഡൽ അമർത്തുമ്പോൾ അതിന്റെ ശക്തി സിലിണ്ടറുകളിലും കുഴലുകളിലും നിറച്ച ദ്രവം വഴി ബ്രേക്ക്ഷൂ പ്രവർത്തിക്കുന്ന സംവിധാനം രൂപകൽപന ചെയ്തത്. ആദ്യകാലത്ത് ഇതിനോട് വാഹനനിർമാതാക്കൾക്കു വലിയ പ്രിയമില്ലായിരുന്നു. മർദത്തിലുള്ള ബ്രേക്ക് ദ്രാവകം (ഫ്ലൂയിഡ്) ചോർന്നുപോകും എന്നതായിരുന്നു കാരണം. എന്നാൽ മെച്ചപ്പെട്ട വാഷറുകളും സീലുകളും (ബ്രേക്ക് ബക്കറ്റ്) നിർമിക്കപ്പെട്ടതോടെ ഏറെ കാര്യക്ഷമമായ ഹൈഡ്രോളിക് ബ്രേക്ക് പരക്കെ പ്രചാരത്തിലായി. പിൻചക്രങ്ങളോടൊപ്പം മാത്രമുണ്ടായിരുന്ന ബ്രേക്ക് നാലു ചക്രങ്ങളിലും ഘടിപ്പിക്കാൻ തുടങ്ങിയതോടെ ഉയർന്ന വേഗത്തിലെ നിയന്ത്രണം ഭാഗ്യപരീക്ഷണമാകുന്ന സ്ഥിതി മാറി. 1915 ൽ ഡൂസൻ ബെർഗ് ആണ് നാലു ചക്രത്തിലും ബ്രേക്ക് ഘടിപ്പിച്ച കാർ ആദ്യമായി നിരത്തിലിറക്കിയത്. 

പവർ ബ്രേക്കിങ് 

ഈ രംഗത്തുണ്ടായ അടുത്ത പ്രധാന പരിഷ്കാരം ആണ് പവർ ബ്രേക്ക് സംവിധാനം. ബ്രേക്ക് പെഡൽ പ്രവർത്തിപ്പിക്കുമ്പോൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ശക്തി വർധിപ്പിച്ച് ബ്രേക്ക് ഷൂവിലെത്തിക്കുകയാണ് ഇതിൽ ചെയ്യുന്നത്. ശൂന്യമർദം (വാക്വം) ഉപയോഗിച്ചു പ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്ന ബൂസ്റ്റർ ആണ് ഇതിന്റെ പ്രധാന ഭാഗം. ബ്രേക്ക് പെഡൽ നേരിട്ടു പ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്ന മാസ്റ്റർ സിലിണ്ടറും അതിൽനിന്നു കുഴൽവഴി ഉയർന്ന മർദത്തിലെത്തുന്ന ബ്രേക്ക് ഫ്ലൂയിഡ് പ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്ന വീൽ സിലിണ്ടറുകളുമാണ് ഒരു ഹൈഡ്രോളിക് ബ്രേക്ക് സംവിധാനത്തിന്റെ പ്രധാന ഭാഗങ്ങൾ. 

പവർ ബ്രേക്കിന്റെ വാക്വം ബൂസ്റ്റർ മാസ്റ്റർ സിലിണ്ടറുമായി ചേർത്തു ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കും. ഇതിനു പ്രവർത്തിക്കാൻ ആവശ്യമായ ശൂന്യമർദം നേരിട്ട് ഇൻലെറ്റ് മാനിഫോഡിൽനിന്നോ ആൾട്ടർനേറ്ററുമായി ചേർത്തു ഘടിപ്പിച്ച പമ്പിൽനിന്നോ ലഭ്യമാക്കുന്നു. 1928 ൽ ഇറങ്ങിയ പിയേഴ്സ് ആരോ കാറിലാണ് ആദ്യമായി വാക്വം പവർ ബ്രേക്ക് അവതരിക്കപ്പെട്ടത്. 

ഡിസ്ക് ബ്രേക്ക്

ഡ്രം ബ്രേക്കുകൾക്ക് ഒപ്പം രൂപകൽപന ചെയ്യപ്പെട്ടവയാണ് ഡിസ്ക് ബ്രേക്കുകളും. 1898 ൽ അമേരിക്കയിൽ ഇറങ്ങിയ ഒരു ഇലക്ട്രിക് കാറിൽ മുൻചക്രങ്ങളിൽ ഘടിപ്പിച്ച ഡിസ്ക് ബ്രേക്കാണുപയോഗിച്ചിരുന്നത്. ഡ്രമ്മിനു പകരം ചക്രത്തോടൊപ്പം ഘടിപ്പിച്ച ഒരു ബ്രേക്ക് ഡിസ്ക് (റോട്ടർ) ആണുള്ളത്. ഉരുക്കിൽ നിർമിച്ച ഡിസ്കിൽ ഒരു ഭാഗത്ത് കാലിപ്പർ എന്ന സംവിധാനം ഉപയോഗിച്ച് ഇരുവശത്തുനിന്നും ബ്രേക്ക് പാഡുകൾ അമർത്തിയാണ് ബ്രേക്കിങ് നടത്തുന്നത്. ഇതു സാധാരണ സൈക്കിളുകളിൽ കാണുന്ന ബ്രേക്കിനു സമാനമായ രൂപകൽപനയാണ്–സൈക്കിളിലെ കേബിളിനു പകരം ഇവിടെ ഹൈഡ്രോളിക് നിയന്ത്രണമാണെന്നു മാത്രം. 1902 ൽ ഇംഗ്ലണ്ടിലെ ലാഞ്ചെസ്റ്റർ കമ്പനി അവരുടെ കാറുകളിൽ ഡിസ്ക് ബ്രേക്ക് ഉപയോഗിച്ചിരുന്നെങ്കിലും ഇതിനു വലിയ പ്രചാരം ലഭിച്ചില്ല. അൻപതു വർഷങ്ങൾക്കുശേഷം 1953 ൽ ഇറങ്ങിയ ഓസ്റ്റ്‌ലിൻ ഹീലി 100 എസ് എന്ന കാറിലാണ് ഇത് ആദ്യമായി വിപണിയിലെത്തിയത്. 

എബിഎസിന്റെ പിറവി

ബ്രേക്ക് സംവിധാനങ്ങളുടെ ക്ഷമത വർധിച്ചതോടെ മറ്റൊരു പ്രശ്നം ഉയർന്നുവന്നു. കടുത്ത ബ്രേക്കിങ്ങിൽ ചക്രങ്ങളുടെ റോഡിലെ പിടിത്തം വിട്ടു തെന്നിപ്പോകുന്നു. റോഡിൽ നനവ്, മണൽ, ചരൽ എന്നിവയുണ്ടെങ്കിൽ പറയുകയും വേണ്ട. അങ്ങനെയാണ് എബിഎസ് അഥവാ ആന്റി ലോക്ക് ബ്രേക്കിങ് സംവിധാനം രൂപകൽപന ചെയ്യപ്പെട്ടത്. 1929 ൽ ഗബ്രിയേൽ വോയ്സിൻ എന്ന ഫ്രഞ്ചുകാരൻ ബ്രേക്ക് ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ വിമാനങ്ങളുടെ ചക്രങ്ങളുടെ നിയന്ത്രണം പോകാതിരിക്കാൻ ഒരു സംവിധാനം രൂപപ്പെടുത്തി. ഇതു പൂർണമായും ഒരു യാന്ത്രിക സംവിധാനമായിരുന്നു. 1928 ൽ കാൾ വീസൽ എന്ന എൻജിനീയറും 1936 ൽ റോബർട് ബോഷും ജർമനിയിൽ സമാനമായ സംവിധാനങ്ങൾക്കു പേറ്റന്റ് നേടി. അറുപതുകളിൽ ഫിയറ്റ് റിസർച് സെന്ററിലെ മരിയോ പലസെറ്റിയാണ് ആധുനിക എബിഎസ് സംവിധാനം രൂപകൽപന ചെയ്തത്. ഇതിന്റെ പേറ്റന്റ് പിന്നീടു ബോഷ് കമ്പനിക്കു വിൽക്കുകയാണുണ്ടായത്. 

നാലു ചക്രങ്ങളിലും ഘടിപ്പിച്ച സ്പീഡ് സെൻസറുകൾ, ഇലക്ട്രിക്കൽ നിയന്ത്രണമുള്ള വാൽവുകൾ, ഇലക്ട്രോണിക് കൺട്രോൾ യൂണിറ്റ് എന്നിവ അടങ്ങിയതാണ് എബിഎസ് സംവിധാനം. സെൻസറുകൾ വഴി ചക്രത്തിന്റെ വേഗവുമായി ഇലക്ട്രോണിക് യൂണിറ്റ് നിരന്തരം താരതമ്യപ്പെടുത്തിക്കൊണ്ടിരിക്കും. ഏതെങ്കിലും ചക്രത്തിന്റെ വേഗത്തിൽ മാറ്റം ഉണ്ടായാൽ അത് അപഗ്രഥിച്ച് വീൽ സിലിണ്ടറിന്റെ വാൽവുകൾ ആവശ്യാനുസരണം പ്രവർത്തിപ്പിച്ച് റോഡിലെ പിടിത്തം, നിയന്ത്രണം എന്നിവ നഷ്ടപ്പെടാതെ ബ്രേക്കിങ് നടത്താൻ ഇതിനു കഴിയും. 

എബിഎസിനൊപ്പം ചേർന്നു പ്രവർത്തിക്കുന്ന സംവിധാനമാണ് ഇബിഡി (ഇലക്ട്രോണിക് ബ്രേക്ക് ഫോഴ്സ് ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ). മുൻ–പിൻ ചക്രങ്ങളിലേക്ക് എത്തുന്ന ബ്രേക്കിങ് ശക്തി ക്രമീകരിക്കുന്ന ഇതു മിക്കവാറും എബിഎസിന്റെ ഒരു ഉപഘടകമായി ഉണ്ടാകും. ബ്രേക്ക് പെഡലുമായി ഘടിപ്പിച്ച സെൻസർ മുഖേന ഡ്രൈവറുടെ ഉദ്യമം തിരിച്ചറിഞ്ഞ് ബ്രേക്കിങ് ശക്തി ക്രമീകരിക്കുന്ന ബ്രേക്ക് അസിസ്റ്റ് (ബിഎ) ആണ് മറ്റൊന്ന്.

അനുബന്ധ ഘടകങ്ങൾ

ബ്രേക്കിങ് സംവിധാനങ്ങളുടെ സാങ്കേതികവിദ്യയിലുണ്ടായ മുന്നേറ്റങ്ങൾക്കൊപ്പം ഘടകങ്ങളുടെ രൂപകൽപന, നിർമിതി എന്നിവയിലും മാറ്റങ്ങൾ വന്നു. തടിയിൽ നിർമിച്ച് തുകൽ പതിച്ചവയായിരുന്നു ആദ്യകാല ബ്രേക്ക് ഷൂകൾ, പിന്നീടാണ് ആസ്ബസ്റ്റോസ് ഉപയോഗിക്കാൻ തുടങ്ങിയത്. ആസ്ബസ്റ്റോസ്പൊടി കാൻസറിനു കാരണമാകുമെന്നു കണ്ടെത്തിയതോടെ സിന്തറ്റിക് വസ്തുക്കളും ലോഹപ്പൊടികളും ഉപയോഗിച്ചു നിർമിച്ച ബ്രേക്ക് ഷൂ, ബ്രേക്ക് പാഡ് എന്നിവ രംഗത്തു വന്നു. കളിമണ്ണും ലോഹത്തരികളും സംയോജിപ്പിച്ചു നിർമിക്കുന്ന സിറാമിക് ബ്രേക്ക് പാഡുകളാണ് ഈ രംഗത്തെ ആധുനികർ. ആദ്യകാലത്ത് ഇരുമ്പുകൊണ്ടു നിർമിച്ചിരുന്ന ബ്രേക്ക് സിലിണ്ടറുകൾ പിന്നീട് അലുമിനിയത്തിനു വഴിമാറി. ബ്രേക്ക് ഫ്ലൂയിഡിന്റെ കാര്യത്തിലും ഏറെ പരിഷ്കാരങ്ങളുണ്ടായി. രാസസംയുക്തങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ആധുനിക ബ്രേക്ക് ഫ്ലൂയിഡുകൾക്ക് ഏറെക്കാലം മികച്ച ബ്രേക്കിങ് പ്രവർത്തനം നൽകാൻ കഴിവുണ്ട്. 

റീജനറേറ്റീവ് ബ്രേക്കിങ്

ഘർഷണത്തിലൂടെ ഗതികോർജം താപമായി മാറ്റി നീക്കം ചെയ്യുന്ന ബ്രേക്കിങ് രീതി ഊർജനഷ്ടമുണ്ടാക്കുന്നു. ഇതിനു പകരം ഈ ഊർജം ഒരു പരിധിവരെ വീണ്ടെടുക്കാനുള്ള ശ്രമത്തിൽനിന്നാണ് ‘റീജെനറേറ്റീവ് ബ്രേക്കിങ്’ സംവിധാനത്തിന്റെ ഉദയം. ഇലക്ട്രിക് കാറുകളുടെ വരവോടെ ചലനശേഷി പ്രദാനം ചെയ്യുന്ന മോട്ടർതന്നെ ഒരു ജനറേറ്റർപോലെ ഉപയോഗിച്ച് വാഹനത്തിന്റെ വേഗം നിയന്ത്രിക്കുന്നതോടൊപ്പം വൈദ്യുതി ഉൽപാദിപ്പിച്ച് ഊർജനഷ്ടം മിതപ്പെടുത്താനുള്ള മാർഗം തുറന്നുകിട്ടിയിട്ടുമുണ്ട്. ഫോർമുല 1  മത്സരക്കാറുകളിൽ  ഉപയോഗിക്കുന്ന കെഇആർഎസ് (കൈനറ്റിക് എനർജി റിക്കവറി സിസ്റ്റം) ബ്രേക്കിങ് സമയത്ത് വാഹനത്തിന്റെ ഗതികോർജം ഒരു ഫ്ലൈവീലിലേക്കു പകരുകയും പിന്നീടു തിരിച്ചു വാഹനത്തിന്റെ വേഗം വർധിപ്പിക്കാനായി ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. 

English Summary: History of Vehicle Braking System