Fren sisteminin görevi Nedir?
Araçlarda fren sisteminin görevleri;
- Aracın hızını azaltmak,
- Aracı durdurmak,
- Duran aracı yerinde sabitlemektir (el freni).
Fren Sistemi Nedir?
Fren sistemi aracın güvenli bir biçimde yavaşlamasını veya durmasını sağlayan en önemli aktif güvenlik sistemlerinden biridir.
Fren Sistemi Nasıl Çalışır?
Frenleme olayı, hareket halindeki aracın kinetik enerjisinin (hareket enerjisinin), ısı enerjisine dönüştürülmesi işlemidir. Aracın hareket enerjisi, balataların diske sürtünmesiyle oluşan ısı enerjisine dönüşür ve araç yavaşlar veya durur.
Sürücü fren pedalına bastığında, bu itme hareketi bir itme çubuğuyla fren servosuna iletilir, fren pedalı bağlantısı bir levye gibi çalışır ve itme kuvveti arttırılarak fren servosuna iletilir. Fren servosu, sürücünün bu itme kuvvetini daha da arttırarak, hemen önünde bulunan fren ana merkezindeki piston koluna iletilir. Fren ana merkezinde hidrolik fren yağı bulunur.
Sürücünün pedalı itmesiyle gelen ve servoyla daha da kuvvetlendirilen itme hareketiyle, fren merkezindeki pistonlar hidrolik sıvıyı basınçlandırarak (daha büyük kuvvetle), hidrolik boru ve hortumlar vasıtasıyla tekerleklerdeki fren silindirlerine ve kaliperlerdeki pistonlara iletirler.
Diskli frenlerde fren kaliperi bulunur. Basınçlı hidrolik sıvı kaliperdeki silindirin içerisinde bulunan pistonu diske doğru iter, pistonun önünde fren balatası vardır, fren balatasının diske sürtmesiyle, tekerlek merkezine sabitlenmiş disk yavaşlar, tekerlek yavaşlar veya durur. Kampanalı frenlerde kampana içinde bir tekerlek fren silindiri bulunur.
Hidrolik frenin çalışması, pascal prensibine dayanır.
Hidrolik fren sistemlerine, gelişen teknolojiyle elektronik donanımlar eklenmiş ve çalışması iyileştirilmiştir. Bunlar, ABS, ASR, ESP vb. ilave sistemlerdir. Yeni nesil araçlarda ABS sistemi standart olarak sunulmakta ve ESP sisteminin kullanımı oldukça yaygınlaşmaktadır, bu sistemlerle birlikte fren sisteminde çok sayıda sensör ve aktivatör fren sistemine ilave edilmiştir.
Günümüzde kullanılan orta sınıf binek araçlar ve hafif ticari araçlarda genellikle ön tekerleklerde disk frenler, arka tekerleklerdeyse kampanalı frenler kullanılıyor. Bununla beraber 2016 yılı itibariyle üretilen araçlarda 4 tekerde diskli fren kullanımı giderek yaygınlaşmaya başlamıştır.
Ağır yük taşıyan kamyon ve otobüs gibi araçlarda havalı (pnömatik) fren sistemleri kullanılmaktadır.
Fren Sistemi Çeşitleri Nelerdir?
Fren sistemleri temel olarak 3 ana başlıkta incelenebilir, bunlar El Freni, Servis (ayak) Freni ve Yardımcı Fren Sistemleridir.
EL FRENİ
- Mekanik El Freni
- Elektrik Yardımlı Park Freni
SERVİS FRENİ (AYAK FRENİ)
- Mekanik Frenler (Günümüzde Kullanılmaz)
- Klasik Hidrolik Frenler (Hidrovak yok, günümüzde kullanılmaz)
- Vakum Yardımlı Hidrolik Frenler (Günümüzde en yaygın kullanılan tip)
- Hava Yardımlı Hidrolik Frenler
- Havalı Frenler (Kamyon ve Otobüslerde)
- Elektrikli Frenler
YARDIMCI FREN SİSTEMLERİ
- Abs Fren Sistemi
- Çekiş (Patinaj) Kontrol Sistemi (ASR – TRC – TCS)
- Elektronik Stabilite Sistemi (ESP – ESC – VSC)
- Elektronik Fren Dağılımı Sistemi (EBD)
- Aşınmasız Fren Sistemleri (Retarder – Egzoz Freni - Motor Freni)
HİDROLİK FREN SİSTEMİ
Hidrolik Fren Sisteminin Temel Parçaları Nelerdir?
Genel olarak fren sistemin parçaları; fren pedalı, fren servosu (westinghouse), Fren ana merkezi, Hidrolik valf modülü, firen boruları ve hortumları, fren diskleri, fren kampanaları, kaliperler, tekerlek fren silindirleri, fren balataları.
Hidrolik Fren Sisteminin Çalışma Prensibi
Fren sistemi, aracın hareket enerjisini fren mekanizmasındaki sürtünmeyle ısı enerjisine dönüştürerek, aracın yavaşlamasını veya durmasını sağlar. Hidrolik fren sistemi, fren sisteminde hidrolik sıvının kullanılmasına, fren pedalında oluşturulan kuvvetin pascal prensibiyle arttırılarak tekerlek silindirlerine iletilmesine, böylece sürücünün ayağıyla fren pedalında oluşturduğu çok az bir itme kuvvetinin, balatalarla aracı kolayca durdurabilecek bir sürtünme kuvvetine dönüştürülmesi mantığına dayanır.
Tekerleklerde bulunan kampanalı veya diskli fren mekanizmalarında, basınçlı hidrolik sıvının pistonu itmesi ve balatayı diske veya kampanaya itmesiyle oluşan sürtünme, tekerleği yavaşlatır veya durdurur. Tekerlek yavaşlarken, üzerindeki lastik yola sürtünerek aracı yavaşlatır ve/veya durdurur. Aracı yavaşlatan-durduran şey, lastik ve yol arasındaki sürtünme katsayısıdır. Daha fazla bilgi için (Bkz: Frenleme Kuvveti-Sürtünme Katsayısı)
Aslında olan şey, pedal ile oluşturulan mekanik hareketin, arttırılmış bir hidrolik basınca dönüştürülmesi, bu yüksek hidrolik basıncın tekerlek fren mekanizmasında tekrar kuvvetli bir mekanik harekete dönüştürülmesi olayıdır. Düşük kuvvet -- > büyük hidrolik basınç (pascal prensibi) -- > büyük kuvvetle tekerlekte frenleme.
Fren Sistemi Parçaları ve Görevleri
Fren Pedalı: Hidrolik fren sisteminde frenlemenin dozajı ve itme kuvveti, fren pedalıyla sürücü tarafından oluşturulur. Fren pedalı bir manivela şeklindedir ve ayakla bastırılan pedal kuvvetinin yaklaşık 5 kat arttırarak, fren servosuna bir itme kuvveti olarak iletir.
Fren Servosu -Hidrovak (Westinghouse): Fren pedalında oluşan itme kuvveti, fren servosu tarafından arttırılarak, fren ana merkezine iletilir. Fren servosu vakum kuvvetiyle, fren pedalının itme kuvvetini arttırır. Daha fazla bilgi için (Bakınız: Fren Servosu Çalışması ve Görevi) (Bakınız: Fren Servosu Arızası)
Fren Ana Merkez Silindiri: Fren ana merkezi, fren servosunun hemen önünde bulunur. Fren ana merkez silindirinin görevi: Fren servosundan gelen itme kuvveti, fren ana merkez silindirinde hidrolik basınca dönüştürülür. Bu hidrolik basınç iki adet fren çıkış borusuyla; ön ve arka tekerlekler veya sağ ön sol arka – sol ön sağ arka şeklinde; tekerleklerdeki fren kaliperlerine (kampanalıysa fren silindirlerine) gönderilir. Daha fazla bilgi için (Bakınız: Fren Merkez Silindiri)
Eğer araç ABS fren sistemine sahipse, fren merkezinden çıkan bu iki fren hattı, ABS hidrolik modülü girişine bağlanmıştır. Buradan her bir tekerleğe ayrı ayrı hidrolik fren basıncı gönderilir.
Fren Hidrolik Kutusu (Rezervuar): Fren yağı hidrolik kutusu, fren ana merkez silindirinin hemen üzerinde tek parça halinde bulunur. İçerisinde fren hidrolik yağı depolanmıştır ve fren sisteminin ihtiyaç duyduğu yağ buradan çekilir, sistemden dönen yağ tekrar bu depoya döner.
Fren Limitörü (Fren Basınç Oranlayıcı Valfi): Fren limitörü ABS fren sistemi olmayan eski tip araçlarda kullanılır. Frenleme basıncının genellikle %70 ön tekerleklere, %30 arka tekerleklere gönderilmesi gerekir; çünkü motor önde ve frenleme esnasında aracın ağırlığı ön tekerleklere bindiğinden, aracın ön tekerleklerinin daha fazla fren basıncına, arka tekerleklerin daha az fren basıncına ihtiyacı vardır. Frene basıldığında, arka tekerlere giden fren hidroliğinin basıncını azaltan bu hidrolik valfe fren limitörü denir.
Yük taşıyan kamyon – kamyonet gibi araçlarda, arka tekerleklere gönderilen fren basıncının, yük miktarına göre arttırılmasını sağlamak amacıyla, yüke duyarlı fren limitörü kullanılmaktadır. Buna fren regülatörü de denir.
Diskli Fren Mekanizması: Frenlemenin meydana geldiği parçadır. Fren ana merkezinden gelen basınçlı fren hidroliği, kaliperdeki pistona etki eder, piston basınçla ileri hareket ederek önündeki fren balatsını fren diskine bastırır ve sürtünme sonucu disk-tekerlek yavaşlar veya durur. Yeni nesil binek otomobillerde hem ön hem arka tekerleklerde disk frenler kullanılır, bununla beraber önler disk fren, arkalar kampanalı fren düzeni binek otomobillerde ve hafif ticari araçlarda oldukça yaygındır.
(Diskli Fren Parçaları ve Kampanalı Fren Parçaları)
Kampanalı Fren Mekanizması: Kampanalı fren mekanizması genellikle yük taşıyan ticari araçlarda (kamyonlarda), binek otomobillerin ve hafif ticari araçların arka tekerleklerinde kullanılmaktadır. Fren tablasında bulunan fren silindirine, fren ana merkezinden gönderilen hidrolik yağın etkisiyle, silindirin içindeki pistonlar iki yana doğru açılır ve üzerinde fren balataları bulunan fren pabuçlarını kampanaya doğru bastırarak sürter, böylece frenleme gerçekleşmiş olur. Fren tablasında ayrıca el freni mekanizması da bulunur.
