Aktif Emniyet
Salı, 06 Kasım 2007FREN SİSTEMLERİ
Fren sitemi bir aracın vazgeçilmez unsurlarından biridir. Aracın emniyetli bir şekilde yavaşlamasını ,durmasını ,park halinde sabitlenmesini sağlar. Sayılan bu görevleri yerine getirmek için frenleme kuvvetine gerek vardır. Fren donanımları bu kuvveti oluşturur. Ancak, frenleme kuvveti sürekli olarak kontrol altında tutulabilen bir kuvvet olmalıdır. Yani aracı yavaşlatarak durduran yada bulunduğu yerde tespit eden frenleme kuvveti kontrollü bir kuvvettir. Bundan kasıt, aracı durdurma yada hızını kesme sırasında uygulanan frenleme kuvvetinin aracı ani olarak bulunduğu yere sabitleştirmesi değil kısada olsa bir zamana bağlılık kavramı içinde durdurmasıdır. Bu, her zaman kontrol altına alınabilecek bir frenlemedir. Motorlu taşıt araçlarında frenleme kuvvetini meydana getiren fren mekanizmaları genellikle sürtünme kuvvetlerinden yararlanılarak çalışırlar. Gerek eski gerekse en modern araçlarda fren çeşidine bakılmaksızın sürtünme prensiplerinden yararlanılmaktadır. Aracı durduracak olan frenleme kuvveti genellikle teker lastiği ile lastiğin, üzerinde döndüğü zemin arasındaki bağıntıdan doğar. Frenleme kuvvetine aerodinamik kuvvetlerinde etkisi vardır.
FRENLEME KUVVETİNE ETKİYEN ÖZELLİKLER
Fren mekanizmasının görevi, hareket halindeki aracı mümkün olan en kısa zaman süresi ve mesafesi içinde durdurmaktır. Bunu gerçekleştirmek için de aracı hızlandıran motorun verdiği gücün üstünde bir güçle frenleme yapmak gerekir. Çünkü, motor aracı hızlandırırken veya harekete geçirirken belirli zamana ihtiyaç duyar. Fren, aracı bu zamandan daha kısa bir süre içersinde durdurmak zorunda olduğu için daha büyük bir güce ihtiyaç duyar.
a) Kinetik enerji: Bilindiği gibi hareket halindeki cisimler kinetik enerjiye sahiptirler. Kinetik enerji hareket halindeki cismin hızının karesiyle kütlesinin çarpımının yarısına eşittir. KE=Kinetik enerji KE=1/2 M.V² M=Kütle V=Hız
Bu ifadeye göre kinetik enerji hızın karesiyle doğru orantılı olarak artmaktadır. Belirli bir hızda giden otomobilin o andaki hızı için belirli bir frenleme kuvvetine ihtiyaç duyulur. Fakat aracın hızı biran için bir önceki ana göre iki misline çıkarılırsa kinetik enerji de dört katı artar. Fren mekanizmasının hızın karesiyle doğru orantılı olarak artan bu enerjiyi yenerek aracı durdurması lazımdır. Bu bakımdan da fren gücünün motor gücünden büyük olması gerekir.
b) Motor gücü, fren gücü : Örnekte bir otomobilin motor gücü ile sahip olduÄŸu frenlerin gücü karşılaÅŸtırmalı olarak gösterilmiÅŸtir. Gücü 80 HP olan bir motor kalkıştan 36 saniye sonra otomobilin hızını 130 km/saate çıkarabilir. Buna karşılık olarak aynı otomobilin frenleri 130 km/saat hızla gitmekte olan aracı, tam uygulandıkları zaman, 4.5 saniyede durdurabilir. Bu hızdaki aracı durdurmak için geçen zaman, duran aracı hızlandırmak için geçen zamanın 1/8’i olmaktadır. Bu oranı eÄŸer gerçekçi bir bakışla ele alırsak fren gücünün motor gücünün 8 katı olduÄŸunu çıkarabiliriz. Buna göre frenlerin gücü : 8* 80=640 HP olur. Aracın istenilen zaman süresi içinde durdurulması için frenlerin bu güce sahip olmaları gerekir. Bu da fren mekanizmasının saÄŸlayacağı karşı dirençlerle saÄŸlanacak bir güçtür.
c) Aracın Durma Mesafesi: Aracın durdurulması sırasındaki frenleme olayı belirli bölümlerden oluşur. Burada frenlemenin sert şekilde uygulandığı yani ani fren yapıldığı kabul edilmiştir. Frenlemenin gerçekleşmesine kadar geçen zaman aralıkları şöyle sıralanabilir:
• _Tehlikenin seçildiÄŸi zaman
• _Åžoförün karar verme zamanı
• _Åžoförün freni uygulamak için harekete geçme zamanı
• _Åžoförün ayağını gaz pedalından çekip fren pedalına götürme zamanı
• _Fren mekanizmasının çalışmaya baÅŸlama zamanı
• _Fren kuvvetinin aracı durdurmak üzere etkime zamanı
• _Fren kuvvetinin iÅŸletme zamanı
• _Fren kuvvetinin en yüksek noktaya ulaÅŸma zamanı
Frenlemenin başlamasından bitmesine kadar geçen zaman görüldüğü gibi belirli bölümlerden oluşmaktadır. Bu zaman aralıkları kullanılan araca, frenlerin verimine ve aracı kullanana göre değişiklikler gösterir. Her zaman aralığı içinde araç bir miktar yol alacaktır. Belirli bir hızla giden aracın istenilen noktada durdurulması için alınacak yolun bilinmesi lazımdır. Bu nedenle her motorlu taşıt aracının belirli bir durma mesafesi vardır.
FREN ÇEŞİTLERİ: Motorlu taşıt araçları üzerinde oldukça farklı yapılarda değişik özelliklerde frenler kullanılmaktadır. Ancak çoğunluğu hidrolik frenler oluşturmaktadır. Fren çeşitlerini aşağıdaki gibi sıralamak mümkündür:
1) Hidrolik frenler
• Hidrolik frenler
• Vakum yardımlı hidrolik frenler(Güç frenleri)
• Hava yardımlı hidrolik frenler(Güç frenleri)
2) Mekanik frenler
3) Havalı frenler
4) Elektrikli frenler
Çok değişik frenlerin kullanılmasına karşın aracın durdurulması aynı prensiplere dayalı olarak sağlanır. Ortak bir yan olarak bütün fren mekanizmalarında kumanda düzeni, taşıma düzeni ve sürtünme mekanizmaları olmak üzere üç ayrı düzen vardır. Kumanda yada idare düzeninden gelen frenleme kuvveti taşıma düzenindeki, yani tekerlekler üzerinde taşınan fren düzenindeki, sürtünme elemanlarına iletilir ve oluşturulan sürtünme ile araç durdurulur.
OTOMOBÄ°L HÄ°DROLÄ°K FRENLERÄ°
Hidrolik frenlerde aracın frenleme organlarını çalıştırmak için hidrolik basıncından yararlanılır. Hidrolik fren sistemi diğer bir değişle motorlu aracın fren sistemi başlıca üç kısımdan oluşur.
1) Kumanda düzeni(Fren pedalından merkez silindirine kadar olan pedal kuvvetini iletme mekanizması)
2) Mekanik kuvveti hidrolik basınç halinde oluşturan ve fren teker silindirlerine kadar ileten hidrolik düzen.
3) Hidrolik basıncın mekanik kuvvet haline dönüştürerek fren teker mekanizmasında sürtünme kuvvetlerinin ve dolayısı ile frenlemenin doğmasını sağlayan taşıma düzeni(Fren teker mekanizması) dır.
Frenleme sırasında fren pedalına uygulanan ayak kuvveti pedalda itme hareketini oluşturur ve bu hareket merkez silindirinin pistonunu iter. Piston üzerindeki itme kuvveti sistemdeki sıvı aracılığı ile, olduğu gibi, fren teker silindirlerine iletilir. Fren teker silindirleri, içindeki pistonlara uygulanan hidrolik basıncı, kesit alanlarına bağlı olarak arttırılmış yada azaltılmış bir kuvvet halinde fren pabuçlarına iletirler. Böylece fren teker mekanizmasında oluşturulan sürtünme kuvveti aracı durdurmak üzere kullanılır. Teker silindiri pistonları pabuçlara dayandıktan sonra fren pedalının daha da kuvvetle bastırılması, yani merkez silindiri pistonun daha fazla itilmesi, basıncın daha da artmasına yol açar. Yani hareket iletimi durur ve basınç artması dolayısı ile basınç iletimi başlar.
Fren teker silindirlerinin, önde bulunanlarındaki pistonlar daha büyük arkadakiler daha küçüktür. Genel özellikler bölümünde de açıklandığı gibi frenleme sırasında aracın ağırlık merkezi öne doğru kayar ve aracın yükü büyük oranda öne doğru transfer olur. Bu nedenle ön teker frenlerinin daha kuvvetli olmaları gerekir. Teker fren mekanizmalarının üzerine binecek fren yükünün farklılığından doğacak dengesizlikleri gidermek için değişebilir frenleme kuvvet oranlarını sağlamak lazımdır. Bunun için de hidrolik sisteme bazı basınç düşürücü sübaplar ilave edilir.
Akıllı far dönemi
Siz de yaşamışsınızdır. Karanlık havalarda yolculuk yaparken, bazen farların yolu yeterince aydınlatmadığını farketmişsinizdir. Xenon olarak adlandırılan farlar, kor tel yerine, bir ışık arkı oluşturarak yoğun bir aydınlatma sağlıyor. Bu farlar, geleneksel farların iki katı daha fazla aydınlatırken, karşıdan gelenleri engellememek için bu farlarda özel bir reflektör kullanılıyor.
Åžu sıralar Alman otomobil mühendislerinin üzerinde çalıştığı bir baÅŸka sistem ise aracın döndüğü istikamete doÄŸru otomatik olarak dönen far sistemi. Daha önce 70’lerin ortalarında Citroen’lerde kullanılan sistemin daha geliÅŸmiÅŸ versiyonunu için çalışan mühendisler, amaçlarının, aracın viraj alması sırasında yaÅŸanan görüş kaybının önüne geçmek olduÄŸunu belirtiyorlar.
Otomobiliniz yolu tanıyacak: Hepimiz sürücü koltuğunda zaman zaman dikkatsizlik yapabiliyoruz. Dikkatsizlik sonucu doğan sürücü hatalarını önlemek için akıllı sürüş desteği olarak anılan sistem geliştirilmiş. Sistem yol şeritlerini tutuyor ve hızı ayarlamak, arabalar arası mesafeyi ayarlayabilecek ve belli bir şeridin dışına çıkmamak için önünüzdeki araca olan mesafeyi ölçecek.
ABS (Anti-Lock Brake System–Kilitlenmeyen Fren Sistemi)
Hidrolik veya yardımlı yardımlı fren sistemlerinde frenlemeden sonra tekerlek ve yol ÅŸartlarına göre tekerleklerden biri diÄŸerine göre daha kısa sürede kilitleme eÄŸilimi gösterir. Normal bir durma saÄŸlanması için bu tür kilitlenme istenmeyen bir durumdur. Bunu önlemek için klasik fren sistemlerinde fren pedalına sürekli basmak yerine pompalama olarak da tabir edilen kısa aralıklarla fren pedalına basıp serbest bırakma ÅŸeklindeki bir hareket gerekmektedir. Bu frenleme tekniÄŸi kaygan bir yolda her sürücünün baÅŸarı ile gerçekleÅŸtireceÄŸi bir uygulama deÄŸildir. Bunun uygulanması ve baÅŸarı ÅŸansı yol ÅŸartlarına ve pedalı kontrol etmeye çalışan insan hatalarına baÄŸlı olarak deÄŸiÅŸir. Bir ABS’ de ise frenlemenin en uygun ÅŸartlarda yapılması sürücünün becerisine baÄŸlı deÄŸildir. Tekerlekte kilitlenmeyi önlemek için kilitlenme eÄŸiliminin baÅŸladığı anda alınan sinyal yardımıyla o tekerleÄŸe gelen hidrolik basınç kontrol edilmektedir. Bu ÅŸekilde fren tatbik edildiÄŸinde kayma eÄŸilimi gösteren tekerlekteki hidrolik basınç azalırken aracın yavaÅŸlaması da etkili olarak saÄŸlanmış olur.
ABS – HONDA
Araç giderken ani ve sert fren yapmak gerektiğinde, araç durmadan önce bazen fren tekerleklerin kilitlenmesine neden olur. Arka tekerlekler kilitlenirse aracın dengesi bozulur. Ön tekerlekler kilitlenirse de aracın manevra kabiliyeti kaybolur. Tekerleklerin kilitlenmesini önlemek için, fren yapma aşamasında tekerlekler kilitlenmeye yakınken, kaliperlerde ki basıncın kademeli olarak azaltılması gereklidir. Kilitlenme ihtimali ortadan kalktıktan sonra ise basınç hemen yeniden sağlanmalıdır. ABS fren sistemi ile fren yapıldığında, fren basıncı otomatik olarak azaltılıp arttırılarak tekerleklerin kilitlenmesi önlenir. tekerlekler kilitlenmeye yakınken, kaliperlerde ki basıncın kademeli olarak azaltılması gereklidir. Kilitlenme ihtimali ortadan kalktıktan sonra ise basınç hemen yeniden sağlanmalıdır. ABS fren sistemi ile fren yapıldığında, fren basıncı otomatik olarak azaltılıp arttırılarak tekerleklerin kilitlenmesi önlenir.
ABS sistemi temelde bütün fren sistemleri gibi çalışır. Bu fren sistemindeki borularda sıvının akışını kesme ve/veya ters istikamete yönlendirmeye yarayan valfler vardır. ABS sisteminin yaptığı ilk şey, elektirikli bir pompa aracılığı ile, fren hidroliğinde basınç yaratmaktır. Fren hidrolik sıvısı akümülatör ve modülatör içinde basınç altına alınır. Hidrolik basıncı yeterince yüksek olduğunda, basınç anahtarı kumanda ünitesine bir sinyal göndererek pompadaki gücü keser.
Bir tekerleğin bloke olduğunu bilmek için, kumanda ünitesine 4 tekerlekteki sürat algılayıcılarında da sinyal aktarılır. Eğer bir tekerlek bloke olursa, kumanda ünitesi uygun selenoide (1) akım göndererek bir valfi açar. Akümülatörle pompadan geçen basınçlı fren hidroliği yükselmiş olan pistona (2) akar.
ABS
ABS sisteminde sensörler santral tekerleklerinin rotasyon hızı hakkında bilgi alır ve müdahale edip edilmeyeceÄŸi hakkında karar verir. Abs’ nin santrali, sirkülasyonun devamlılığını ve aldığı sinyallerin biçimini kontrol ederek, sensörlerin fonksiyonlarını düzenliyor. EÄŸer olaÄŸan dışı bir ÅŸey varsa, arızalı sensörü hızlı bir ÅŸekilde deÄŸiÅŸtiriliyor. Böyle bir sorunla karşılaÅŸmamak için Alfa Romeo tarafından Bosch’ a yaptırılan sensörlerde, sensörlerin elektronik sirkülasyonlarındaki suyun filtre edilememe durumu olmuyor.
Sistemde arka tekerleklerin fren sistemi tehlikeli kaymalara neden olabilecek blokajları engelliyor. Yanal mekanizmalar, mekanik olarak, arka süspansiyonların hareketleriyle harekete geçen frenler üzerindeki basıncı azaltıyor. ElektroniÄŸin kullanımsıyla da pratikte ABS’ nin arka tekerlekler üzerindeki aksiyon sınırı azaltılmış olunuyor. Minimum blokaj eÄŸiliminde arka frenler pres ayarı devreye giriyor.
Böylece tutuştan en iyi şekilde yararlanılıyor. Sistemin arızalanması durumunda fren sırasında kayma olasılığı düşüktür. Böyle bir durumda ABS kontrol lambası sürekli olarak yanmaktadır. Eğer bir tekerleğin sensörü arızalanırsa, sistem bir diğer vericiden sinyal alıyor. Eğer arka tekerleklerin her iki vericisinden sinyal alınamıyorsa, frenler üzerindeki basınç blokajı engellemek için düşüyor.
Alfa Romeo’ da ABS’ nin klasik vericilerden farklı olarak aktif vericiler aküden beslenmektedir. Ayrıca küçük mıknatısların bulunduÄŸu poyralara sabitlenmiÅŸ bir rotasyona baÄŸlı olan magnetik alanın, varyasyonlarına karşı duyarlıdır. Küçük bir elektronik dolaşım sayesinde, tekerlek dönmeye baÅŸlar baÅŸlamaz, vericiler merkeze 0.5 ile 1.5 volt arasında bir sinyal gönderiyor. Bunun saÄŸladığı avantaj ise sinyalin elektromanyetik parazitlere karşı duyarlılığı az ve 5 km/s’ in altındaki hızda devreye girmeyen vericilere göre uydu navigasyon sistemlerine daha uygundur.
