Fren Sistemi ve Çeşitleri

Otomobil teknolojisi gün geçtikçe gerek beygir gerekse tork olarak hep bir adım ileri gidiyor ve haliyle gittikçe hızlanan modeller görüyoruz. Fakat şöyle bir gerçek var ki: insan sağlığı açısından hızlı gidebilmek kadar hızlı durabilmek de hayati öneme sahip bir durumdur. Haliyle bu noktada Fren sistemi ve çeşitleri konusunda üstün mühendislik ve gelişen teknoloji devreye giriyor.

Günümüz araçlarının ortalama 1300 kg olduğunu düşünürsek bu kütledeki bir cismi yüksek hızlarda aniden  durdurmak da en az hızlı gitmek kadar önemli. Bu makalemizde fren sistemi ve çeşitleri konusuna eğileceğiz. Bakalım bu hayati sistem neymiş ne değilmiş. Buyrun bilgiye…

Fren Sistemi Nedir, Nasıl Çalışır:

Hareket halindeki bir araçta, hareket enerjisini sürtünme yoluyla ısı enerjisine çeviren ve bu sayede durmayı sağlayan sisteme Fren Sistemi denir. Sistemde sürtünmeyi sağlayan ve ısı enerjisine dönüştüren yegane yapı, bildiğimiz fren balatalarıdır.  Çok fren yapıldığında “Balata ısındı, balata koku yaptı. ” gibi sözcüklerinizi duyar gibiyim. :) Bunun sebebi: balataların direkt sürtünmeyle haşır neşir oluşudur. Ayrıca balatalar aşınarak bitebilen, zamanı geldiğinde değişimi gereken bir sarf malzemesidir.

Peki ayağımızla bastığımız fren pedalının komutu nasıl balatalara ulaşıyor dersiniz? Onun da cevabı 1600’lü yıllarda yaşamış ünlü Fransız mucit “Blaise Pascal”ın keşfettiği “Pascal Prensibi”nde gizli. Pascal Prensibi’ne göre basınçla sıkıştırılamayan özellikte olan sıvı, basınçla karşılaşınca diğer yöne doğru hareket eder. Frene bastığımızda sistemin içindeki hidrolik yağ, oluşan basıncın etkisiyle balataları ittirerek tekerleklerdeki diskleri sıkıştırır. Engelle karşılaşan tekerlekler de hız kaybeder ve frenleme gerçekleşir.  Kabaca böyle tarif edebileceğimiz sistem, bu mantıkla çalışır.

Fren Sistemi Çeşitleri

1-Hidrolik Fren:

İngilizce terim olan Hydro (hidro) ifadesi, “sıvı ile ilgili olan” manasına gelmektedir. Olay tamamen yukarda anlattığımız gibi gelişir. Sistemin içerisindeki “Fren Hidrolik Yağı” vasıtasıyla balataların hareket ettirilmesi temeline dayanır.  İki farklı çeşidi vardır. Bunlar: Disk fren ve kampana fren.

A-Disk Fren

Disk fren, şu an halihazırdaki araçların çoğunda mevcut olan bir metottur. Frenleme sırasında aşırı ısınan balataların çabuk soğuması amacıyla kampana gibi kapalı durumda değil açıkta çalışır. En az riskli ve yaygın bir sistemdir. Çoğu otomobil teknolojisinde olduğu gibi ilk olarak 1900’lü yılların başında uçaklarda kullanılmıştır. Otomobillerde ise ilk defa 1950’den sonra Formula 1 araçlarında karşımıza çıkmıştır.

Günlük araçlarda kullandığımız disk frenler dökme demirden yapılmış, “krom” ve “mobilden” alaşımları içeren yapıdadır. Fakat bir de  Seramik disk frenler vardır.  Seramik yapıdaki bu diskler normal disklere göre çok daha iyi bir performans verir. Özel amaçla üretilmiş yarış araçlarında ve spor araçlarda kullanılır. Daha çabuk soğur. 16bin derecelik sıcaklığa bile dayanıklıdır. Normal disklerden %50 daha hafif ve 4 kat daha dayanıklıdır. Çok daha kısa fren mesafesi sağlar.  Tabi bu kadar becerikli olduğu için oldukça pahalıdır.

B- Kampana Fren

Kampana frenin tarihi ise otomobilden çok daha eskiye dayanır. Hayvanla sürülen araçlarda ilk olarak kullanılan bu sistem ilkel bir yöntemdir. Kapalı bir ortamda çalışması sebebiyle yeterince soğuma gerçekleşemeyebilir. Bu da aşırı kullanımlarda frenin tutmaması gibi sonuca yol açabilir. Ayrıca bazı durumlarda içerisine su alarak paslanma, düzensiz çalışma gibi durumlar ortaya çıkarabilir. Tek avantajı da üretim maliyetidir. Tabi bu avantaj yalnızca üreticinin işine yarar. Ucuz otomobillerde hep duyduğumuz “Önler disk, arkalar kampana” şeklindeki ifadeye, bu dezavantajları yüzünden biraz burun kıvırırız. Hala bu sisteme, bazı uygun maliyetle satılan yeni araçlarda rastlamamız içten bile değildir.

Ayrıca unutmamak gerekir ki, bütün hidrolik fren sistemlerindeki “Hidrolik fren yağı”nın kaynama noktası özelliği 200 derecenin altına inmeden ortalama 40-50 bin km’de değişimi gerekir.

2- Havalı Fren:

Ağır hizmet tipi araçlar olan kamyon, otobüs, minibüs gibi araçlarda kullanılan bir sistemdir. Kütlesi fazla olan bu araçlarda ihtiyaç duyulan frenleme gücü normal otomobillere nazaran daha fazladır. Bu sebeple güç yardımlı frenleme sistemi kullanılması şarttır. Ne var ki, bu bahsedilen gücün kaynağı da hava kompresörüdür.

Kompresör yardımıyla dolan hava tankından çıkan hava yardımıyla gerekli fren gücü sağlanır. Kanallar vasıtasıyla basınçlı havanın balatayı ittirmesi sonucu istenen fren gücü ortaya çıkar. Yine burada da kampana veya disk gibi farklı çeşitler tercih edilebilir. Bu sistem herhangi bir arıza anında büyük risk taşıdığı için bakımı ve kontrolü konusunda hassas olunması gerekir.      

3-Elektrikli Fren

Üretim maliyeti yüksek araçlarda karşılaştığımız bu sistem temel olarak hidrolik sistemle aynı. Fakat tek farkı fren pedalının direkt hidrolik üniteye değil de elektronik üniteye bağlı oluşudur. Fren pedalı, tel yardımıyla (frene basış hızımız ve tekrar sayımıza göre) ihtiyaç olan durumu elektrik ünitesine bildirir. Gerekli hidrolik işlem, elektronik sistemin komutuyla gerçekleşir.

Elektrik sisteminde herhangi bir arıza oluşursa direkt olarak ikinci bir sistem olan hidrolik ünite devreye girerek olası sıkıntıyı önler.

4-El Freni

Durma anımızda aracı sabitlemeye yarayan sistemdir el freni. Aracı park ettikten sonra inip gittiğimizde aracın hareket etmemesini sağlar. Ayrıca viteste bırakılma durumunda şanzımana yük binerek ona zarar vereceği için vitesi boşa aldığımızda sabitleme işlemi görür.

 Günümüz araçlarında freni mekanik olarak kontrol edebileceğimiz yegane ve basit bir sistemdir aslında. Aracın içindeki el freni kolu, çelik bir halata bağlıdır. Halatın diğer ucu da arka tekerleklerdeki fren sistemini kontrol eder. El freni kolunu yukarı çektiğimizde arka tekerleklerdeki balatayı tekerleklere doğru hareket ettirmiş oluruz. Bu sayede sıkıştırma işlemi gerçekleşerek aracı sabitleriz.

El frenlerindeki basma butonu, sıkışan balataların bizim isteğimiz dışında gevşememesini sağlar. Bu sistem, çektiğimiz seviye oranında sistemi kilitler. Aracı tekrar hareket ettirmek istediğimizde yine bu tuşa basarak freni indirir ve kilitleme işlemini sonlandırmış oluruz. Ayrıca kış şartlarının çetin olduğu durumlarda donmasını engellemek için araç, el freni kullanmak yerine düz bir park yerinde viteste bırakmak daha doğru olacaktır. Çünkü donma gerçekleşirse el freni kolunu indirsek bile balatalar açılmaz ve biz aracı hareket ettiremeyiz. 

5-Elektronik Park Freni

El freni sisteminin elektronikleşmiş, konforlu halidir. Sistem, el freni mantığıyla hareket eder. Fakat burada el frenini çekme işlemini biz değil, bizim komut verdiğimiz elektronik sistem yapar.

Park freninin el freninden en büyük artısı sistemi kendisi kontrol ettiği için güç ayarını kendisi yapar ve sonuçta sisteme zarar verme ihtimali ortadan kalkar. Ayrıca bazen el frenini unutup hareket ettiğimizde mekanik el frenleri sisteme zarar verir. Elektronik el frenleri ise böyle durumlarda unutulduğunu algılar ve sisteme zarar vermeden el frenini kendisi pasif hale getirerek bize kolaylık sunar. Hatta bazı elektronik park frenleri aracı stop ettiğimizde el frenini kendisi çekerek başka bir unutma hadisesinin önüne geçer.

Süspansiyon sistemleri ile ilgili yazımıza buradan ulaşabilirsiniz.

Kardeş You Tube kanalımıza buradan ulaşabilirsiniz.