Fren Disklerinin Konstriktif Olarak İncelenmesi
Diskli frenler prensip olarak tekerlekle eş eksenli olarak monte edilmiş olan metal bir disk, tekerlekle birlikte dönmektedir. Kaliper adı verilen ve tekerlek askı kollarına bağlı olan bir parça, diski genel olarak bir köşesinden kavrar. Kaliperin iç kısımlarında diskin iki yüzeyine yaslanan balatalar frenleme sırasında hidrolik basınç ile diskleri her iki yönünden eşit kuvvetle sıkmaktadır. Balataların diski her iki yandan eşit kuvvetle sıkıştırabilmesi için ya diskin ya kaliperin ya da her iki balatanın eksenel yönde hareketli olması gerekir. Hareketlilik açısından konstrüktif yapılara göre farklılıklar gösteren diskler Şekilde gösterilmiştir.
Taşıt tekniğinde diskli frenlerin gelişmesi sabit kaliperli tiple başlamıştır. Eksenel yönde hareketsiz olarak monte edilmiş olan kaliperin her iki yanında karşılıklı duran fren silindirlerindeki hidrolik basınçları eşittir. Diskin eksenel yöndeki kaçınılmaz balanssızlığı pistonların hareketleri ile dengelenir.
=”https://www.otoguncel.com/wp-content/uploads/798_frendisklerikonst.jpg” alt=”” width=”394″ height=”363/” border=”0″ />
Fren sisteminde, frenleme anında oluşan ısının mümkün olduğunca çabuk bir şekilde dışarı atılabilmesi gerekmektedir. Bunun yapılabilmesi, frenleme sırasında sıcaklığın hızlı artmasını önlendiği gibi fren bırakıldığında da hızlı bir soğuma sağlamış olmaktadır. Bu nedenle frenlerin yerleştirildiği bölgenin kapalı olmaması gerekir. Isının çabuk atılabilmesi için frenler seyir rüzgarının havalandırma etkisine açık olarak yerleştirilmelidirler. Ayrıca ısıveren yüzey alanının büyütülmesi de ısının hızlı atılmasını sağlar. Bu amaçla elemana soğutma kanal ve kanatları eklenebilmektedir. Daha geniş disk ya da kampana kullanmak daha iyi frenleme kapasitesi ve daha az fren zayıflaması olasılığı açısından bir avantajdır [2].
Fren sisteminde frenleme anında soğutma etkinliğini arttıran uygulamalar genel anlamda sıcaklığa bağlı fren zayıflamasının da azaltılmasını sağlar. Bu amaca yönelik bazı uygulamalar;
- Kanatçıklı disk uygulaması,
- Kanatçıklı ve delikli disk uygulaması; diskler üzerine açılan delikler diskin soğutma etkinliğini arttırarak fren zayıflaması olasılığını azlaltır. Ancak deliklerin üzerindeki keskin köşeler gerilme noktaları meydana getirerek, disklerin delik bölgelerinden çatlamasına sebep olabilmektedir. Bu olasılığı minimize etmek için değişik delik açma geometrileri geliştirilmiştir. Bu uygulamalardan biride sinüs eğrisi yöntemiyle delik açma yöntemidir [3].
- Kanatçıklı ve kanallı disk uygulaması; kanallı/slotlu diskler, hem daha büyük frenleme yüzeyi hem de balataların temiz kalmasını sağlar. Bu tür balatalar, aşırı frenleme koşullarında hafif bir titreşim oluşturabilir.
- Kanatçıklı, delikli ve kanallı disk uygulaması,
- Kanatçıklı, çapraz delikli seramik kompozit fren diski uygulaması: Bu diskler Porsche 911 Carrera ve 911 Carrera S modellerinde kullanılıyor. Bir araç için maliyetleri yaklaşık 8000 euroyu bulmaktadır. Bu diskler, metalik disklerin yaklaşık yarı ağırlığına sahip olduğundan askıya alınmamış ağırlığın azalması ve dolayısıyla yakıt tüketiminide azaltırlar. Ayrıca bu fren diski ve balatası; daha iyi performans, gelişmiş fren konforu ve daha uzun servis ömrü de sağlamaktadır.
- Dört soğutma yüzeyli disk (Twin, fully floating rotors/disc); Bu disk soğutma alanını arttıran bir tasarımdır. Bu düzenleme ile bir tekerleğe frenleme torku iki disk üzerinden yapılır. Her bir diskin iç ve dış yüzeylerinde balatalarla frenleme kuvveti oluşturulur. Bu konstrüksiyon bir tekerlek için dört sürtünme yüzeyi sağlar.
- Havalandırma kanatçıklı kaliper uygulaması,
- Su soğutmalı kaliper uygulaması; bazı yarış otomobillerinde kullanılmaktadır.
- Frenlerin soğutmasına yönelik hava yolu uygulaması: Seyir rüzgarından yararlanarak diskin soğutulmasının gerçekleştirilmesi için uygulanan bir başka yöntemdir.
Genel Kaynak: Demir, A., Çavdar, A. veKılıçaslan, İ., “Frenlemede Zayıflama Sınırının Tespiti Ve İyileştirme Çalışmaları”, OTEKON08-4. Otomotiv Teknolojileri Kongresi, Bil. Kitabı, Bursa, 2008.
Ayrıntılı kaynaklar:
- Anonim, “Automotive Handbook”, Robert Bosch GmbH, p329, (2002).
- Jörnsen, R., Helmut, S., Jürgen, W. B., “The Automotive Chassis: Engineering Principles”, Second Edition, Butterworth-Heinemann, (2001).
- Anonim, “Discount Performance Cross Drilled and Slotted Brake Rotors”, www.RaceShopper.com, (2004).
