BÖLÜM 11 FRENLEME PERFORMANSI VE FRENLER

11.1 FRENLEME PERFORMANSI Taşıtın güvenliğini etkileyen en önemli karakteristiklerden birisi de frenleme performansıdır. Son yıllarda, taşıt güvenliğine verilen önemin artmasının sonucu olarak, daha etkili frenleme sistemlerinin geliştirilmesi çabaları yoğunlaşmıştır.

11.2 İKİ DİNGİLLİ BİR TAŞITIN FRENLEME KARAKTERİSTİKLERİ Frenleme sonucu yavaşlamakta olan iki dingilli bir taşıta etkiyen kuvvetler Şekil 11.1'de gösterilmiştir. Yavaşlatıcı temel kuvvet, taşıtın fren sistemi tarafından geliştirilen ve lastikle zemin arasındaki etkileşime bağlı olarak ortaya çıkan F bnet kuvvetidir. Geliştirilen frenleme kuvveti tutunma kuvvetinden küçükse, frenleme kuvveti;

11.2 İKİ DİNGİLLİ BİR TAŞITIN FRENLEME KARAKTERİSTİKLERİ

11.2 İKİ DİNGİLLİ BİR TAŞITIN FRENLEME KARAKTERİSTİKLERİ

Ön ve arka tekerleklerin zemine temas noktalarına göre moment alınarak, (10. Bölümdekine benzer kabullerle) arka ve ön dingile etkiyen normal yükler belirlenebilir: 11.2 İKİ DİNGİLLİ BİR TAŞITIN FRENLEME KARAKTERİSTİKLERİ

11.2 İKİ DİNGİLLİ BİR TAŞITIN FRENLEME KARAKTERİSTİKLERİ Dört tekerlekten frenleme durumundaki maksimum frenleme kuvvetinin belirlenmesinde, toplam taşıt ağırlığı dikkate alınır. Ön aksta; Arka aksta;

11.3 KİLİTLENME Normal koşullardaki kısmi frenlemede, yani maksimum frenleme kuvveti uygulanmadığında, fren kuvveti dağılımı kritik bir faktör değildir. Dikkate alınması gereken koşul, güvenlik veya panik frenlemesidir.

11.3 KİLİTLENME

ÖRNEK PROBLEM 10 kN ağırlığındaki bir taşıtın; dingiller arası uzaklığı 2,6 m, ağırlık merkezinin ön dingile uzaklığı 1,4 m ve zeminden yüksekliği 0,5 m'dir. Yuvarlanma direnci katsayısı 0,02, fren kuvveti dağılımı, ön dingile 0,55 olduğuna göre; a) μbmax= 0,8, b) μbmax= 0,2 koşullarında, hangi tekerleklerin önce kilitleneceğini tespit ediniz.

11.4 FREN KUVVETİ DAĞILIMI Şekilde, bir otomobilin yüklü ve yüksüz durumdaki frenleme karakteristiklerinin ön dingildeki frenleme çabası/toplam frenleme kuvveti oranına bağlı değişimleri görülmektedir.

11.4 FREN KUVVETİ DAĞILIMI

Değerler 0,85 yol tutunma katsayısı koşullarına göredir. Düz çizgiler yüklü, kesik çizgiler de yüksüz koşullarda taşıtın herhangi bir tekerleğinde kilitlenme olmaksızın başarabileceği yavaşlama ivmesi oranlarını (g-birim olarak) temsil etmektedir. RO ve R'O' çizgileri taşıtın arka tekerlekleri kilitlenmeksizin taşıtın başarabileceği yavaşlama ivmesi sınırlarını, OF ve O'F' çizgileri ise taşıtın ön tekerlekleri kilitlenmeksizin başarabileceği yavaşlama ivmesi sınırlarını temsil etmektedir FREN KUVVETİ DAĞILIMI

11.5 KİLİTLENMEYİ ÖNLEYİCİ SİSTEMLER Bir taşıt, trafik güvenliği açısından, doğrultu ve direksiyon kontrolünü kaybetmeden, yüküne ve yol durumuna bağımlı olmaksızın en uygun mesafede durabilmelidir. Fren kuvvetinin tekerleklerle yol arasında müsaade edilebilir kaymaya uygun dağılımı, otomatik fren kontrol sistemleriyle (ABS, Anti-lock Brake System) başarılmaktadır.

11.5 KİLİTLENMEYİ ÖNLEYİCİ SİSTEMLER

Kontrol Çevrimi Frenlemenin başlangıcında fren kuvveti artırılınca, kayma artarak, % kayma bölgesindeki kararlı ve kararsız kayma bölgesi sınırına ulaşılır.

Fren pedalına basıldığında fren silindir basıncı artarken, tekerlek yavaşlama ivmesi artar, hızı azalır. Taşıt hızı aynı oranda azalamadığından, kayma artarak kaymanın kararsız bölge sınırına yaklaşılır Kontrol Çevrimi

Tekerleklere büyük atalet momentlerinin etkidiği, tutunma katsayılarının ve fren silindiri basıncının düşük olduğu durumlarda (örneğin; buzlu yoldaki dikkatli frenleme), güvenlik için gerekli yavaşlama sağlanamayabilir. Bu durum için, tekerleğin yavaşlama ivmesi ve kayması ile ilgili değişimlerin her ikisinin de algılanması gereklidir Kontrol Çevrimi

11.6 ÇEKİCİ-YARI TREYLERİN FRENLEME KARAKTERİSTİKLERİ Çekici-yarı treyler kombinasyonunun frenleme karakteristikleri, otomobillerinkine oranla çok daha karmaşıktır. Yük transferi, iki dingilli taşıtlarda sadece yavaşlama ivmesinin fonksiyonu iken; çekici-yarı treylerde, yavaşlama ivmesinin yanısıra treylerin frenleme kuvvetinin de fonksiyonudur.

Frenleme sırasında çekici-yarı treylere etkiyen kuvvetler.

11.7 FRENLEME İVMESİ Karayolu taşıtlarında güvenlik bakımından en fazla 0,32 g’lik frenleme ivmesi öngörülmekte, bunun üzerindeki yavaşlama ivmeleri rahatsız edici olmaktadır. İnsanların dayanabileceği maksimum frenleme ivmesi ise, 20 g kadardır.

11.8 DURMA MESAFESİ Taşıtın herhangi bir engel görüldükten sonraki durma mesafesi, kayıp zaman tL ve frenleme süresi tb süresince katedilen mesafenin toplamıdır. Bu durumda kayıp zaman;

Reaksiyon süresi, engelin görülmesiyle pedala basmaya karar verme ve basma arasında geçen süredir. Bu süre, kişisel ve çevre faktörlerine bağlı olarak 0,3... 0,7 s arasında değişmektedir. Fren cevap ve basınç artış süreleri ise (ta+ tpb/2), taşıtın türüne ve özelliklerine bağlı olarak 0,36 - 0,54 s arasında değişmektedir DURMA MESAFESİ

11.9 GEÇİŞLER Geçiş mesafesi, aralık kapatma mesafesi ve temel mesafe olmak üzere iki elemandan oluşmaktadır. Buna göre;

11.9 GEÇİŞLER Aralık kapatma mesafesi

Güvenlik mesafesi, reaksiyon zamanı içerisinde katedilebilecek mesafe olmalıdır. Bu mesafe en az 0,3 V alınabilirse de, 0,5 V tavsiye edilmektedir GEÇİŞLER

ÖRNEK PROBLEM Sabit hızda yapılacak bir geçiş için, geçilen ve geçen taşıtla ilgili olarak aşağıdaki değerler bilinmektedir: V1= 50 km/h L1= 10 m V2= 66 km/h L2= 5 m Geçiş süresini ve mesafesini hesaplayınız GEÇİŞLER

11.10 FRENLER Frenler, kinetik enerjiyi absorbe ederek taşıtların hareketini kontrol eden, yavaşlatan veya durduran istemlerdir.

Disk Frenler Disk frenler, ısıdan kurtulma kolaylıkları ve her iki dönüş yönünde de aynı frenleme torkunu sağlamaları nedeniyle otomotiv alanında yaygın olarak kullanılan bir fren tipidir.

Uzun Pabuçlu Kampanalı Frenler Otomotiv alanında yaygın olarak kullanılan diğer bir fren tipi de, içten sıkmalı kampanalı frendir.

Pedal Kuvveti – Uyartım Kuvveti İlişkisi Fren pedalında kuvvet artış Bilindiği gibi, fren pedalı sürücünün uyguladığı kuvveti belirli bir oranda artırarak merkez pompasına iletmektedir.

ÖRNEK PROBLEM kN ağırlığındaki bir taşıtta, pedal oranı 6:1, kampana çapı 0,25 m, pabuç pimi ile tekerlek merkezi arası 0,075 m, μ= 0,4, tekerlek silindiri ekseninin pime uzaklığı 0,145 m, tekerlek yarıçapı 0,3 m, merkez pompası kesit alanı 5 cm2, tekerlek silindiri kesit alanı 4 cm2 dir. Pedal kuvvetinin 200 N olması halinde, toplam frenleme kuvveti kaç N olur?