Otomotiv sanayisinin sürekli gelişmesi, araçların fren sistemlerinden beklenilen performansın da sürekli artmasına sebep olmaktadır.
Sebepler çok yönlüdür. Bir yandan araçlar sürekli daha yüksek performanslı ve daha hızlı, diğer yandan ise, daha fazla emniyet ve konfor için artan yapı parçaları sebebiyle gittikçe daha ağır hale gelmektedir. Bu yüzden fren sistemi sürekli daha ağır yüklere karşı durabilmelidir. Unutulmaması gereken diğer bir nokta, araçların bugünkü modern şasileridir. Bu şasiler yüksek konfor ve daha iyi bir sürüş dinamiği sunmakta fakat aynı zamanda yapı parçalarına çok daha az toleranslar tanımaktadırlar.
Geçmişte üçgen bugi kollu bir aracın ön aksta tekerlek salgısında yakl. 100 μm (0,10 mm) kadar bir toleransı varken, modern çoklu direksiyon akslarında bu sayı yarı yarıdan daha fazla azalmıştır.
Bir fren diskinin olağan aşınmasının yanı sıra aşağıdaki sorunların yaşanması mümkündür:
- Fren titreşimleri (sarsıntı) – termik titreşimler, soğuk titreşimler, kalınlık sapmaları
- Duruş lekelerinden dolayı titreşimler
- Ses şikayeti
- Yetersiz fren etkisi
- Fren disklerinde yırtıkların görünmesi
- Fren disklerinde yırtıkların bulunması
Bu yazıda fren titreşimleri konusunu ele almak istiyoruz.
Bazı araçlar, fren sistemindeki ağır yüklenmeden dolayı "salınım" diye de adlandırılan fren titreşimleri oluşturmaya eğilimlidir.
Bu durumun birçok nedeni olabilir. Hatanın belirlenmesi ve köklü bir çözüm bulunabilmesi için hem aracın hem de fren sisteminin titizlikle kontrol edilmesi gerekmektedir.
Yaygın olarak inanılan bir yanlış, fren diskinin fren işleminden sonra balataları tekrar diskten çözebilmesi için hafif bir salgısının olması gerektiği yönündedir. Bu kesinlikle doğru değildir.
TRW tarafından üretilen tüm fren diskleri, yüksek devir sayısında eşit olarak dağılmamış kütleleri önlemek ve böylelikle şasiye fazladan yük olmamak için ayrı ayrı kalibre edilmekte ve balans yapılmaktadır.
Frenleme esnasında oluşan ve genelde gürültülü bir ses tarafından eşlik edilen direksiyon sistemindeki dönme sarsıntıları, "titreşim" olarak adlandırılmaktadır. Bu titreşim, ortaya çıkma nedenine bağlı olarak termik titreşim (yüksek hızda gerçekleşen frenlemelerle oluşur) ve soğuk titreşim (tüm hızlarda oluşur) olarak ayrılmaktadır.
Yardım Kılavuzları
Brake disc with material transfer
"Termik titreşim" şu şekilde açıklanmaktadır:
- 100 ve 250 Hz frekans aralığında gürültülü ses. Gürültü, frenleme sırasında değişken yoğunluk gösterebilir. Bu esnada fren etkisi olumsuz yönde etkilenmez.
- Direksiyonda titreşim ve titreyen fren pedalı.
Frenleme esnasındaki fren titreşiminin yoğunluğu, o anki fren gücüne (pedal gücüne) bağlıdır. Sıcak titreşimin etkisi, genelde fren diskinin sürtünme yüzeyinde halka şeklinde lekeler olarak ortaya çıkar. Fren işlemindeki yerel sıcaklık uçları sebebiyle diskli freni balatasından fren diskine malzeme aktarımı gerçekleşir ve/veya fren diskinin döküm malzemesinde kalıcı bir doku değişikliği meydana gelir. Malzeme aktarımı genelde normal yüklenme alanında frenleme yapıldığında tekrar ortadan kalkar. Martensit oluşumu olarak da adlandırılan dokusal bir değişiklik ise çıkış dokusundan daha serttir ve sadece bir yontma işlemiyle giderilebilir. Bu esnada sertleşmiş dokunun tamamen ortadan kaldırmaya ama aynı zamanda fren diskinin asgari ölçüsüne ulaşmamaya veya altına düşmemeye dikkat edilmelidir. Riske girmemek için fren diskinin değiştirilmesi tavsiye edilir.
"Hotspots"lu fren diski
Fren titreşiminin aynı anda birçok nedeni olabilir, bu sebeple tam olarak net bir atama kolayca yapılamaz. Neden araştırmasında adım adım ilerlemek gerekmektedir:
- Öncelikle rahatsızlık veren unsurun ön akstan mı yoksa arka akstan mı çıktığı belirlenmelidir.
- Ardından sırayla fren pedalı, fren servosu, fren merkezi silindiri, fren bağlantıları, fren hortumları ve tekerlek silindirleri olmak üzere frenin yapı parçaları kontrol edilmelidir. Bunların değiştirilmesi gerekiyorsa, güvenlik sebebiyle (eşit olmayan fren etkisi) fren balataları ve fren diskleri, arka fren kampanaları ve pabuçlu fren balataları genel olarak aks halinde değiştirilmelidir. Ayrıca tekerlekler dengesizlik, yana vuruş, eksantriklik ve profillerin durumu bakımından kontrol edilmelidir.
- Son olarak aks ayarı, tekerlek bağlantısı, direksiyon parçaları ve tekerlek yatağı kontrol edilmeli ve gerekirse ayarlanmalı ve onarılmalıdır.
Tekerlek bağlantısında arıza
Normal frenlemelerde "soğuk titreşim" fren pedalının titremesi, direksiyonun dönme momentinin sapması ve/ veya aks ve karoser parçalarının titreşimi ve sarsılması ile ortaya çıkmaktadır.
"Termik titreşim" ile arasındaki fark, net olarak daha düşük olan frekans aralığıdır (yakl. 5 ila 50 Hz) ve soğuk titreşim etkilerinin sıcaklıktan bağımsız olarak neredeyse her frenlemede meydana gelebilmesidir.
Bu sesler hıza bağlı olarak yüksek veya kısık olabilir
Soğuk titreşimin ana nedeni, fren diskinin kalınlık farkıdır (karş. XZS107 ). Bunun dışında elbette aynen "termik titreşim"de olduğu gibi, arızalı yatak parçaları ve tekerlek dengesizlikleri de bu etkiyi kuvvetlendirmektedir.
Kalınlık sapmasının nedenleri
Montajdan kaynaklı döngü hataları (salgı), frene dokunulmasa bile sürüş esnasında her tekerlek dönüşünde balata ve disk arasında noktasal bir temas oluşmasını sağlar. Buradaki temas güçleri oldukça düşük olmasına rağmen, fren diskinin ilgili yerinden malzeme kaldırılır (kalınlık farkı) ve bu da belirli bir boyuttan itibaren titreşime sebep olur.
Farklı kalınlıklara sahip fren diski 1 Fren balatası 2 Fren diski 3 Aşınma / Kalınlık farkı
Kalınlık farkı oluşumunu etkileyen faktörler
Kalınlık sapmaları sürüş esnasında kısmen sıkı oturan fren balataları ile açıklanabilen "yıkamalar" sebebiyle oluşabilir. Çoğunlukla sebebi, hafif sıkı oturan balatalar veya pistonlardır.
Diğer nedenleri ise yanlış montaj (kir, korozyon, darbeli tornavida sebebiyle çok yüksek dönme momenti vs.), kullanım şartları, sürücünün sürüş tarzı ve trafik şartlarıdır.
Çok hafif frenlemeli uzun otoyol sürüşlerinde titreşime yol açan kalınlık farkları oluşabilir ve bunlar çoğu fren diskinde birkaç güçlü fren yapıldığında tekrar düzenlenebilir.
Sürücü bunu sıcaklığa bağlı olarak titreyen fren pedalından algılar (soğuk titreşim).
Kalınlık farkının etkileri araç türüne göre farklılık gösterebilmektedir ve açıklanan güç aktarım faktörleri ile aksın, direksiyonun ve şasi parçalarının sönümleme gücüne bağlıdır.
Bir fren diskinin ölçülmesi
Poyradaki fren diskleri, tespit deliklerine en az ölçüm değeri oluşacak şekilde düzenlendiğinde, memnun edici bir sonuç elde edilmesi mümkündür. Gerekirse bu durum etkilenen yapı parçalarının (poyra, fren diski, yatak) değiştirilmesi/ birleştirilmesi ile optimize edilebilir.
Tekerlek poyrası ölçümü
Ayrıca temas yüzeylerinin ve yerleşimlerin temiz ve hatasız durumda olmasına son derece dikkat edilmelidir (karş. XZS103). Yukarıda söz edildiği gibi, poyra da fazla büyük bir salgının sorumlusu olabilir ve döngü hatası yönünde ölçülmelidir. Dayanak noktası olarak, dış algılanabilir yarı çapa yönelik olan maksimum değer 30 μm (0,03 mm) kabul edilebilir. Daha büyük sapmalarda tekerlek poyrası ve tekerlek yatağı kontrol edilmeli ve gerekirse değiştirilmelidir.
Bir fren diskinin kalınlık farkının ölçümü
Bir fren diskinin sürtünme halkasının kalınlık farkının ölçümü, üretimde sadece özel cihazlarla tam olarak yapılabilmektedir. Fakat bu ölçüm tamirhanede de yeterli derecede dikkatli davranıldığında, +/- 0,001 mm ölçüm titizliğine sahip bir titiz mikrometre cıvatası ile yapılabilmektedir. Burada dış yarı çapa yakl. 10 mm mesafeyle kapsamın sekiz yerinden ölçüm yapılmalıdır. Araç tipine bağlı olarak 12 - 15 μm'lik (0,012 - 0,015 mm) farklı kalınlıklar bile titreşim oluşumuna sebep olabilir. Bu sebeple bu değerler aşılmamalıdır. Kalınlık farkının nasıl hesaplandığı XZS107 servis bilgisinde servis bilgisinde açıklanmıştır.
Işık aralığı görülemeyen tekerlek poyrası
Yanlış sıkılmış ve kirli tekerlek poyraları şunlara sebep olur:
- Fren diskinin yanlış sıkılması
- Fren titreşimleri
- tek taraflı yüklenilmiş fren diskleri
- eşit olmayan sıcaklık dağılımı
- bilyalı mafsal ve tekerlek yatağında artan aşınma
- Tekerlek cıvatalarının çözülme tehlikesi (karş. XZS103)
Işık aralığı görülebilen tekerlek poyrası
Bir diğer kontrol adımı, tekerlek poyrasının temas yüzeyinin kontrol edilmesidir.
Bir mastar yardımıyla tekerlek poyrasının temas yüzeyi kolayca ve hızlı bir şekilde kontrol edilebilir. Bir ışık aralığı oluşursa, tekerlek poyrası derhal yenilenmelidir. Sadece tekerlek poyrası düz bir yüzeye sahipse, fren diski sorunsuzca monte edilebilir
Fazla gres yağı sürülmüş tekerlek poyrası
Fren diskleri yenilendiğinde ve temizlikten sonra tekerlek poyrasına çok fazla gres sürüldüğünde de aynı etki oluşur. Fren diski flanşta düz durmaz ve hafif bir salgı oluşur. Bu durum sürücünün giderek artan belirtileri farketmesiyle birlikte tespit edilir.
"Termik titreşim" bölümü altında açıklanan bazı kontrol işlemlerin uygulanması da ayrıca tavsiye edilmektedir. Bunların arasında diskli frenin fonksiyon durumu, tekerlek yatağı, tekerlek bağlantısı, direksiyon parçaları ve ön aks ayarı yer almaktadır. Üstte belirtildiği gibi, büyük bir döngü hatasının ve böylelikle kalınlık farklı oluşumunun nedenleri pek de kolay bir şekilde belirlenebilen nedenler değildir. Söz konusu araçlarda genelde sadece fren diskleri ve balataları yenilenmektedir. Oysa ki yapı parçalarının ölçülmesi ve gerekirse değiştirilmesi sayesinde hata büyük ölçüde sınırlanabilmekte ve ortadan kaldırılabilmektedir.
Bilmek güzel
ZF Aftermarket ürün yelpazesi
Ürün kataloğunda eksiksiz fren portföyümüzü keşfedin.
