Günümüzde neredeyse tüm modern araçlarda kilitlenme önleyici bir fren sistemi(ABS) kullanılmaktadır. Bu sistem, frene basarken direksiyon hakimiyetini kaybettiğinizde kazaları önlemeye yardımcı olur. ABS ile aracı doğru bir şekilde yönlendirebilirsiniz ve fren mesafesini de azaltabilirsiniz. ABS Nedir? Frenden kaynaklanan kazaları nasıl önleyebilir? Bu sorulara bu yazıda yanıt arayacağız.
Frenleme Prensipleri
ABS’yi doğru anlamak için önce direksiyon ve frenleme prensiplerini anlamamız gerekir. Fren pedalına bastığınızda, tekerlek disklerindeki fren balataları devreye girecek ve disklere doğru bastıracak ve bu tekerleklerin dönmesini durduracaktır. Tekerlekler dururken, bu yol ve tekerlekler arasında kaymaya neden olur ve araç bu sürtünme nedeniyle durur.
Yönlendirme(Direksiyon) Mekanizması
Şimdi yönlendirme mekanizmasını anlayalım. Yönlendirme mekanizması, tekerleklerin yuvarlanmasının basit prensibine bağlıdır. Tekerlekler daima yolda kaymayı önlemeye çalışır, bu nedenle temas noktasında tekerlek hızının daima sıfır olacağı anlamına gelir.
Tekerleklerin iki tür hareketi vardır. Eksenleri üzerinde dönerler ve ayrıca otomobil yönünde hareket ederler. Bu iki tür hareketten ötürü, öteleme ve dönme olmak üzere iki tür hıza sahiptirler. Kaymayan koşullarda temas noktasındaki öteleme ve dönme hızlarının toplamı sıfır olmalıdır. Sadece bu basit prensibi göz önünde bulundurduğumuzda yönlendirme mekanizmasını kolayca anlayabileceksiniz.
Bir otomobilde, aracın kaymasını önlemek için dört tekerleğin her zaman yuvarlanması gerekir. Aslında, bu basit dönme prensibi, tekerlekleri çevirdiğinizde arabanızın hareket etmesinin nedenidir.
Öteleme ve Dönme hızı
Aracın düz bir şekilde devam ettiğini kabul edelim. Bu durumda, yuvarlanma hızı gösterildiği gibi eğik olacak ve öteleme hızı düz kalmaya devam edecektir. Bu nedenle, bu iki hızı toplarsanız, ortaya çıkan hız sıfır olmayacaktır. Bu, otomobilin kaymasına neden olacaktır.
Bundan kaçınmanın tek yolu öteleme hızını eğik yapmaktır. Bu, yalnızca tüm otomobil gösterildiği gibi bir dönüş yaptığında mümkündür. Otomobil hareket ettiğinde tekerlekler yuvarlanma koşulunu yerine getirir. Bu anlık görüntüden tekerleğin temas noktasındaki hızın nasıl sıfırlaştığını görebilirsiniz. Bu sayede araç kaymayacaktır.
Yönlendirme Mekanizması Analizi
Şimdi frenleme sırasında yönlendirme mekanizmasını analiz edelim. Fren balatalarının devreye girmesi nedeniyle tekerlekler dönmeyi durduruyor ve dönme hızı sıfır oluyor.
Bu durumda, aracın normal bir fren durumunda olduğu gibi, dönmesi gerekmez. Araç, sürücünün direksiyondaki değişikliklerine artık tepki göstermeyecek ve kazaya neden olabilecek düz bir çizgide kaymaya devam edecektir.
Direksiyon kontrolünü kaybetmesinin yanı sıra, ABS’siz araçlar, farklı çekiş seviyelerine sahip yüzeylerde frenleme yaptığında başka bir büyük sorunla karşı karşıyadır. Sol ve sağ tekerlekler farklı çekiş yüzeylerinde olduğunda, frenlerin kullanılması tekerlekler üzerinde farklı sürtünme kuvvetleri oluşturacaktır. Bu durum tork üretecek ve araç kontrol edilemez bir dönüşe girecektir.
ABS
Kilitlenme önleyici bir fren sistemi çok basittir. ABS’nin yaptığı, tekerleklerin tamamen kilitlenmesini önlemektir. ABS sistemi tüm tekerleklere takılı hız sensörleri içerir. Sensörler bir tekerleğin kilitleneceğini tespit ettiğinde, bir modülatör ünitesi fren balatasını kısmen o tekerlek üzerinde serbest bırakır. Bu şekilde, tekerleklerin frenleme sırasında aralıklı olarak dönmesine izin verilecektir.
Mükemmel yuvarlanma koşullarında sürtünme katsayısının değeri neredeyse sıfırdır. Ancak tekerlek %100 kayıyorsa sürtünme devreye girer. Diğer kayma seviyelerinin sürtünme değerlerinin bu şekilde değişmesini bekleyebilirsiniz, ancak kauçuk, frenleme sırasında garip davranışları olan karmaşık bir malzeme olduğundan lastik ile yol arasındaki sürtünme katsayısı kaymaya göre gösterilen şekilde değişir. Kayma oranının %12 civarında bir tepe değerine sahiptir ve bunun altında ve üzerinde sürtünme katsayısı düşer.
ABS’siz frenleme sırasında, ortaya çıkan sürtünme katsayısı, ağırlıklı olarak kayma sürtünmesidir. Bununla birlikte, ABS frenlemesindeki akıllı algoritma, sürtünme değerinin maksimumda olduğu kayma oranını %12’ye yakın tutmak için fren basıncını ayarlar. Bu, fren mesafesini önemli ölçüde azaltır.
Kaynak: learnengineering.org
