MARMARA ÜNİVERSİTESİTEKNOLOJİ FAKÜLTESİ

AKTİF EMNİYET SİSTEMLERİFren Sistemi – Genel

ABS, BAS, EBD, ASR/TCS, MSR, ESP/VSC

Abdullah DEMİR, Dr.

PASSIVE SAFETY

Passive Safety Devices Passive safety features are design measures taken to protect theoccupants of vehicles from injury or to reduce the risk of injury.These features include:• Standard driver- and passenger-side front airbags*• Side-impact head and thorax airbags*• Safety belt pre-tensioners for front seat and rear seat

occupants• High-strength safety design for improved crash performance

* Airbags are supplemental restraints only and will not deploy under all crashcircumstances. Always use safety belts and seat children only in the rear, usingrestraint systems appropriate for their size and age.

http://www.volkswagengroupamerica.com/apsdevices.html

PASSIVE SAFETY

Mercedes-Benz

During an accident: A collision can start and end in mere milliseconds. How a car responds toprotect you in that blink of eye can greatly influence the outcome. A Mercedes-Benz is engineeredas an integrated safety system to offer superior occupant protection.

PASSIVE SAFETY

Mercedes-Benz

During an accident: A collision can start and end in mere milliseconds. How a car responds toprotect you in that blink of eye can greatly influence the outcome. A Mercedes-Benz is engineeredas an integrated safety system to offer superior occupant protection.

ACTIVE SAFETY

Honda Accord Safety Features - Advanced Active SafetyHonda's Advanced Active Safety (or Advanced Driver Assist System)incorporates three core Honda technologies• Adaptive Cruise Control,• Lane Keep Assist, and• the Collision Mitigating Braking System.

ACTIVE SAFETY

Active safety technologies on Audi and Volkswagen vehicles include:

Anti-Lock Brake System — Enables steering control while braking

Anti-Slip Regulation — Prevents loss of wheel traction

Electronic Differential Lock — Permits smooth starts on uneven surfaces

Electronic Brake-Pressure Distribution — Maximizes braking power

Electronic Stability Control — Reduces skidding and rollovers

Engine Braking Assist — Prevents skidding on slippery surfaces

Hydraulic Brake Assistant — Shortens braking distance

Electronic stability control is standard on all our models as of 2009, ahead of the

National Highway Traffic Safety Administration’s 2012 mandate. This feature

has the potential to save 9,600 lives and prevent up to 238,000 injuries in all

types of crashes annually. Audi introduced electronic stability control to the U.S.

market in 1999.http://www.volkswagengroupamerica.com/apsdevices.html

ACTIVE SAFETY

Advanced active safety features are optional on some models:Lane Assist — Monitors traffic lines on the pavement and assists the driver to stay in the lane by giving the appropriate warningAdaptive Cruise Control — Monitors the distance to vehicles in front via radarSide Assist System — Monitors rear and side blind spotsHigh Beam Assist — Activates and lowers high beams automaticallyDynamic Adaptive Headlights — Sweep around to follow curvesNight Vision — Scans for pedestrians, warns driver with light and soundBack-Up Camera — Makes parking and reversing easierVoice Activation — Offers a more personalized way to interface in a hands-free modePre Sense Basic — Activates basic preventive occupant protection systemsPre Sense Front — Monitors traffic, warns the driver, increases braking forcePre Sense Rear — Scans traffic, moves seats into safest position, inflates seat sidesPre Sense Plus — Activates braking guard, prompts hard braking

http://www.volkswagengroupamerica.com/apsdevices.html

FRENLER-GENEL

AD, Doktora Tezi

Frenler, güvenli sürüş için taşıtlarda

bulunan en önemli aktif emniyet

donanımıdır. Hareket halindeki taşıtı

yavaşlatmak, durdurmak, taşıtın hızını

kontrol altında tutmak ve duran taşıtı

yerinde sabit tutmak amacıyla

kullanılır.

Taşıtlarda tekerlek freni olarak

sürtünmeli frenler kullanılmaktadır.

Genel olarak doğrudan doğruya

tekerleğe bağlı olan bu frenler iki ana

fonksiyonu yerine getirirler.

▪ Fren momentinin oluşturulması,

▪ Enerji değişiminin

gerçekleştirilmesi (kinetik veya

potansiyel enerjinin ısı enerjisine

dönüştürülmesi) ve oluşan ısının atılması [1].

FRENLER-GENEL

Taşıt Konstrüksiyonu - A.G.Göktan, 2001/2002

Ana fren (Servis freni): Ana fren, sürücüye aracın hareketine kumanda edebilmesi ve

onu emniyetli, çabuk ve etkin şekilde durdurmasına olanak vermelidir. Etkisi

kademelendirilebilir olmalıdır. Sürücü, frenlemeyi oturduğu yerden ve ellerini direksiyondan

ayırmadan sağlayabilmelidir.

Yardımcı fren (İmdat freni): Yardımcı fren, ana fren devre dışı kaldığında, aracı uygun bir

uzaklıkta durdurabilmelidir. Etkisi kademelendirilebilir olmalıdır. Sürücü frene oturduğu

yerden ve en az tek elle direksiyon kumandasını koruyarak erişebilmelidir. Bu frenin, ana

frenin en çok bir yerinde arıza olması halinde, aracı durdurmaya yardımcı olabileceği

kabul edilmiştir.

Park freni (Tespit freni): Park freni, sürücü olmaksızın da, aracı yokuş ve inişlerde

hareketsiz tutabilmelidir. Sürücü, römorklar hariç, bu frene oturduğu yerden kumanda

edebilmelidir. Park freni, etkisi kademelendirilebiliyorsa, yardımcı fren olarak da

sayılabilir.

Egzoz freni: Egzoz çıkışını engelleyerek, aracın hızını motordan yararlanarak kesmeyi

sağlayan frenlemedir.

Yavaşlatıcılar: Motor freni ve tekerleklerdeki sürtünme frenleri dışında, enerji yutarak

veya depolayarak aracın hızını kesmekte kullanılan volan, vites kutusu çıkışında kullanılan

kasnak gibi düzenlerdir.

FRENLER-GENEL

Taşıt Konstrüksiyonu A.G.Göktan 2001/2002

FRENLER-GENEL

AD, Doktora Tezi, 2009

1. Ön-arka dağılımı: Ağırlık merkezi taşıtın ortasında veya arkaya doğru olan

taşıtlar için uygundur. Basit ve ucuz bir şekildir. Fiat, Ford, Opel gibi markalarda

uygulanmaktadır.

2. Diyagonal dağılım: Ağırlık merkezi taşıtın ön veya ortasına doğru olan taşıtlar

için uygundur. Bu dağılım şekli kullanıldığında, bir devrenin arızalanması halinde

aşırı direksiyon momentlerinin ortaya çıkmaması için ön tekerleklerin

yuvarlanma dairesi yarıçaplarının negatif olması şarttır. Basit ve ucuz bir

şekildir. Uygulamada Audi, Saab, Volkswagen gibi markalarda kullanılmaktadır.

3. Ön aks, arka-ön aks dağılımı: Yalnız ağırlık merkezi önde olan taşıtlar için

uygundur. Ön tekerlek frenleri ikişer silindirli olduğundan 1 ve 2 numaralı

dağılımlardan daha pahalıdır. BMW marka otomobillerde uygulanmaktadır.

A negative roll radius exists when the steering axis line is outside of the tire

center line (in other words, the imaginary intersection of these two lines is above

the road surface).

4. Ön aks, arka tekerlek - ön aks, arka tekerlek dağılımı: Ağırlık merkezi ortada

veya öne doğru olan taşıtlar için uygundur. Ön tekerlek frenleri ikişer silindirli

olduğundan 1 ve 2 numaralı dağılımlardan daha pahalıdır. Volvo marka

otomobillerde kullanılmaktadır.

5. Ön ve arka aks - ön ve arka aks dağılımı: Ağırlık merkezinin yerinin önemi

yoktur. Teorik olarak ideal dağılım şeklidir. Konstrüksiyonunda yerleştirme sorunu

çıkarmaktadır. En pahalı uygulamadır. Rolls Royce marka otomobillerde

kullanılmaktadır.

A negative roll radius exists when the steering axis line is outside of the tire center

line (in other words, the imaginary intersection of these two lines is above the road

surface). Note: The term “Steering Roll Radius” is also known as Scrub Radius,

Steering Offset or King Pin Offset.

The steering roll radius

determines the extent to which

the steering system is affected

by disturbance forces

(brakes pulling unevenly,

driving forces under

traction/overrun conditions

with front-wheel drive).

Today, the goal is to achieve a

steering roll radius which is

"zero" to "slightly negative".

Not: Fren taşıtın daha dışına doğru yerleştirilebildiğinde ön aksta direksiyon pimi de dahadışa doğru eğilebilmekte ve negatif yuvarlanma yarıçapı elde edilebilmektedir.… Özellikle ön tekerleklerdeki farklı sürtünme katsayıları taşıtın fazla sapmasına yol açar. Busapma miktarı frenleme oranı arttıkça artmakta ve bu durum özellikle yüksek hızlardatehlikeli olmaktadır. Karşı tedbir olarak ön tekerlek yuvarlanma dairesi yarıçapı negatifseçilmektedir.

Steering Axis Inclination (SAI)

FRENLER-GENELSürtünmeli frenler:

▪ kampanalı ve

▪ diskli olmak üzere

ikiye ayrılır.

Taşıt Frenleri, A.G.Göktan

FRENLER-GENELKampanalı frenler

Kampanalı frenlerde fren yüzeyi silindiriktir.

Çeşitli tipleri olmakla birlikte karayolu

taşıtlarının tekerlek frenlerinde içten

pabuçlu olanlar kullanılmaktadır. Bantlı

frenler genellikle otomatik vites

kutularında, dıştan pabuçlu frenler ise

raylı taşıtlarda bulunmaktadır.

Kampanalı bir frenin ana parçaları

kampana, pabuçlar, baskı düzeni ve taşıma

düzenidir. Kampana, işletme şartlarının

gerektirdiği mukavemet ve ısıl özellikleri

sağlamak üzere konstrükte edilir.

Taşıt Frenleri, A.G.Göktan

Kampanalı Fren

Konstrüksiyonları

a) simpleks

b) dupleks

c) servo

d) duo dupleks

e) duo servo

Taşıt Konstrüksiyonu A.G.Göktan 2001/2002

Brake coefficient C*: Defines the relationship between the total

circumferential force of a given brake and the respective brake's

application force.

C* = Fu / Fs

Fu Total circumferential force, Fs Application force.

Çevresel kuvvet (Fu): Çevresel kuvvet FU, yol yüzeyinde etkilidir.

Application force Fs: In friction brakes, the total force applied to a

brake lining, which causes the braking force by friction effect.

The mean is employed when there are variations in the application

forces at the individual brake shoes (i Number of brake shoes).

Fs = ΣFsi / I

C*: İç çevrim oranı, İç aktarma oranı, tanımlama değeri ya dafren/leme/ katsayısı

İÇ ÇEVRİM KATSAYISI

Braking factor (z): Ratio between the total braking

force, Ff, and the static weight, Gs, on the axle or the

axles of the vehicle:

z: Ff/Gs = -a/g

Fren iyilik derecesi: Negatif ivmenin yerçekimi

ivmesine oranına frenleme oranı "z" adı

verilmektedir.

z: -a/g

FREN İYİLİK DERECESİ (FRENLEME FAKTÖRÜ/ORANI)

C* as an assessment criterion for brake performance, indicates the ratio of

braking force to actuating force. This value takes into account the influence of

the internal transmission ratio of the brake as well as the friction coefficient, which

in turn is mainly dependent on the parameters speed, brake pressure and

temperature.

C* as a function of the coefficient of friction and initial road speed1 Duo-servo drum brake, 2 Duo-duplex drum brake, 3 Simplex drum brake, 4 Disc brake.

Automotive Handbook, Robert Bosch GmbH, 2002

In the case of the Simplex drum brake,

C* is the sum of the values for the

individual shoes, and is ≈ 2.0 (referred

to a coefficient of friction of μ = 0.38; it

always appears in the following C*

observations as the basis value). A

disadvantage of this design is the

considerable difference in the braking

effect between the two brake shoes,

and the resulting greatly increased wear

on the leading shoe as compared to the

trailing shoe.

Automotive Handbook, Robert Bosch GmbH, 2002

The high degree of adaptive

braking required at high

highway speeds is handled

better by disc brakes. The

brake discs are less

susceptible to cracking than

the drums of the drum

brakes, apart from which

disc brakes are less subject

to fading. The brake factor

of the disc brake is C* ≈

0.76, referred to the basis

value of μ = 0.38.

Taşıt Frenleri, Ali Göktan

Zamanla tekerlek yarıçapları vedolayısıyla kullanılan rB/r oranıküçültüldü. Böylelikle çevreselkuvvetlerin daha büyük olmasıgerekti.

DİSKE ETKİYEN KUVVET VE MOMENTLER

C* = Fu / FsFs = P * AFu = Fs * μ * z

C* = μ * z

FRENLERDE ISINMAFren sistemi elemanlarının çok çabuk ısınmasını önlemek için ısı depolama

kapasitelerinin büyük olması gerekmektedir. Bu kapasite özgül ısı kapasitesi

ile fren ağırlığının çarpımı ile elde edilir. Bu durumda fren sisteminin büyük ve

özgül ısı kapasitesinin de yüksek olması uygundur. Ancak taşıt konstrüksiyonu

ile ilgili sınırlayıcı faktörler nedeniyle özellikle otomobillerde fren sistemleri

fazla büyük seçilememektedir. Böylece alüminyum alaşımları kullanılarak bu

malzemenin demire oranla üç katı daha yüksek olan ısı kapasitelerinden

yararlanılabilmektedir. Ayrıca ısı iletim katsayısı da büyük olan alüminyumun

kullanımında sıcaklık dağılımı daha dengeli olabilmektedir. Ancak sürtünme

elemanı olarak alüminyum fazla yumuşak olduğundan sürtünme yüzeyinin

kaplanması yoluna gidilmelidir. Fren sistemlerinde, frenleme esnasında oluşan

ısının mümkün olduğunca hızlı bir şekilde sistemden uzaklaştırılması

gerekmektedir. Böylece frenleme sırasında sistemin sıcaklığının hızlı artması

önlendiği gibi frenleme işlemi tamamlandığında sistemde hızlı bir soğuma

sağlanmış olur. Bu nedenle fren sistemlerinin yerleştirildiği bölgenin kapalı

olmaması gerekir. Isı transferinin artırılabilmesi için fren sistemleri seyir

rüzgârına maruz kalacak şekilde yerleştirilmelidirler. Ayrıca ısı transfer yüzey

alanının arttırılması ısının sistemden hızlı bir şekilde uzaklaştırılmasını sağlar.

Bu amaçla diske ve kaliper sistemine soğutma kanalları ve kanatçıkları

uygulanmaktadır.

KİA

Fren Hidroliği

FRENLER-GENEL

KİA

Fren hidroliği belirli özelliklere sahip

özel bir yağdır. Soğuk havalarda

yoğunlaşmaya, sıcak havalarda

kaynamaya karşı dayanıklı şekilde

tasarlanmıştır (Fren hidroliği kaynarsa,

pedalının sünger gibi olmasına neden

olur ve aracın durması zorlaşır.). Fren

hidroliği Ulaştırma Bakanlığı (DOT)

tarafından belirlenen standartları

karşılamalıdır. Fren hidroliği haznesi

ana silindirin üst kısmındadır.

Günümüzde araçların çoğunda

saydam bir hazne bulunduğundan

kapağı açmadan sıvı seviyesi

görülebilmektedir. Fren balataları

aşındığında, fren hidroliği

seviyesinde hafif bir düşme

olacaktır. Bu normaldir ve ciddi bir

durum söz konusu değildir.

Frenleme esnasında disk ve balata

arayüzünde oluşan yüksek sıcaklıklar;

frenlerin zayıflamasına,

erken aşınmalara,

fren sıvısının buharlaşmasına,

yatak arızalarına,

termik çatlaklara,

termik olarak uyarılmış titreşimlere ve

gürültüye

sebep olmaktadır [3].

AD, Doktora Tezi, 2009

OKUMA METNİ:Fren zayıflaması; balata zayıflaması, fren sıvısının kaynaması

ve green fade (balatanın gazlaşması) olarak üç grupta

incelenebilir [4]. Buda yük zayıflaması, hız zayıflaması ve

sıcaklık zayıflaması olarak üç mekanizma olarak karşımıza

çıkmaktadır [5]. Sıcaklık ve sürtünen yüzeylerdeki rölatif

hızdaki değişim sürtünme katsayısını etkilemektedir.

Artan sıcaklık ve kayma hızı ile sürtünme katsayısı düşerek

frenleme zayıflamasına neden olmaktadır. Ancak, yapılan

çalışmalarda ve endüstride farklı fren zayıflaması yaklaşımları

da bulunmaktadır. Genel de ise; fren zayıflaması mekanik ve

sıcaklık zayıflaması olarak bilinmektedir. Fren zayıflamasının

nedeni olarak frenleme esnasında sürtünme katsayısındaki

[µ] değişim ve kampanadaki genleşmedir.

Abdullah Demir, “Frenlemede Zayıflama Sınırının Tespiti ve İyileştirme Çalışmaları”, 2008

Abdullah Demir, “Frenlemede Zayıflama Sınırının Tespiti ve İyileştirme Çalışmaları”, 2008

The real-world figures are always somewhat lower, as all

the vehicle's tires do not simultaneously exploit their

maximum adhesion during each acceleration

(deceleration). Electronic traction control and

antilock braking systems (TCS, ABS, ESP) maintain

the traction level in the vicinity of the coefficient of

static friction.

KİA

HİDROLİK FREN SİSTEMİNİN TİPİK DÜZENİTipik fren sistemi; ön tarafta disk frenler ve freni her bir tekerlekten ana silindire

bağlayan borular ve hortumlardan oluşan bir sisteme bağlanan arka tarafta ise disk

veya kampanalı frenlerden oluşur. Fren sistemiyle bağlanan diğer sistemlerde el

frenleri, fren kuvveti servoları ile bazı araçlarda Kilitlemeyi Önleyici Fren Sistemi

(ABS) veya Elektronik Stabilite Programı (ESP) yer alır. Ayrıca belirli bazı

modellerde ABS ve ESP Hidrolik Elektronik Kontrol Ünitesi’nin (HECU)

içerisinde Çekiş Kontrol Sistemi (TSC) bulunur.

Electronic/compressed-air braking system for two-axle tractor

1 Wheel-speed sensor, 2 Brake-pad wear sensor, 3 Control valve, 4 Front-wheel

cylinder, 5 Rear-wheel cylinder, 6 ECU, 7 Brake pedal, 8 Compressed-air cylinder,

9 Compressed-air supply to trailer, 10 Trailer control line, 11 Coupling-force sensor,

12 Steering-wheel position sensor, 13 Control for retarder and engine-braking

system, 14 Yaw-rate/lateral-acceleration sensor.

Automotive Handbook, Robert Bosch GmbH, 2002

FREN SİSTEMLERİNDE BAZI HESAPLAMALAR

Engine Model

Torque Converter Model

Transmission Model

Vehicle Dynamics Model

2500 libre = 2500 pound = 1133 kg

1 pound = 1 lb = 0,454 kg

Statik Kütle Dağılımı

Örnekteki transfer oranı %74’dür. Normalde olması

gereken %60.

Frenlemede Kütle Transferi

Frenlemede Kütle Transferi

Diske Etkiyen Kuvvet ve Momentler

Taşıt Konstrüksiyonu A.G.Göktan 2001/2002

Fren İç Çevrim Oranının Değişimi

Taşıt Konstrüksiyonu A.G.Göktan 2001/2002

Taşıt Konstrüksiyonu A.G.Göktan 2001/2002

Günümüzde kullanılan frenlerde μ = 0,3...0,4 arasında değerler almakta, balata

yüzey basınçları ise p = 600...800 N/cm2 (maksimum 1200 N/cm2) olmaktadır.

ÖRNEK

Tekerlek yükü Fz = 3000 N

Tekerlek ile yol arasındaki tutunma katsayısı μh = 1

çaplar oranı rB/r = 0,4

Fren yüzeyi sayısı z = 2

Balata ile disk arasındaki sürtünme katsayısı μ = 0,35

İzin verilen balata yüzey basıncı p = 800 N/cm2

ise B = Fz.μh bağıntısından maksimum taşınabilir fren kuvveti

B = 3000 N ;

M = B r ve M = UB rB bağıntılarından çevresel kuvvet UB = 7500 N,

bunun için gerekli baskı kuvveti

UB = μ z SB bağıntısı ile SB = 10 700 N bulunur.

p = SB/AB bağıntısından balata yüzey alanı AB = 13.4 cm2 olup

37 x 37 mm2 boyutlarında bir balata kullanılabilir.

Bu durumda piston alanı AP = 8,23 cm2 (→ dp = 32.4 mm) ise

SB = ph AP bağıntısı kullanılarak maksimum hidrolik basıncı için

ph = 1300 N/cm2 bulunur.

Taşıt Konstrüksiyonu A.G.Göktan 2001/2002

Frenlemenin seyritr: reaksiyon süresi(0.3 - 1.7 s )tb: tahrik yükselme süresi(0.03 - 0.8 s ).ta: cevap süresi(0.04 s )ts: sistem yükselme süresitv: tam frenleme süresiv0: başlangıç hızı

Taşıt Konstrüksiyonu A.G.Göktan 2001/2002

AD, Doktora Tezi

Frenleme mesafesi; taşıtın hızına, yüküne, yol ve lastik durumuna, frenlerin

durumuna ve fren zayıflamasına bağlıdır.

Hareket eden bir taşıtın frenlenmesi süresince taşıtın kinetik ve potansiyel

enerjileri frenlerdeki sürtünmelerden dolayı termal enerjiye çevrilir. 1 hızından 2

hızına yavaşlayan bir taşıt için frenleme enerjisi Ef;

Ef = (1/2).m.(12-2

2) + (1/2).I.(12 - 2

2) [Nm]

şeklindedir. Burada;I : Dönen parçaların kütle atalet momenti, [kgm2]

m : Taşıtın kütlesi, [kg]

1 : Taşıtın ilk hızı, [m/s]

2 : Taşıtın son hızı, [m/s]

1 : Frenleme başlangıcında dönen parçaların açısal hızı, [1/s]

2 : Frenleme sonunda dönen parçaların açısal hızı, [1/s]

Eğer taşıt frenleme sonucunda duruyorsa 2 = 2 = 0 olacak ve denklem

aşağıdaki şekle dönüşecektir.

2 2

f 1 1E (1/2).m. (1/2).I. [Nm]

1 = 1/r1 olduğu hatırlanırsa;

şeklinde yazılabilir. Burada;

k : Dönen kütleler için düzeltme faktörü (k 1+ I/m.r2)

r : Dinamik lastik yarıçapı, m

Binek otomobilleri için k yüksek viteslerde 1,05 ile 1,15, düşük viteslerde 1,3 ile

1,5 arasında bir değer olarak alınır. Kamyonlar için yüksek viteslerde 1,03 ile

1,06, düşük viteslerde 1,25 ile 1,6 arasında bir değerdir [87].

2 2 2

f 1 1E (1/ 2).m.[1 I/(m.r )]. (1/ 2).m.k.

AD, Doktora Tezi

Sabit hızda sürekli frenleme için (yani

yokuş aşağı sabit hızla iniş) denklem (A.9)

da 1 = 2 olarak alınırsa;

şekline dönüşür. Burada;

g: Yerçekimi ivmesini, [m/s2]

h: Yüksekliği, [m]

ifade eder.

Eğer taşıt yavaşlayarak yokuş aşağı iniyorsa, disk ve balata ikilisi hem potansiyel

hem de kinetik enerjiyi ısı enerjisine dönüştürecektir [Şekil A1]. Bu durum için

enerjinin korunumu kanunu yazılacak olursa;

Şekil A1: Eğimli yolda kinetik ve potansiyel enerji [87]

2 2

f 1 2E m.g.h 1/ 2.k.m.( ) [Nm]

fE m.g.h [Nm]

AD, Doktora Tezi

Tekerleğe bir MT momenti etki ediyorsa, ivmesiz

harekette tekerlek çevresel kuvveti

Fx = MT /r - FR

bulunur. MT / r oranına tekerlek çeki kuvveti denir.

Tekerlek çevre kuvveti = Tekerlek çeki kuvveti –

Yuvarlanma direnci

Ancak burada bulunan çevre kuvveti sınırsız olmayıp,

zeminle lastik tekerlek

arasındaki kuvvet bağlantısına bağlıdır.

μ ile kuvvet bağlantı katsayısını gösterirsek,Taşıt Konstrüksiyonu, A.G.Göktan 2001/2002

Kayma

Taşıt Konstrüksiyonu A.G.Göktan 2001/2002

Basic closed-loop control process

On initial braking, the brake pressure is

increased; the brake slip λ rises and at the

maximum point on the adhesion/slip curve, it

reaches the limit between the stable and

unstable ranges. From this point on, any further

increase in brake pressure or braking torque

does not cause any further increase in the

braking force FB. In the stable range, the brake

slip is largely deformation slip, it increasingly

tends towards skidding in the unstable range.Brake slip λ = (υF – υR)/υF · 100 % Wheel speed υR = r · ωBraking force FB = μHF · G Lateral forceFS = μS · G μHF Coefficient of friction,μS Lateral-force coefficient.

There is a more or less sharp drop in the

coefficient of friction μHF, depending upon the

shape of the slip curve. The resulting excess

torque causes the wheel to lock-up very quickly

(when braking without ABS); this is expressed as

a sharp increase in wheel deceleration

Adhesion/slip curve

The curve shape differs greatly as a

function of road surface and tire

condition.

Kuvvet bağlantı katsayısı ile kaymanın ilişkisi

Kuvvet bağlantı katsayısının en büyük değerine μh tutunma katsayısı, kaymanın 1

olduğu değerine ise μg kayma katsayısı denir.

Taşıt Konstrüksiyonu A.G.Göktan 2001/2002

Taşıt Konstrüksiyonu A.G.Göktan 2001/2002

Kuvvet Bağlantı Katsayısı ile Kaymanın İlişkisi

KAYMA VE TUTUNMA

KUVET BAĞLANTI KATSAYISI

Taşıt Frenleri, A.G.Göktan ve Arkadaşları, 1995 ve Taşıt Konstrüksiyonu Ders Notları, A.G.Göktan 2001/2002

Kuvvet bağlantısı ve kayma

Tekerleğe bir MT momenti etki ediyorsa,

ivmesiz harekette denklemine göre

Fx = MT/r – FR

bulunur. MT/r oranına tekerlek çeki

kuvveti denir.

Tekerlek çevre kuvveti = Tekerlek çeki

kuvveti - Yuvarlanma direnci (FR)

Ancak burada bulunan çevre kuvveti

sınırsız olmayıp, zeminle lastik tekerlek

arasındaki kuvvet bağlantısına bağlıdır.

μ, kuvvet bağlantı katsayısını

gösterirsek, Fx = μ Fz

çevre kuvvetinin alabileceği değerler

bulunur.

Kuvvet bağlantı katsayısı lastiğin

dönerken zemin üzerinde kaymasına

bağlıdır.

X : taşıtın tekerleğe tepki kuvveti

Z : taşıtın ağırlığından tekerleğe

düşen kuvvet

MT : tekerlek momenti

Fx : tekerlek çevre kuvveti

Fz : yolun tepki kuvveti = tekerlek

yükü

mT : tekerlek kütlesi

JT : tekerlek ataleti

v : taşıt hızı

r : tekerlek statik yarıçapı

e : tekerlek yükünün etkime

noktasının eksenden kaçıklığı

KAYMA

Taşıt Frenleri, A.G.Göktan ve Arkadaşları, 1995 ve Taşıt Konstrüksiyonu Ders Notları, A.G.Göktan 2001/2002

Kuvvet bağlantı katsayısı lastiğin

dönerken zemin üzerinde kaymasına

bağlıdır.

Kaymasız yuvarlanan bir tekerlek bir

dönüşünde yuvarlanma çevresi adı

verilen U mesafesini kat eder.

U = 2.π.R

den hesaplanan R'ye dinamik

tekerlek yarıçapı denir.

Tekerleğin yuvarlanarak eriştiği

çevresel hız R, taşıt hızı v’den farklı

ise kayma olmaktadır. Bu iki hızın

farkının büyük olan hıza oranına

kayma denir. Kayma hep pozitif olsun

diye frende ve tahrikte iki farklı ifade

kullanılır. Kayma 0 ile 1 arasında

değerler alır.

Brake slip

λ = (υF – υR)/υF · 100 %

Wheel speed

υR = r · ω

Braking force

FB = μHF · G

Lateral force

FS = μS · G

μHF=Coefficient of friction,

μS =Lateral-force coefficient.

There is a more or less sharp

drop in the coefficient of

friction μHF, depending upon

the shape of the slip curve.

The resulting excess torque

causes the wheel to lock-up

very quickly (when braking

without ABS); this is

expressed as a sharp increase

in wheel deceleration

Adhesion/slip curve: The curve shape differs greatly as a function of road surface

and tire condition.

EK OKUMA VE İNCELEME KISMIBilindiği gibi kuvvet bağlantı katsayısı

kaymaya bağlı olarak değişmekte ve bu

değişim tekerleklerin ve yolun cins ve

durumlarına göre farklı şekiller

alabilmektedir.

Buradaki kayma (s), taşıtın gerçek hızı

(v0) ile fren yapan tekerleğin çevresel hızı

(v) arasındaki farkın taşıt hızına oranı

olarak tanımlanmaktadır.

Bu tanıma göre fren yapan bir taşıtta

bloke olmuş, yani dönmeyen (v = 0) bir

tekerleğin kayması (s) 1, serbest

yuvarlanan (v = v0) bir tekerleğin

kayması ise (s) 0 olmaktadır. μx kuvvet

bağlantı katsayısının μh maksimum

değerini aldığı noktadaki kaymaya da

kritik kayma (sk) adı verilecektir. Kuvvet bağlantı katsayılarının kaymaya

bağlı değişimi.

Kuvvet Bağlantı Katsayısı ile Kaymanın İlişkisi

Taşıt Frenleri, A.G.Göktan ve Arkadaşları, 1995 ve Taşıt Konstrüksiyonu Ders Notları, A.G.Göktan 2001/2002

Kayma ile kuvvet bağlantı katsayısı arasındaki ilişki Şekilde

gösterilmiştir. Kuvvet bağlantı katsayısının en büyük

değerine μh tutunma katsayısı, kaymanın 1 olduğu değerine

ise μg kayma katsayısı denir.

Fx = μ Fz

μ : kuvvet bağlantı katsayısı

Fx : tekerlek çevre kuvveti

Fz : yolun tepki kuvveti =

tekerlek yükü

Kaynak: ABS & NVH, Toyota.