Disk Fren Sistemi ve Çalışma Yapısı

Disk fren nedir ve nasıl çalışır? Disk fren sisteminin avantajları, disk fren balataları ve önemli bilgiler.

1960'ların sonlarına doğru otomobil üreticileri ön kampana frenleri disk frenler ile değiştirmeye başladı. Sürtünme oluşturmak için, içten dışa sıkıştırma yöntemi kullanan kampana frenlerden farklı olarak, balatalar tekerlek ile birlikte dönen bir çift düz yüzeye (disk) hidrolik sayesinde sıkıştırılır. Araç, disk üzerindeki sürtünme kuvvetinin etkisiyle yavaşlamaya başlar. Tekerleğin dönüş hızının yavaşlaması, fren pedalına uygulayacağınız kuvvet ile doğru orantılıdır.

1970'lerde çoğu otomobil ve hafif kamyonlar için ön disk frenler bir seçenek olarak sunuluyordu. 1980'lerde ise disk frenler tüm otomobil ve hafif kamyonlarda standart donanım olarak kullanılmaya başlandı. Çoğu araçların ön tekerlekleri disk, arka tekerlekleri ise kampanalı fren sistemi ile donatıldı. Günümüzde üretilen bazı araçlarda da aynı işlem uygulanmakla beraber, son 10 yılda birçok aracın dört teker sistemi disk fren ile donatıldı. Sadece ön frenlerde disk kullanılmasının sebebi ise aracı durdurmanın en etkili yolunun ön tekerlekler olmasıdır.

Disk frenler, kampanalı frenlerden daha iyi durdurma gücü ve daha çabuk soğuma sağlar. Balatalarda ki aşınmalar daha düzgündür. Hafiftir ve çabuk harekete geçirilir. Diskler, kampanalarda olduğu gibi suyu tutmaz. Bu nedenle yağışlı havalarda daha güvenlidir.

 

Disk Frenler Nasıl Çalışır?

 

Disk frenler, kaliper, piston, balatalar, disk ve bağlantı noktalarından oluşur. Fren pedalına bastığımızda sistemdeki hidrolik sıvıyı boruya iteriz. Sıvıların sıkıştıralamaz oluşu ve bulundukları kabın her noktasına aynı basıncı uygulamaları prensibinden yararlanılarak, boru içerisindeki sıvı ince bir geçitten kaliperlerin arasındaki balata pistonuna iletilir. Ayağınızla fren pedalına uyguladığınız 2kg’lık bir kuvvet ile, daracık kesitli olan kanal ağzından sıvının pistona genişleyerek iletilmesini sağlar ve bunun neticesinde 2 tonluk bir basınç oluşturabilirsiniz. Çünkü uygulanan kuvvet cidarı piston üzerinde çok daha geniştir ve sıvılar üzerine uygulanan basıncı her noktaya eşit ilettiğinden kat be kat fazla bir kuvvet ile piston yer değiştirmeye zorlanır. Pistonun ucunda ve diskin arka tarafında bulunan balatalar ile disk sanki mengene ile sıkılıyormuş gibi basınca maruz kalır. Bu disk balataların arasında tekerlekle beraber dönmekte olduğundan frenleme ile birlikte inanılmaz bir sürtünme ve buna bağlı ısı enerjisi oluşur. Bu sürtünme o kadar büyüktür ki, disk tamamen ateş kırmızısı haline bile gelebilir. Özellikle Formula 1 yarışlarında birçoğumuz sert firenaj esnasında diskin kızardığına şahit olmuştur.

Sonuç olarak frenler aracın hareketiyle oluşan kinetik enerjiyi sönümleyerek ısı enerjisine çevirir. Bunu yaparken sürtünmeyle oluşan yüksek ısının hızlı şekilde disklerden ve balatalardan atılması gerekir. Bunu kolaylaştırmak için de ısı transfer katsayısı yüksek malzemelerden disk üretmek ve kaliperlere hava kanalları yerleştirmek en çok kullanılan yöntemlerdir.

 

Disk Fren Balataları

 

Disk frenlerde kullanılan balatalar her aracın marka, modeline göre değişir. Sürtünme malzemesi asbestsiz organik (NAO), seramik, metalik veya yarı metalik olabilir. Bazı araçlar, iç ve dış farklı sürtünme malzemeli balatalar kullanabilir.

Bir fren balatasındaki sürtünme malzemesi genellikle çelik destek plakasına kalıplanır. Ya da bağlantı için perçinler kullanabilir. Bazı balatalarda dahili gürültü azaltma şimleri bulunurken, diğerlerinde balatanın arkasında gürültü bastırma şimleri vardır. Balatalardaki yuvalar ve oluklar gürültüyü kontrol etmek içindir.

Fren balataları zamanla aşınır ve kalınlıkları minimum seviyeye ulaştığında aracınız bir gösterge ışığı ile sizi uyarır. Veya frene bastığınızda gürültü ve sürtünme sesi meydana gelir. Bu durumda balataların değiştirilmesi gerekir. Çoğu araçta ön balatalar, arka balatalardan 2 kat daha hızlı aşınır. Ancak "Elektronik Fren Sistemi" olan bazı yeni araçlarda, arka frenler daha sert çalışır ve ön frenlerden daha hızlı veya daha hızlı aşınabilir.

Dikkat: Aracınızdaki fren balatalarını değiştireceğiniz zaman aynısı veya daha iyisi ile değiştirmelisiniz. Yeni fren balataları, orijinal balatalarla aynı (veya daha iyi) sürtünme katsayısı kalitesinde olmalıdır. Otomobil üreticinizin tavsiye ettiği balataları kullanınız. NAO balataları NAO, seramik veya yarı metalik balatalarla değiştirebilirsiniz. Seramikleri ise yine seramik veya yarı metalik ile değiştirebilirsiniz. Yarı metalikler ise sadece yarı metaliklerle değiştirilir. Yarı metalik balataları daha yumuşak olan seramik veya NAO balatalar ile değiştirmek aşınmayı arttır. Aracın fren kabiliyetini kısıtlayabilir.

Fren balataları her zaman çift olarak (ön veya arka) değiştirilir.