Fren kaliperi teknolojisi ve çalışması

Fren kaliperleri bir aracın fren sisteminin temel bileşenleridir. Ana görevleri hidrolik enerjiyi mekanik enerjiye dönüştürmektir. Bu dönüştürme, ana silindirden gelen hidrolik basınç kaliper pistonlarına etki ederek balataları diske bastırmak ve aracı yavaşlatmak veya durdurmak için gereken kuvveti ürettiğinde gerçekleşir

Fren kaliperi tipleri: hareketli ve sabit

Hareketli kaliperler

Hareketli kaliperler, kaliperin bir tarafında bulunan pistonlarla (genellikle bir veya iki) tanımlanır.

Pistonlar balatalardan birini doğrudan diske doğru iterken diğer balata, özel kızaklar üzerinde kayan hareketli kaliper gövdesinin hareketiyle itilir.

Hareketli kaliperler genellikle düşük ve orta sınıf araçlarda ve hafif ticari araçlarda (LCV) kullanılır. Genellikle küresel grafitli dökme demirden yapılırlar.

Sabit kaliperler

Sabit kaliperler, aracın süspansiyon sistemine sabit bir şekilde bağlanmış tek bir gövde ile tanımlanır.

Fren balataları üzerinde karşılıklı olarak hareket eden iki veya daha fazla piston barındırırlar. Bazı durumlarda, "farklılaştırılmış pistonlar" yani aynı yarı gövdede farklı boyutlarda pistonlar kullanılır.

Sabit kaliperler orta-üst ve spor araçlarda kullanılır ve genellikle alüminyum alaşımlardan yapılır.

Başka bir deyişle, hareketli kaliperlerin daha ucuz olduğunu ve daha az yer kapladığını söyleyebiliriz. Sağlamdırlar ve farklı sistemler tarafından harekete geçirilebilirler. Buna karşılık sabit fren kaliperleri daha hafiftir, daha eşit aşınır, daha az artık torka sahiptir ve daha tasarım odaklıdır.

Tek parçalı ve iki parçalı kaliperler

Sabit kaliperler tek blok (monoblok) veya iki ayrı parça halinde yapılabilir. Tek bir kalıptan üretilen monoblok kaliperler, vida veya cıvata bulunmaması nedeniyle daha iyi bir kütle/sıvı yer değiştirme oranı ve şekil esnekliği sunar. Ayrıca conical draft özelliği olmadığından daha az radyal alan kaplarlar.

Öte yandan iki parçalı kaliperlerin yapımı ve montajı daha kolaydır çünkü işlenmeleri için özel aletler gerekmez.

Fren kaliperlerinin doğru şekilde çalışması, parça işçiliğinin kalitesi, doğru montaj ve malzeme seçimi dahil olmak üzere bir dizi faktöre bağlıdır. Piston pürüzsüzlüğü, balata kalitesi ve hacimsel emilim (kaliperin deformasyonu nedeniyle frenleme sırasında emilen fren sıvısı hacmi anlamına gelir), hızlı ve hassas fren sistemi tepkisi elde etmek için diğer belirleyici faktörlerdir.

Fren kaliperlerinin ana parçaları

Fren kaliperleri çeşitli parçalardan oluşur:

Kaliper gövdesi: Baskıya dayanmalı, balataların diske oturmasını sağlamalı ve piston yuvalarına uyum sağlamalıdır.
Silindirler: Pistonu barındırır ve hidrolik sızdırmazlık sağlayarak frenleme sırasında pistonun sorunsuz hareket etmesini sağlar.
Pistonlar: Hidrolik basıncı mekanik kuvvete dönüştürerek doğrudan balatalara aktarırlar. Balatadan fren sıvısına ısı iletimini sınırlamak için termal olarak yalıtkan malzemelerden yapılmıştır. Ayrıca yüksek sıcaklıklarda deforme olmayacak ve fren hidroliği ile uyumlu olacak şekilde tasarlanmıştır.
Kayar kızaklar: Kaliper gövdesi ve sabit destek arasında göreceli harekete olanak tanıyarak frenleme kuvvetinin eşit şekilde uygulanmasını sağlarlar.
Contalar: Fren sıvısının sızdırmazlığını sağlar ve 350 bara kadar basınca ve -40° ile +200° C arasındaki sıcaklıklara maruz kalmasına rağmen frenlemeden sonra pistonun orijinal konumuna geri dönmesini sağlar (roll-back işlevi). Benzer şekilde ancak ters yönde, bu özel contalar diskin yanal deformasyonunun pistonu geri itmesi durumunda pistonu doğru çalışma konumuna geri döndürür (knock-back işlevi). Bu, frenleme hareketinin nominal değerden daha uzun olmamasını sağlar. Ayrıca piston contası, çalışma sırasında temas edeceği sıvı ile uyumlu olmalıdır (DOT fren sıvıları için EPDM, mineral yağlar için HNBR).

Toz kapakları: Piston silindirini kir ve nemden koruyarak hasar ve korozyonu önler.
Fren balatası yayları: Frenlemeden sonra balataları bekleme konumlarına geri döndürürler. Yay aynı zamanda balataların ilgili pistonlara yapışmasını sağlar. Paslanmaz çelikten veya korozyon önleyici kaplamalı yay çeliğinden yapılmıştır.
Hava tahliye vidası: Kaliperden hava çıkmasını sağlayarak hava tahliyesine olanak sağlar.
Fastening ears: Bu bileşenler fren kaliperini gövde taşıyıcısına sabitler. Yapı gereksinimlerine bağlı olarak radyal veya eksenel olabilirler.
Radyal delikler: Daha büyük çaplı disklerin kullanımına izin verir, tork altında deformasyonu sınırlar ve daha eşit balata aşınmasını destekler.
Eksenel delikler: Paralel oldukları için delmeleri daha kolaydır ve ayrıca hareketli kaliperlerin montajına izin verirler.

Hatlar

Diğer önemli bileşenler ise fren kaliperlerini besleyen hatlardır. Hatlar esnek, kauçuk ve metal örgüden ve/veya sert metal borulardan yapılmış olabilir.

Yapı ve performans gereksinimlerine göre en uygun hatlar seçilir. Örneğin, yüksek performanslı araçlardaki fren hatları, kaliperin yakınında sert bir boru segmenti ve ardından esnek bir hortumdan oluşabilir. Bu çözüm kabul edilmiştir çünkü sert boru, esnek parçayı kaliperden gelen yüksek sıcaklıklardan korumak için yeterli ısı yalıtımı sağlar.