Havalı fren sistemi

Bünyesinde hava üreten taşıt araçlarının fren pedalından gelen komutla birlikte; havayı mekanik güce dönüştürerek durmayı sağladığı fren sistemi türüdür. Fren Pedalına uygulanan gücü Kamyon, Tır gibi araçlarda araç lastiklerine iletmek imkânsız olduğu için hava araç tekerine kadar gider ve kampana ya da fren diskine etki etmeden önce pnömatik güçle mekanik hareket oluşturur.

Temel Aparatları 
 Kompresör 
Araçta havayı üreten aygıttır. Fren Pedalından aldığı komutla havayı sisteme bırakır.

 Fren Pedalı Valfi
Frenlemeyi sağlayan pedaldan aldığı komutu sisteme yönlendiren ve pedalla bitişik vaziyette duran valftir. Pneumatik (havalı) Fren Sistemlerinde çok nadir olarak hidrolik özellikleri içeren valfler kullanılabilir. Ancak havalı fren sistemlerinin büyük çoğunluğunda pedal valflerinin çalışma mantığı sürücünün pedala basması sonucu elde edilen basıncı pneumatik bir enerjiye dönüştürürek tekerlere aktarmasıdır.

 Tahliye Valfi
Regülatör de denilen sistemde frenleme sonrasında borularda kalan havayı boşaltmaya yarayan aygıttır. Daha sonraları bu aygıt kurutma işlemini de bünyesine alan sistemdeki havayı kurutarak sistemin ömrünü uzatan hava kurutucu valfine entegre edilmiştir. En son teknoloji ürünlerde bu ürün kurutucu - tahliye ve dağıtıcı vazifelerini bir arada gören "Dağıtıcı entegreli kurutucu tahliye valfi"nin bir parçası olmuştur.

 Dağıtıcı Valf
Fren Pedalının komutuyla kompresörden gelen havayı tekerlere uygun hava basınçlarıyla dağıtmaya yarayan aparattır. Hava Tedarik (Supply) Girişinden girer ve Aktarım deliklerinden ilgili barlarla çıkar. Son teknolojilerde bu aparat Tahliye Valfinin üzerine Kurutucu Valf ile birlikte entegre edilmiştir.

 El Fren Kolu
Havalı Fren sisteminde el freni de pnematik sisteme entegre edilmiştir. Tıpkı havalı fren sistemine sahip olmayan araçlarda el freni standart frenden bağımsız olarak bir tesisata sahipse; havalı frende de el fren ünitesi standart fren sisteminden bağımsız olarak havayı direkt olarak tekere ileterek duruş sağlar. Ancak yine hava ile çalışmaktadır.

 Dorse Kontrol Valfi
Uluslararası adı T.I.R olan ve arkasına bağlanan dorse ya da treyleri çekme vazifesi gören araçlarda; arkada bağlı alan dorsenin fren sistemine komut gönderen valftir.

 Role Valfi
Fren sistemindeki hava akışında oluşan bar uyumsuzluklarını gidererek aracı vazifesi gören valflere denir. Bu valfler kimi zaman gelen havanın basıncını artırır kimi zaman azaltır kimi zaman da dağıtır. Role vazifesi görür.

 Körükler ve İmdatlı Körükler
Araçlarda kompresörden gelen havanın mekanik güce dönüşerek fren disk ya da kampanasına etki etmesini sağlayan mekanizmalardır. Mantık olarak birbirine pistonla bağlı iki hava odacığından oluşur. Odcağın birine dolan hava basınçla pistonu iter ve diğer odacığa bağlı mil hareket geçerek dikey hareketi yataya çevirerek balatayı genleştirir. Balata; disk ya da kampanaya sürter ve fren gerçekleşir.

 Yük Ayar Valfleri
Araçtaki yükün dengesine göre sağ ya da sol taraftaki tekerlere havayı bırakarak savrulma ve devrilmeleri engeller. Aracın şasesine bağlı bir aygıt sayesinde aracı kullanandan bağımsız olarak çalışır.

Ya da bir başka ifade ile;

Günümüzde ağır sanayi araçlarının fazlalığı ve karayolu ulaşım aracı olarak otobüs ve benzeri araçların tercihi ile bu tip araçların teknolojiye ayak uydurarak gelişmekte olduğu görülmektedir.Özellikle bu tip araçların ağırlığının 10 tonun üzerinde olması sebebiyle araç karayolunda seyrederken yavaşlaması veya durması gerektiğinde minimum şoför kuvveti ile aracın durdurulması sağlanmalıdır.

Bu alanda ve şu an kullanılan bu sisteme HAVALI FREN SİSTEMİ adı verilir.Basınçlı hava fren sistemleri ünite veya sistem olarak 4 ayrı gruptan meydana gelir.Bunların birincisi Basınçlı hava besleme ünitesi, ikincisi Sürekli fren sistemi, üçüncüsü Ayak fren sistemi, dördüncüsü ise El freni ünitesinden meydana gelir. Şimdi bu 4 sistemi ayrı ayrı inceleyecek olursak;

1- Basınçlı hava besleme ünitesi: Bu sistem ana ünite olarak da geçer.Basınçlı havanın üretilip, yan üniteler tarafından kullanılmak üzere hazır duruma getirilen sistemdir.Ünite;

- Kompresör: Basınçlı hava üreten parçadır.

- Basınç regülatörü: Sistemdeki hava basıncının ayarlanmasını sağlayan parçadır.(7.3-8.1 bar)

- Antifriz pompası: Sıkışan ve ısınan havanın zamanla suya dönüştüğünde donmaması için antifriz eklenir.(alkolde ekleyenler vardır.)

- 4 devreli emniyet supabı: Ana ünitenin son ve en önemli parçasıdır.Basınçlı havanın ilgili yerlere birbirinden bağımsız olarak dağıtıldığı yerdir.4 devreli denmesinin sebebi ayak fren sistemine iki tane, el frenine bir tane ve sürekli fren sistemine bir tane hah göndermesidir.

2- Ayak fren ünitesi: Bu sistem üretilen basınçlı havanın şoför mahalindeki normal fren pedalı yardımıyla aracın frenlemesini sağlayan sistemdir.Sistem; hava tankı(iki adet), basınç uyarı ünitesi, iki devreli ayak fren supabı, fren regülatörü ve fren silindirlerinden oluşur.

3- El freni ünitesi: El freni sistemi düz ya da eğimli yollarda araç dururken sürücünün olmadığı durumlarda aracın sabit kalmasını sağlar.Ayrıca pnömatik ve hidrolik enerji kesildiği durumlarda bu fren sistemi bağımsız ve otomatik olarak çalışır.

Sistem: Tek yönlü supap, el freni supabı, role supabı ve birleşik fren silindirinden oluşur.

4- Sürekli fren ünitesi: Aracın tekerlekler üzerinden değil de hareket etmesini sağlayan motor ve aktarma organlarına etki ederek frenlemeyi sağlayan sistemdir. Sistem: Basma düğmeli supap ve çalışma silindirinden meydana gelir.Sistem egzoz mani foldu üzerindeki klapeden faydalanılarak motor devrinin yavaşlatılması ve aynı zamanda yakıt pompası tarafından yakıtın kesilmesiyle aracın frenlemesine yardımcı olunur.

Hidrolik fren sistemi ile Havalı fren sisteminin karşılaştırılması:

- Havalı fren sis. maliyeti yüksektir.Hidrolik frenlerin ise düşüktür.

- Havalı fren sis. minimum pedal Hidrolik fren sistemleri ise havalıya nazaran serttir.

- Havalı fren sis. max. frenleme sağlar.Hidrolik fren sistemleri de max. frenleme sağlar.

- Havalı fren sis. araç gücünden faydalanarak çalışır(kompresör). Hidrolik fren sistemlerinde ise böyle bir sakıncası yoktur.

Son Teknolojiler 
Havalı Fren sistemi bünyesinde hava üreten tüm araçlarda kullanılmaktadır. Aracın içinde bir kez üretilen hava fren dışındaki diğer mekanizmalarda da kullanılmaya başlanmıştır. Debriyaj sistemlerinde ağır servo şartları havalı servo valfleriyle hafiflemiştir. Böylece debriyajın hidrolikkısmının yanına bir de pnematik kısmı eklenmiş ve havalı debriyaj sistemi ortaya çıkmıştır.

Bunun yanı sıra araçta üretilen hava şu anda aynı zamanda süspansiyon sistemlerinde de kullanılmaktadır. Böylece Havalı Süspansiyon Sistemleri mekanik makas tipi süspansiyon sistemlerinin yerini almış bulunmaktadır. Bu sistem binak araçlarda kullanılan hava şarjlı amortisör sistemiyle karıştırılmamalıdır. Havalı Süspansiyon Sistemi'nin temel mantığı şase ile yük arasına içi hava dolu balonlar koyarak süspansiyonu sağlamaktır.

Bütün bunların yanı sıra ABS, EBS, TEBS gibi üst düzey sistemler de artık ağır vasıta araçlarda kullanılmaktadır. Hepsinden önemlisi basınç değişikliklerini not eden sensörler sayesinde yukarıda belirtilen tüm aparatlar hata raporlarını sürücü göstergesine iletmektedir. Bunun yanında fren diagnostik aletleri yardımıyla fren sistemindeki tüm aksamalar tek bir aletle ortaya çıkarılabilmektedir.

Havalı fren sistemlerinde kullanılan mevcut fren tablası sistemleri şunlardır:
Hava tahrikli kampana tipi S-kamlı frenler
Hava tahrikli kampana tipi kamalı frenler dublex
Hava tahrikli kampana tipi kamalı frenler simplex
Hava tahrikli kampana tipi Z-kamlı frenler

2009 yılında Türkiye' de faydalı model belgesi alınan (Belge no: TR 2009-06867 Y) ve  Hava tahrikli kampana tipi D-kam (dairesel kam) sistemli fren  olarak adlandırılan fren tablası sistemi Tübitak ar-ge desteği ile Dokuz Eylül Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü danışmanlığında geliştirilmiş ve denemeleri tamamlanmıştır.

D-Kam sisteminin avantajları şöyle sıralanabilir.
Mevcut fren sistemlerinde sık karşılaşılan balatanın kaçık aşınması durumu bu sistemle ortadan kalkmaktadır.
Fren balatasının kullanım ömrü uzamaktadır.
Sistemde dışarıdan hiçbir müdahale gerektirmeyen otomatik ayar mekanizması yer almaktadır.
Aracın fren kuvveti ile ilgili yapılan hesaplarda iç fren faktörü değeri C*, ideal değer olan 2.2 çıkmıştır.
Diğer sistemlere göre fren bakımı kolaydır, bakım süresi kısadır ve fren bakım maliyetleri düşüktür.
Tekerlek bakımında sık karşılaşılan bir sorun olan yiv yapma durumunda D-kam sisteminde yer alan mekanizma ile ayarlar düşürülerek tekerlek kolayca sökülebilmektedir.

Frenler
Araç frenleme teknolojileri