ABS PERFORMANSININ BELİRLENMESİNE YÖNELİK TEST METODOLOJİSİNİN GELİŞTİRİLMESİ

Transkript

1 5. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS 09), Mayıs 2009, Karabük, Türkiye ABS PERFORMANSININ BELİRLENMESİNE YÖNELİK TEST METODOLOJİSİNİN GELİŞTİRİLMESİ DEVELOPMENT OF TEST METHODOLOGY TO DETERMINE ABS (ANTI- LOCK BRAKE SYSTEM) PERFORMANCE Mesut DÜZGÜN a,* Duran ALTIPARMAK a a,* Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Otomotiv Anabilim Dalı Teknikokullar Ankara Türkiye, mduzgun@gazi.edu.tr, duranal@gazi.edu.tr Özet ABS performansını analiz edebilmek için frenleme basınç verilerinin düzgün bir şekle elde edilmesi gerekir. Yol şartlarında test verilerinin her zaman aynı şartlarda alınması çok zor bir durumdur. Farklı kontrol tekniklerine sahip taşıtlarda frenleme parametrelerinin değişimlerini incelerken verilerin aynı şartlarda elde edilmesi çok önemlidir. Özellikle farklı zemin şartları ve bölünmüş yol testleri ABS kontrol tekniğini inceleme açısından büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada laboratuar ortamında oluşturulan ve farklı şartların test edilebildiği bir sistem oluşturulmuştur. Bu sistem ile ABS donanımlı taşıtlarda basınç verileri alınarak analizler yapılmakta ve fren etkinliği bu veriler ışığında değerlendirilmektedir. Anahtar kelimeler: ABS, veri analizi, fren analizi, ABS kontrolü, test metodolojisi Abstract Brake pressure should be recorded appropriately to analysis ABS performance. It is very difficult situation to get test data at the same conditions every time in road conditions. It is very important to get data at the same conditions while investigating brake parameters change in vehicles having different control techniques. Especially different road conditions and divided road test have a big importance in investigating ABS control techniques. In the present study a system developed in the laboratory condition and tested different road conditions were prototyped. With this system analysis were conducted by getting data from the vehicles with ABS and brake performance were evaluated taking these data into account. Keywords: Anti-lock brake system, data analysis, brake analysis, ABS control, test methodology. 1. Giriş ABS fren sistemleri 1978 yılında Robert Bosch tarafından bulunmuş 1980 lerin başında birçok otomobil firması tarafından kullanılmıştır. Günümüzde kullanılan taşıtların birçoğu ve yeni üretilen taşıtların büyük bir bölümü ABS fren sistemi ile donatılmıştır [1]. ABS fren sistemi ani frenleme manevraları esnasında ve ani frenlemede taşıtın direksiyon hâkimiyetini sağlamasına yardım ederek taşıt güvenlik ve kontrolünün iyileştirilmesini sağlar. Taşıt ve üreticiye bağlı olarak değişik versiyonlar şeklinde kullanılan ABS fren sistemleri birçok yeni taşıtta standart, bazı taşıtlarda ise opsiyonel bir donanımdır. Bazı taşıtlarda arka tekerlekler ABS fren sistemi ile donatılmış iken (örnek olarak kamyonetler ve arazi taşıtlarında, spor kullanıma yönelik taşıtlarda) birçok taşıtta dört tekerlekte ABS fren sistemi kullanılmaktadır. Binek taşıtlarda bazı ABS fren sistemleri ön tekerleklerdeki frenleme torkunu birbirinden bağımsız olarak ayarlarken arka tekerleklerin frenleme torkunu birlikte ayarlamaktadır. Bazı sistemlerde her bir tekerlek için bu düzenleme bağımsız olarak gerçekleştirilmektedir. ABS fren sistemi ve fren merkezinin çalışma prensipleri ABS fren sisteminin frenleme hareketi ve taşıt dinamik hareketi üzerinde ki etkilerini yakından ilgilendirmektedir. Bir aracın değişik frenleme koşullarında nasıl bir performans sergileyeceği aşağıdaki hususlara göre önem arz etmektedir; Taşıt kararlılığı ve kararlılık kontrolü, Taşıt dinamik yapısı ve davranışları, Kazaların yeniden tasarlanması ve rekonstrüksiyon canlandırılması, Akıllı otoban sistemleri ve aktif güvenlik sistemlerinin kullanımı açısından Günümüzde binek ve ticari taşıtlarda frenleme esnasında kilitlenmiş bir tekerleğin fren karakteristiği ve fren performansına yönelik etkileri üzerine pek çok çalışma mevcutken ABS nin davranışlarının ve basınç kontrollerinin açıklanamayan yönleri, ABS nin frenleme parametreleri üzerindeki etkileri, test edilebilme metotları ile ilgili az sayıda çalışma bulunmaktadır. Clemens, 1998 model Ford Mustang SUT Cobra ile 7 farklı ultra yüksek performanslı lastikle ABS testleri yapmıştır. Testler 97 km/h hızla kuru ve ıslak beton zeminde yapılan frenlemeyi, kuru ve ıslak zeminde yanal ivmelenmelerin ölçümlerini içermektedir. Bu çalışma sonucunda bir lastik hariç tüm lastiklerin birbiriyle karşılaştırılabilir sürtünme karakteristiklerine sahip oldukları görülmüştür. Yedi lastikten bir tanesi kuru zeminde 97 km/h hızda diğerlerine göre iki kat bir mesafede durmuştur. Kuru zemindeki frenleme bozukluğunun sadece lastik kaynaklı olmasının olasılık dışı bir durum olduğu belirtilmiştir [2]. Binek taşıtlarda acil durum manevralarında ABS nin etkisiyle ilgili literatürde iyi açıklanmayan birçok konuda bulunmaktadır. Taşıt dinamik yapılarındaki değişiklikler ve kullanılan ABS kontrol algoritmalarındaki farklılıklar yapılan IATS 09, Karabük Üniversitesi, Karabük, Türkiye

2 çalışmaların sürekli incelenmesi gerekliliğini ortaya koymaktadır. Benzer şartlarda farklı kontrol tekniklerinin performans açısından değerlendirilmesi içinde özel test imkânlarının sağlanması gerekmektedir. Bu konuda yapılmış geniş kapsamlı çalışmalar bulunmamaktadır. ABS sistemli taşıtlarda bazı ABS sistemleri yüksek pedal kuvveti uygulanmasında yüksek performans sağlarken bazı ABS sistemleri de yeterli bir fren pedal kuvvetiyle daha iyi bir performans göstermektedir. Bunun sonucunda da Csere çalışmasında ABS sistemi ile pedal kuvveti arasında zayıf bir ilişki olduğu yönünde bazı yorumlar yaparak deneysel olarak bu konunun incelenmesi önerisinde bulunmuştur [3]. Adler doğrusal ve yanal kuvvet katsayılarıyla, fren kayma yüzdeleri arasındaki ilişkiyi tanımlayan bir çalışma ortaya koymuştur. Doğrusal ve yanal kuvvet katsayıları değişimleri daha çok, frenleme ve viraj dönüşlerinde değişimler göstermektedir. Frenlemenin olmaması durumunda tekerlek üzerinde fren kayma yüzdesi ve doğrusal kuvvet katsayısının değeri sıfırdır, yanal kuvvet katsayısı ise maksimumdur. Frenleme esnasındaki kayma yüzdesi taşıt hızı ile lastiğin çevresel hızı arasındaki farkın oranına eşittir. Tam bir yuvarlanmada fren kayma yüzdesi sıfırdır. Tam bir kaymada ise yani tekerleğin kilitlenmesi halinde fren kayma yüzdesi %100 dür. Doğrusal kuvvet katsayısı fren kaymasının artmasıyla yaklaşık %20 oranında artar, bu noktadan sonrada azalma eğilimine girdikten sonra kayma %100 e ulaşır. Frenleme kayması sıfırdan yükselmeye başladığı zaman yanal kuvvet katsayıları düşük seviyelere iner, ondan sonra kayma %20 yi aştığında tekrar yükselir ve %50 değerini bulur. % 100 fren kaymasında kayma değeri sıfır değerini bulur. Bunun gerçek şartlar altında taşıta uygulanabilirliği olmadığından ABS fren sisteminin farklı direksiyon manevralarında nasıl bir davranış göstereceği teorik olarak bilinemez. Bu tür sonuçları elde edebilmek ve yaklaşım geliştirebilmek amacı ile yol şartlarının ve test sistemlerinin özel olarak hazırlandığı testler yapılmalıdır [4]. Adler yaptığı çalışmada teorik olarak bu durumu incelerken sonuçta gerçek yol testlerinin yapılmasını önermiştir. Reed ve Keskin taşıt hızı ve ABS siz (kilitlenen fren sistemi) fren sisteminin ortalama sürtünme katsayısı arasında lineer bir ilişki saptamışlardır. Ortalama sürtünme katsayısı ve başlangıç (inital) başlangıç hızı taşıtın ilk olarak kilitlene tekerleği baz alınarak hesaplanır. Reed ve Keskin tarafından ortaya konulan veriler ABS siz taşıtlarda ortalama sürtünme katsayısının 16 km/h hızda 0,76 g ve 97 km/h hızda 0,55 g ye düşerek 16 km/h hız ile 97 km/h hız arasında %28 lik bir azalma olduğu ortaya koymaktadır. Reed ve Keskin tarafından taşıtın kinetik enerjisinin büyük bir kısmının ilk önce kilitlenen tekerleğe dağıtıldığı sonucuna da ulaşmışlardır. Onlar enerji dağıtımıyla tekerleğin kilitlenmesinden önceki taşıt hızı arasında üstel bir ilişki olduğunu da ortaya koymaktadır [5]. Aracın (initiol) başlangıç enerjisinin ani bir frenlemede 32 km/h hızda yaklaşık %48 inin kilitlenen tekerleğe gönderildiğini 97 km/h hızda ise bu değerin %20 ye indiğini göstermektedir. Warner ve arkadaşları artan taşıt hızıyla kayma sürtünmesindeki düşüşü gösteren genel bir hat ve tablo sunmuştur. Warner in ortaya koyduğu genel hat artan taşıt hızıyla kuru ve ıslak zemindeki kayma sürtünmesindeki düşüşü ve kayma sürtünmesinin tepe noktasını göstermektedir. Kuru zeminde 16 km/h hızda 0,93 g olan maksimum sürtünme 97 km/h hızda 0,81 g ye düşmektedir buda hızla arasında %13 lük bir sürtünme farkını ortaya koymaktadır [6]. Bu çalışmada literatürde bahsedilen çalışmalara paralel olarak benzer konular ele alınarak incelenmiştir. Ancak birçok çalışmada olduğu gibi ABS li frenlemelerde parametre incelemelerinde değişimlerin yorumlanabilmesi için, frenleme değişkenlerinin her test ortamında sabit tutulması gerekmektedir. Bu sebeple yol şartlarında gerekli kararlılığın sağlanamadığı durumlarda test sonuçlarını anlamlandırmak oldukça güç olmaktadır. Yukarıda bahsedilen güçlükler düşünülerek ABS li taşıtları test etmek amacı ile yol şartlarını simüle edebileceğimiz ve gerçek yol parametreleri ile sistem performansını inceleyebileceğimiz bir test düzeneği geliştirilmiştir. 2. Materyal Metod ABS li taşıtlar üzerinde kullanılan ABS donanım olarak aynı fakat birbirlerinden farklı kontrol tekniklerine sahip tir. ABS fren sistemlerinin laboratuar şartlarında testlerinin yapılabilmesi için bir test düzeneği tasarlanarak sistem test edilecek araca adapte edilmiştir. Testlerin yapılacağı araca test ekipmanları adapte edilerek monte edilmiş ve aracın laboratuarda test düzeneği vasıtası ile ABS sistemi aktif hale getirilerek frenleme verileri alınmıştır. Bağlantılar ve verilerin alınması için taşıt üzerinde mevcut bulunan ABS fren sistemi ekipmanlarından faydalanılmıştır. Taşıt üzerindeki test ekipmanlarından basınç, hız ve pedal kuvveti verileri alınarak frenleme ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Frenleme esnasındaki farklı yol şartları, yol simülasyon test düzeneği aracılığı ile uygulanarak bu durumlarda taşıttaki frenleme anında oluşan ABS kontrol değişimleri alınmıştır. Geliştirilen test cihazının taşıt üzerine bağlantısı Şekil 1 de görülmektedir. Şekil 1. Veri toplama kartı, elektrik motorları, hız sensörleri ve kontrol ünitesinin laboratuarda araca bağlantısı. 2.1 Yol simülasyon test sistemi Aracın tekerlek sensörlerinin bağlandığı ve ECU nin kullandığı verileri düzenleyen hız kontrol cihazları Şekil 2 de görülmektedir. Testler esnasında pratik ve kolay kullanım açısından kontrol cihazlarını sürücünün kendi kontrol etmesi amacı ile taşınabilir bir kontrol paneli

3 tasarlanmıştır. Tekerlekler arasındaki farklı hızları (kayma) kontrol cihazına önceden programlama ile cihazın hafızasına girerek bu kontrol panelindeki butonlara bu kayma değerleri kaydedilmektedir. Daha sonra taşıtın her bir tekerleği aynı hızda hareket ederken yani her tekerleğin devrini sağlayan elektrik motorları belirlenen taşıt hızında dönerken bu esnada frene basılarak kayma butonları ile istenilen tekerlek önceden belirlenen hıza düşürülmektedir. Bu hız değişiminde ivme ve minimum değerler ayrıca ayarlanabilmektedir. Değişen hız değeri ve ivme değişimi frenlenen tekerlekteki değişimleri simüle etmektedir. Burada hızın değişimi de aracın yavaşlama ivmesini veya ilgili tekerleğin açısal ivme değişimi olduğundan kontrol cihazları üzerinden bu değerlerde ayarlanarak her bir test için standart frenleme ivmeleri belirlenmektedir. Şekil 2. Yol simülasyon sistemi ve kayma kontrol paneli. çarktaki diş sayısı ile burada kullanılan diş sayısı aynıdır. Farklı olması durumunda hız kontrol cihazlarının aracın kontrol ünitesine gönderdiği hız sinyalleri ile gerçekte kendi hızı arasında bir fark oluşacaktır. Bu sebeple burada en çok dikkat edilmesi gereken hususlardan biriside diş sayılarının aynı olmasıdır. Bazı taşıtlarda indüktif sensörler yerine encoder sayıcılar veya hall-effect sensör kullanılmaktadır. Encoder sensörlerde ise test sistemine ayrıca bir encoder sayıcı devresi bağlanmalıdır. Testlerimizde kullandığımız aracın tekerleklerinin hepsinde indüktif sensörler kullanılmaktadır. 2.2 Basınç, pedal kuvveti ve tekerlek hız değişimleri ölçüm sistemi Yol simülatör sistemi ile aktif hale getirilen taşıt üzerindeki ABS sisteminin basınç, kuvvet ve hız verileri bilgisayar, veri kartı, basınç sensörleri ölçüm ünitesi ve kuvvet sensörleri ile oluşturulan bir ölçüm sistemi tarafından kontrol edilmektedir. ABS fren sisteminin kontrol ettiği sistem ve tekerlek basınçlarının ölçüm ünitesine aktarılması için hidrolik modülatördeki her bir tekerlek bağlantılarına ve sistem çıkışına birer dinamik basınç ölçüm sensörü bağlanmıştır. Cevap süreleri çok yüksek olan ve anlık değişimleri çok kısa sürede kaydedebileceğimiz basınç sensörleri bir basınç ünitesi yapılarak üzerine monte edilmiştir. Modülatörden sisteme gelen hidroliğin basıncı ölçüm ünitesinde ayrı ayrı kanallarda ölçülerek bilgisayar ünitesine gönderilmektedir (Şekil 4). Sistem taşıt üzerine Şekil 3 de görülen bağlantı şemasındaki hali ile bağlanmaktadır. Burada en önemli husus hız verilerinin ECU ne gönderilmesinde taşıtın kendi hız sensörleri kullanılmaktadır. Direnç veya çalışma değerleri açısından farklı sensörlerin sisteme bağlanması halinde ECU ne giden yanlış sinyaller sistemi yanıltacağı gibi sistemde ciddi tahribata da yol açabilmektedir. Hız kontrol cihazları 220V gerilim ile çalışırken kontrol paneli 12V ile çalışmaktadır. Hız sensörleri ise aracın kendi ECU si besleme gerilimi ile çalışmaktadır. Şekil 4. Hidrolik modülatör basınç ölçüm ünitesi ve bağlantıları. Sistemde basınç artışını sağlayan pedal kuvvet değişimleri bir pedal kuvvet sensörü (Şekil 5) ile ölçülerek veri kartına gönderilmektedir. Veri kartı üzerinden bilgisayarda hazırlanan yazılıma kaydedilen pedal kuvvetleri basınç değişimlerinin incelenmesi ve analizlerinde kullanılmaktadır. Şekil 3. Test sisteminin araca bağlantı devre şeması ve taşıt sensörlerinin test sistemine adaptasyonu. Sistemde indüktif sensörlerin kullanılmasından dolayı çelik malzemeden yapılmış dişli çark kullanılmıştır. Taşıtlarda poyra üzerinde veya aks mili üzerinde bulunan dişli Şekil 5. Veri toplama kartı, mobil bilgisayar, pedal kuvvet sensörü ve yazılım sistemi.

4 Her bir tekerlekteki hız değişimleri kontrol amaçlı aracın kendi sensörleri üzerine yapılan bağlantı konektörleri ile veri kartına aktarılarak bilgisayarda kontrol altına alınmaktadır. Tabi hız kontrol cihazlarının kontrolleri bizim isteğimiz dâhilinde önceden belirlediğimiz ivme değerlerinde gerçekleştiği için bu kaydedilen tekerlek hız verileri analizlerde kontrol amaçlı kullanılmaktadır (Şekil 6). Şekil 6. Tekerlek hız verilerinin ECU ne gönderildiği devre üzerine yerleştirilen bağlantı konektörü. 2.3 Test matrisi ve uygulanması Taşıt için önceden belirlenmiş test matrisi uygulanarak verileri bilgisayarda kayıt altına alınmıştır. Her bir matris testi için elde edilen veriler fren basıncı ve pedal kuvveti verilerine dönüştürülerek grafikleri oluşturulmuştur. Farklı frenleme durumları arasındaki farklılıkları görebilmek için Çizelge 1 deki matris uygulanmıştır. A, B, C, D olarak adlandırılan tekerleklerin birbirlerine göre hız farkları (kayma) değerleri üzerinden sistemde testler uygulanmıştır. Ön / arka, sağ / sol, Sağ; sol ön / sağ; sol arka ve her bir tekerleğin bağımsız tek kontrol edildiği matriste tekerleklerin frenleme esnasındaki basınç değişimlerinin birbirlerine göre değişimleri elde edilmektedir. 3. Tartışma Taşıt üzerine kurulan test sistemi ile Çizelge 1 de gösterilen test matrisinden temel testler gerçekleştirilmiştir. Laboratuar ortamında taşıt hareket halinde olmadan durağan halde iken aracın fren sistemi gerekli parametreler ECU ne gönderilerek aktif hale getirilmiştir. Düşük hız, düşük ivme ve düşük pedal kuvveti değişimlerinde ölçümler gerçekleştirilmiştir. 3.1 Test 1 Bu testte 100N pedal kuvveti, %15 kayma ve 5 m/s 2 ivme ile frenleme başlangıcındaki ve bitimindeki frenleme basınçlarının değişimleri Şekil 8 ve Şekil 9 da görülmektedir. Frenleme esnasında %15 kayma değeri ön tekerleklerde oluşturulmaktadır ve frenleme esnasında %15 lik kayma aynı anda meydana getirilmiştir. Çizelge 1. Test matrisi ve değişken parametreler. Şekil N pedal kuvveti, %15 kayma ve 5 m/s 2 ivme ile frenleme başlangıcındaki basınç değişimleri (Ön<Arka). Şekil 7 de ise taşıt üzerindeki tekerleklerin pozisyonları ve aracın hangi tekerleğinin sistemde nasıl tanımlandığı görülmektedir. Şekil 7. Taşıt tekerlek pozisyonları ve frenlenen tekerleklerin gösterimi (Sağ, sol/ ön, arka). Test aracı üzerindeki fren sistemi frenleme başlangıcında ön iki tekerleğin basınçlarını birlikte azaltırken buna bağlı olarak sistem basıncında da yükselme görülmektedir. Buna bağlı olarak ta arka tekerleklerde fren basıncının bir miktar artış eğilimi içerisinde olduğu da görülmektedir. Ön tekerlekler arasındaki çok küçük basınç farklılıkları test sisteminde kullanılan hidrolik bağlantılardaki dirsek ve hortum bağlantılarındaki dönüşlerden kaynaklanmaktadır. Çok kısa süre içerisinde değişim sergileyen basınç değerleri dirsek kullanılan bağlantılarda çok azda olsa daha sonra değişim göstermektedir. Yani dirseklerdeki dönüşler basınç değişimlerinin zamanını etkilemektedir. Taşıt üzerinde fren borularında dirsek yapılmamasının ve tekerleklere göre hortumların mesafeleri bu durumdan dolayı önem arz etmektedir. Frenleme başlangıcında kademeli olarak 3-4 aşamada basınç değeri sıfıra düşürülürken basıncın yükselmesi durumunda yani frenlemenin ortadan kalkması durumunda tekerlekte fren

5 pedal kuvveti değerine bağlı olarak tekrar fren basıncının önceki değerine yükselmesi daha çabuk gerçekleşmektedir. Ayrıca fren basınç yükselme işlemi basıncın düşürülme işlemindeki gibi aşamalı olarak yükseltilmemektedir. Daha kısa sürede sürekli yükselen bir eğilim ile artırılmaktadır. Bu esnada sistem basıncı ve arka tekerlek basınçlarında azalma ve frenleme başlangıç değerlerine geldiği gözlemlenmektedir. 3.2 Test 2 100N pedal kuvveti, %15 kayma ve 5m/s 2 ivme sol ön ve sol arka taraftaki tekerleklerin frenleme başlangıcındaki ve bitimindeki frenleme basınçlarının değişimleri Şekil 11 ve Şekil 12 de görülmektedir. Frenleme esnasında %15 kayma değeri ön sol ve arka sol tekerleklerde oluşturulmaktadır. Şekil N pedal kuvveti, %15 kayma ve 5 m/s 2 ivme ile frenleme bitimindeki basınç değişimleri (Ön<Arka). Fren pedal kuvveti değişimi incelenecek olursa ABS nin devreye girmesi ile pedal kuvvetinde bir artış görülmektedir. Bu artış ABS modülatörüne bağlı çalışan elektrik pompasının ön tekerleklerdeki basıncı düşürmek için devreye girmesi ile aynı anda başlamaktadır. Bunun en önemli sebebi bu tekerleklerden boşaltılan hidrolik geri dönüş hattı üzerinden sisteme yani fren ana merkez ünitesine gönderilmektedir. Bu durumdaki basınç değişimi sürücünün pedalda titreşim hissetmesi şeklinde kendini göstermektedir. İşte bu titreşimlerin ve pompanın hidroliği geri göndermesi ile pedalda oluşan itme kuvveti pedala bağlı kuvvet sensörü ile tespit edilebilmektedir. Basınç yükselme safhasında yani frenleme bitiminde, hidrolik basıncının artması ve pompanın devre dışı kalması ile pedalda oluşan geri yönlü kuvvet ortadan kalkmaktadır. Pedal kuvvet grafiğinde 5. saniyede bu değişim gözlemlenebilmektedir. Şekil N pedal kuvveti, %15 kayma ve 5 m/s 2 ivme ile frenleme başlangıcındaki basınç değişimleri. (Sol ön, arka< Sağ ön, arka). Sol ön ve sol arka tekerleklerde meydana getirilen kayma sonucunda test aracı üzerindeki ECU si hidrolik modülatördeki her iki arka tekerlekteki frenleme basınçlarını düşürmektedir. Sol ön tekerlekte arka tekerleklerdeki basınç değeri sıfıra düşene kadar hiçbir müdahalede bulunmamaktadır. Arka tekerleklerdeki basınçların sıfıra düşmesini müteakip ön tekerleklerde frenleme basıncını çok ani bir şekilde azaltıp artırmaktadır. Buna bağlı olarak sistem basıncında da bu esnada değişimler görülmektedir. Test 1 deki basınç düşürme safhasında diğer tekerleklerde ve sistemde basınç değişimi olmasına karşın burada arka tekerleklerin basınçları 2,5 s de sıfıra düşürüldükten sonra sisteme ve diğer tekerleklere müdahale edilmektedir. Şekil 10. %15 kayma ve 5 m/s 2 ivme ile frenlemede 100 N pedal kuvveti değişimi. (Ön<Arka). Şekil N pedal kuvveti, %15 kayma ve 5 m/s 2 ivme ile frenleme bitimindeki basınç değişimleri. (Sol ön, arka< Sağ ön, arka).

6 Arka tekerleklerin her ikisinin birden kontrol edilmesi ise arka tekerleklerde kullanılan kontrol sisteminin birlikte olduğunu göstermektedir. Frenleme işleminin bitmesinde ise pedal kuvveti ortadan kaldırılana kadar fren basınçları sıfıra düşürülmüş tekerleklerde hiçbir fren basınç artışı gözlemlenmemektedir. Fren basıncı düşürülme aşamasında fren pedal kuvvetinde azalma meydana gelmektedir. Test 1 deki fren basıncı düşürülme safhasında sisteme geri gönderilen hidrolikten dolayı pedal kuvvetinde artış olmaktaydı. Burada ise sistemde arka tekerleklerin basınçları sıfır değerine ulaşana kadar hiçbir basınç değişimi görülmemektedir. Bundan dolayı sadece arka tekerleklerin basınçları düşürülünce fren pedalı üzerindeki uygulanan kuvvetinde de ani bir düşüş görülmektedir. Aslında burada fren pedalında bir kuvvet azalmasından ziyade basınç düştüğü için pedalda bir miktar daha hareket olmaktadır. Bu esnada pedal üzerindeki kuvvet bir miktar azalmaktadır (Şekil 13). Şekil N pedal kuvveti, %15 kayma ve 5 m/s 2 ivme ile frenleme başlangıcındaki basınç değişimleri. (Sol ön; Sağ arka< Sol arka; Sağ ön). Şekil 13. %15 kayma ve 5 m/s 2 ivme ile frenlemede 100 N pedal kuvveti değişimi. (Sol ön, arka< Sağ ön, arka). 3.3 Test 3 Bu testte Test 2 ile aynı sonuçlar ve benzer kontroller gözlemlenmiştir (Şekil 14). Pedal kuvveti değişimleri ise Test 2 ile yine benzer değişimler sergilemektedir. Şekil 16 da 5. saniyede gözlemlenen pedal kuvvetindeki düşüş sistemden değil tamamen kullanıcıdan kaynaklı bir değişimdir. Şekil 15. ABS 100 N pedal kuvveti, %15 kayma ve 5 m/s 2 ivme ile frenleme bitimindeki basınç değişimleri. (Sol ön; Sağ arka< Sol arka; Sağ ön). Bazı çalışmalarda sabit pedal kuvveti uygulama sistemleri kullanılmaktadır. Burada ise serbest hareket yapan bir pedal ve üzerinde kuvvet ölçümü yapan bir sensör bulunmaktadır. Bunun sebebi ise ABS nin etkin olması durumunda pedalda meydana gelen değişimleri de gözlemleyebilmektir. Bu sebeple sabit pedal kuvveti sistemi kullanılmamıştır. Sürücüden kaynaklı hata payı çok düşük olduğundan dolayı sistemden kaynaklı değişimler kendisini daha net göstermektedir.

7 Şekil 16. %15 kayma ve 5 m/s 2 ivme ile frenlemede 100 N pedal kuvveti değişimi. (Sol ön; Sağ arka< Sol arka; Sağ ön). 3.4 Test 4-5 Test 4-5 ön tekerleklerin ayrı ayrı kayma değerlerinin artırılarak tek kontrollerinin gözlemlendiği testlerdir. Burada ön sol ve ön sağ tekerleklerin %15 kayma değerinde nasıl kontrol edildikleri Şekil 17 ve Şekil 18 de görülmektedir. Ön tekerleklerde kaymanın meydana gelmesi ile ECU si o tekerlekteki basıncın düşürülerek kontrol edilmesini sağlamaktadır. Hidrolik modülatördeki solenoid valfler ile kayan tekerlek kontrol edilerek o tekerleğin basıncı düşürülmektedir. Çok ani bir şekilde büyük basınç değişimleri gözlemlenmektedir. Ön tekerleklerin birlikte kayması durumunda tekerlek basınçları paralel bir şekilde kademeli düşürülürken tek tekerleğin kilitlenmesi veya kayma değerinin artması durumunda sistem çok ani cevap vermektedir. Bunun en önemli sebeplerinden birisi manevra tekerleklerinde sadece bir tekerleğin kilitlenme eğilimi içerisinde olması veya kilitlenmesi taşıt güvenliğini tehlikeye düşürmektedir. Ön tekerlekteki basınç düşmesine paralel olarak sistem basıncında da ani bir yükselme görülmektedir. Şekil N pedal kuvveti, %15 kayma ve 5 m/s 2 ivme ile frenleme başlangıcındaki basınç değişimleri. (Sağ ön< Sağ arka; Sol arka; Sol ön). Tekerlekte kaymanın ortadan kalması durumunda tekrara tekerlek basıncı ve sistem basıncı Şekil 19 daki gibi eski değerlerine ulaşmaktadır. Şekil N pedal kuvveti, %15 kayma ve 5 m/s 2 ivme ile frenleme bitimindeki basınç değişimleri. (Sol ön< Sağ arka; Sol arka; Sağ ön). Şekil N pedal kuvveti, %15 kayma ve 5 m/s 2 ivme ile frenleme başlangıcındaki basınç değişimleri. (Sol ön< Sağ arka; Sol arka; Sağ ön). Şekil 20. %15 kayma ve 5 m/s 2 ivme ile frenlemede 100 N pedal kuvveti değişimi. (Sol ön< Sağ arka; Sol arka; Sağ ön).

8 3.5 Test 6-7 Arka tekerleklerin müstakil kayma kontrollerinde ise yine her iki tekerleğin birlikte kontrol edildiği ve değişimlerinin Test 2 deki duruma benzer bir şekilde değiştiği görülmektedir (Şekil 21). Sol veya sağ herhangi bir tekerleğin tek başına kayma değerinin artması sonucunda kontrol ünitesi modülatördeki her iki tekerleğin solenoid valflerinide kontrol etmektedir. Yani taşıtta arka tekerlekler hiçbir zaman tek başına kontrol edilmemektedir. Şekil 23. %15 kayma ve 5 m/s 2 ivme ile frenlemede 100 N pedal kuvveti değişimi. (Sol arka< Sağ arka; Sol ön; Sağ ön). 4. Sonuç Şekil N pedal kuvveti, %15 kayma ve 5 m/s 2 ivme ile frenleme başlangıcındaki basınç değişimleri. (Sol arka< Sağ arka; Sol ön; Sağ ön). Yapılan örnek testlerin sonuçları detaylı incelendiği taktirde bu test aracı için ön tekerleklerde daha hassa bir kontrol yapıldığı söylenebilir. Bunun sebeplerinden bir tanesi taşıtın frenleme esnasında ön tekerleklerdeki manevra kabiliyetinin kaybolmaması denilebilir. Ayrıca ön tekerleklerde panik frenlemelerde kilitlenme veya kayma daha fazla olabileceği için ön tekerleklerde serbest bir kontrol yani birbirlerinden bağımsız bir kontrol yolu izlenmiştir.arka tekerleklerin kayma kontrolü açısından birlikte kontrol edilmesi taşıtın savrulma riskinin en aza indirilmesi diyebiliriz. Frenleme esnasında arkadaki yük değişiminin fazla olması arka tekerleklerin select-low diye adlandırdığımız düşük hassasiyetli kontrol (birlikte kayma başlangıcında ilk kaymaya başlayan tekerleğe göre kontrol) tekniğine göre kontrol edildiğini göstermektedir. Teşekkür Bu çalışmada kullanılan ekipman ve test sistemleri Gazi Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Biriminin 07/ kodlu Binek taşıtlarda kullanılan ABS (Anti-lock brake system) fren sisteminin yol şartlarında taşıt güvenliğine etkilerinin araştırılması konulu projesinden temin edilmiştir. Çalışmamızda yardım ve desteklerini esirgemeyen Gazi Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimine teşekkürlerimizi sunarız. Şekil N pedal kuvveti, %15 kayma ve 5 m/s 2 ivme ile frenleme bitimindeki basınç değişimleri. (Sol arka< Sağ arka; Sol ön; Sağ ön). Pedal kuvveti değişimi de incelenecek olursa yine Test 2 deki sonucun aynı meydana gelmektedir.buradan anlaşılacağı üzere bu test aracı için ABS kontrol ünitesi (ECU) önler için birbirinden bağımsız arkalar için bağıl bir kontrol metodu uygulanmaktadır. Kaynaklar [1] Bauer, H., Automotive Handbook 4th Edition, Robert Bosch GmbH, Editor in Chief, Warrandale PA, 335 (1996). [2] Clemens, K., April, Automobile Magazine, 14 (1): (1999). [3] Csere, C., June, Car and Driver, 35 (12): (1990). [4] Adler, U., Braking Systems for Passenger Cars, Robert Bosch GmbH, Editor in Chief, Warrandale PA, 5 (1989). [5] Reed, W.S. and Keskin, A.T., Vehicular Deceleration and its Relationship to Friction, Society of Automotive Engineers SAE, (890736): (1989) [6] Warner, C.Y., Smith, G.C., James, M.B., and Germane, G.J., Friction Applications in Accident Reconstruction, Society of Automotive Engineers SAE, (830612): (1983).