MARMARA ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ

Transkript

1 MARMARA ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ TEKERLEK GEOMETRİSİ/HİZALAMASI (TEKERLEK DÜZEN AYARI) Wheel Alignment Camber Caster Steering Axle Inclination Toe Abdullah DEMİR, Yrd. Doç. Dr.

2 Suspension Kinematics Suspension kinematics determine the spatial movement of the wheels during jounce/rebound (compression/extension) and steering. The number of kinematic points and their locations relative to one another are determined by the chosen suspension configuration. The positions of the kinematic points relative to the rest of the vehicle are specified by vehicle dimensions such as track width, wheelbase, and the size of the wheels and tires. In order to calculate some suspension parameters such as anti-dive, anti-squat, etc., the following vehicle parameters are also required: position of the center of gravity, axle weights, axle loads, brake force distribution, and propulsion power distribution for all-wheel-drive vehicles. Kaynak: Chassis Handbook, Vehicle coordinate system as defined by ISO 8855 / DIN 70000

3 Kinematik test: Kinematik davranışı araştırmak için, aks rijit olarak test tezgahına bağlanır ve tekerler hem birlikte (paralel tekerlek hareketi) hem de ayrı olarak (zıt tekerlek hareketi) sıkışma ve geri tekme hareketi (compression and rebound travel) vasıtasıyla hareket ettirilir. Bu hareket esnasında toe, kamber, teker merkez deplasmanı belirlenir. Elastokinematik davranış: Her bir aksın elastokinematik davranışı, taşıtın tüm kullanım ve dinamik davranışı üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Temel elastokinematik parametreler; toe, kamber, kaster ve teker merkez deplasmanı gibi düzen geometrisi parametrelerini içerir. Elastokinematik test: Elastokinematik davranışı araştırmak için, aks rijit olarak test tezgahına bağlanır ve lastik temas alanları boylamsal ve yanal kuvvetlere tabi tutulur. Neticede toe, kamber, teker merkez deplasmanı kaydedilir. Bu testin yapılması hem gerçek hem de sanal olabilmektedir.

4 Aks Açıklığı Wheelbase L (Radstand, empattement): A vehicle with a longer wheelbase features: more room for passengers improved ride comfort improved safety A vehicle with a shorter wheelbase features: better maneuverability (cornering, parking) lower costs and lower weight Typical wheelbase values: 2100 to 3500 mm, with an average of 2500 mm Ratio of wheelbase to vehicle length: 0.6 ±0.07 General recommendation: The wheelbase should be as long as possible. Bernd Heißing Metin Ersoy (Eds.); Chassis Handbook - Fundamentals, Driving Dynamics, Components, Mechatronics, Perspectives With 970 figures and 75 tables; 1st Edition 2011

5 İz Genişliği Track width T (Spurweite, ecartement des roués): The distance in the yz plane between the centers of tire contact on a single axle. Wide track width results in: Better driving behavior Reduced vehicle roll Improved design aesthetics Narrow track width has following disadvantages: Less stability Increased vehicle roll Less room for passengers and powertrain Typical values are: 1210 to 1600 mm Ratio of track width to vehicle width: 0.8 to 0.86 Note: Track width can be different for the front and rear axles. Bernd Heißing Metin Ersoy (Eds.); Chassis Handbook - Fundamentals, Driving Dynamics, Components, Mechatronics, Perspectives With 970 figures and 75 tables; 1st Edition 2011

6 Ağırlık Merkezi Vehicle center of gravity CG (Schwerpunktlage, position du centre de gravite) The imaginary point at which the vehicle s entire mass can be concentrated. A low center of gravity results in: Good handling and driving safety Reduced vehicle pitch and roll Reduced wheel load fluctuations on inclined surface A high center of gravity results in: Increased rear axle load on inclined surfaces. Typical values: 1000 to 1750 mm behind the front axle 300 to 750 mm above the road surface. Note: The position of the center of gravity varies with vehicle loading. Bernd Heißing Metin Ersoy (Eds.); Chassis Handbook - Fundamentals, Driving Dynamics, Components, Mechatronics, Perspectives With 970 figures and 75 tables; 1st Edition 2011

7 Yük Dağılımı Axle-load Distribution (Achslastverteilung) The ratio of the distance in the x-direction between the center of gravity and the front and rear axles. Typical values in vehicle neutral position: 44:56 to 56:44. Note: Front-wheel-drive vehicles have more weight on the front axle than on the rear axle. Desired load distribution: close to 50:50. The goal of the kinematic layout is to locate all of the kinematic points (also known as hardpoints) so that all of the suspension s requirements are satisfied. After the locations of the kinematic points are determined, the lengths of the links can be defined. The package sizes and cross-sections of the links, however, must still be determined. Bernd Heißing Metin Ersoy (Eds.); Chassis Handbook - Fundamentals, Driving Dynamics, Components, Mechatronics, Perspectives With 970 figures and 75 tables; 1st Edition 2011

8 Süspansiyon Kollarının Hareketleri Süspansiyon kolları, hareketlerini temel üç açı üzerinde yapar: Uzunlamasına Yana Yukarıya. Bu açıları süspansiyonun hareketleri ve tekerleğin yere basış şekli belirler. Her otomobilin süspansiyon geometrisi, tasarım aşamasında belirlenir. Bu geometrinin temelinde süspansiyon parçalarının (rotlar, rotiller, salıncak kolları, amortisörler, arkadan itişli araçlarda diferansiyel kovanı gibi) birbirleriyle yaptıkları açılar yatar. Bu açıların bozulması durumunda, sürüş konforu ve güvenliği bozulur. Bu açılar dört başlıkta toplanır: Kaster Kamber Toe King pim

9 Tekerlek Düzen Ayarı Toyota, ProTeknisyen -Saşi

10 Toyota, ProTeknisyen -Saşi

11 Kamber Açısı Pozitif düşme kuvvetleri, tekerlekleri sürekli olarak tekerlek rulmanına (yani rulman boşluğunu azaltırlar) ve bununla birlikte araca karşı bastırır. Bu düşme, ön aksta direksiyon dönme yarı çapını düşürür ve bu sayede manevrayı kolaylaştırır, zararlı kuvvetleri uzak tutar. Arka tekerleklerde negatif kamber açısı, aracın viraj sürüşünde yan stabilitesini iyileştirir. Düşük pozitif kamber açısı hemen hemen tüm araçların ön akslarında bulunabilir. Lastikler, hafifçe kavisli yol üzerinde neredeyse dik olarak döner. Bu sayede tekerlek aşınmasının eşit olması ve sonuçta oransız bir şekilde aşınma önlenir.

12 Kamber Açısı Kamber açısının yanlış ayarlanması durumunda, lastikler orta bölümün dışında güçlü aşınmaya maruz kalır. Kamber açısının çok düşük olması durumunda iç sırtta, kamber açısının çok büyük olması durumunda dış sırtta, lastiğin tüm yan kılavuz kuvveti viraj sürüşü sırasında azalacağı için, pozitif kamber açısı istenildiği gibi büyütülemez.

14 Eski model otomobillerde ön aksın dayanıklılığını artırmak için tekerleklere pozitif kamber verilirdi. Bu aynı zamanda lastiğin dik açılarla yol yüzeyine temasını sağlayarak lastik aşıntısını önlemek için yapılırdı. Zira yolun ortası, kenarlara göre daha yüksekti. Modern otomobillerde, süspansiyon ve akslar geçmişteki modellerden daha sağlamdır ve yol yüzeyleri düzgündür, bu yüzden pozitif kambere daha az ihtiyaç duyulur. Bunun sonucunda, lastikler sıfıra yakın kamber değerlerine ayarlanabilmektedir (ve bazı araçlar sıfır kamberlidir). Hatta, binek otomobillerde dönüş performansını daha geliştirmek için, negatif kamber sıklıkla görülen bir uygulamadır. Önemli Not: Tekerleklere aşırı negatif kamber uygulanırsa lastiklerin iç kenarları daha çabuk aşınır. Tekerleklere aşırı pozitif kamber uygulanırsa da lastiklerin dış kenarları daha çabuk aşınır. Toyota, ProTeknisyen -Saşi

15 Kamber İtmesi Kamberli bir lastiğe dikey bir yük uygulandığında, kuvvet yatay yönde türetilir. Bu kuvvete kamber itmesi adı verilir ve negatif kamberde aracın içine doğru, pozitif kamberde ise aracın dışına doğru işler. Viraj alma esnasında, araç dışa doğru yaslandığı için lastik kamberi daha çok pozitifleşir, bu durum aracın içine doğru olan kamber itmesini azaltacağı için viraj alma kuvvetini de azaltır. Lastiklere uygulanan negatif kamber, viraj alma esnasında pozitif kambere baskın çıkarak, uygun viraj alma kuvvetinin muhafaza edilmesini sağlar. Toyota, ProTeknisyen -Saşi

16 Toyota, ProTeknisyen -Saşi Negatif kamber Pozitif kamber

17 Viraj Alma Esnasında Kamber Viraj anında oluşan merkezkaç kuvveti süspansiyon yaylarını da etkileyerek kamberin değişmesine neden olur. Önemli Açıklama: Viraj alma esnasında daima merkezkaç kuvveti ortaya çıkar ve bu kuvvet sürücünün istememesine rağmen aracı daha büyük bir kavisle dönmeye zorlar. Bu durumu dengelemek için araç yeterli bir zıt kuvvet ki buna merkeze yaklaştırıcı kuvvet denir üretebilmelidir. Bu kuvveti, lastik ile yol yüzeyi arasındaki sürtünme sonucu oluşan lastik deformasyonu ve lastik dişlerinin yanal kayma neticesinde oluşturduğu direnç meydana getirir. Buna viraj alma kuvveti de denir. Toyota, ProTeknisyen - Saşi

18 Sıfır kamber Sıfır kamber uygulanmasının ana sebebi, lastiklerin dengesiz aşıntılarını engellemek içindir. Eğer tekerleklere eksi veya artı kamber verilirse, tekerleğin dönüşü esnasında lastiklerin iç ve dış tarafında dönüş yarıçaplarında farklılık meydana gelecektir. Ancak lastiklerin dönme hızı iç ve dış tarafta aynı olacaktır. Bunun sonucunda lastiğin bir tarafı yol yüzeyinde patinaj çekerek diğer tarafla birlikte dönmeye çalışacak ve bu da lastiğin bir tarafının düzensiz aşınmasına sebep olacaktır. Sıfır kamber bu problemi önler. Toyota, ProTeknisyen - Saşi

19 Pozitif kamber Toyota, ProTeknisyen -Saşi

20 Toyota, ProTeknisyen - Saşi

21 Reading Text Camber

22 Camber The camber is the vertical inward or outward tilt of wheels and tyres. It helps prevent uneven tyre wear on the outer or inner tread. It loads the larger inner wheel bearing. It aids steering by putting weight on inner of spindle. Positive camber - top of wheels tilt outward. Negative camber - top of wheels tilt inward. Kaynak: Wheel Alignment, ClassAct SRS, learn.hackney.ac.uk, Erişim Tarihi: 10/04/2014.

23 Camber The more camber you have, the more the load is placed on the outside of the tire. Excessive positive or negative camber can cause tire wear on the edges Kaynak: Wheel Alignment, Specialty Products Company, nttc.columbiabasin.edu, Erişim Tarihi: 10/04/2014.

24 Camber Camber can cause a car to pull to one side Effects of Camber Tire wearing angle Directional control angle Pull towards the side with more positive camber Excessive Camber Accelerates bearing wear Load is not evenly set on bearings. Positive wears the inner bearing Negative wears the outer bearing Kaynak: Wheel Alignment, Specialty Products Company, nttc.columbiabasin.edu, Erişim Tarihi: 10/04/2014.

25 Influences on Camber Uneven Loading Body roll during turns Road Crown Rough road surfaces Suspension Wear Suspension Damage Tire size Caster Faster cornering wears out edges of tires!!!! Camber Camber can be set unevenly to counter act for road crown pull. Cross Camber should never exceed ½ degree Camber will pull to the most positive side Camber Roll Caster angle may produce a change in the camber angle when the wheels are turned Kaynak: Wheel Alignment, Specialty Products Company, nttc.columbiabasin.edu, Erişim Tarihi: 10/04/2014.

26 Kaster Açısı ve Kaster İzi Direksiyon ekseni yandan bakıldığında normal olarak dikey ile bir açı yapar. Dikey eksen ile direksiyon ekseni arasındaki bu açıya Kaster açısı denir. Dikeyden geriye doğru eğime (+) pozitif kaster, ileriye doğru eğime (-) negatif kaster denir. Genellikle pozitif kaster kullanılır. Çünkü pozitif kaster düz sürüş hakimiyetini ve dönüş sonrası tekerleğin kendi düz konumuna geri dönmesini iyileştirmede en etkin olanıdır. Toyota, ProTeknisyen - Saşi

27 Kaster Açısı ve Kaster İzi Direksiyon ekseni ve zeminin kesiştiği nokta ile lastiğin zemin ile temas ettiği nokta arası mesafeye kaster izi adı verilir. Büyük açılı pozitif kaster, kaster izini arttırdığı gibi direksiyon simidini kendi doğal konumuna döndüren kuvveti de arttırır, ancak aynı zamanda direksiyon kuvvetini de arttırır. Büyük kaster açısı, yüksek araç hızlarında yön stabilitesi etkisi oluşturur. Düşük hızlarda, direksiyon kuvvetleri artacağı için büyük kaster açısı gerçek bir dezavantajdır. Önemli: Eğer tekerleklere aşırı pozitif kaster verilirse, aracın doğrusal kararlılığı daha iyi hale gelirken viraj alma becerisi zayıflar. Toyota, ProTeknisyen - Saşi

28 Kaster Açısı Bağlı Doğrusal Kararlılık Toyota, ProTeknisyen - Saşi

30 Doğrusal Kararlılık ve Tekerleğin Toplaması Toyota, ProTeknisyen - Saşi

31 Nachlauf ve Vorlauf Geometrisi Genel olarak, doğrusal kararlılık kaster açısının artması ile iyileştirilir. Fakat bu da kaster itmesini artırdığından, büyük bir direksiyon eforu gerektirir. Ancak, direksiyon eksenini tekerleğin önüne veya arkasına kaçırarak, kaster itmesini artırmaksızın kaster açısı artırılabilir. Nachlauf geometrisi, direksiyon ekseninin tekerlek merkezinin önüne doğru ayarlanmasıyla kaster izinin artırılmasına olanak sağlar. Vorlauf geometrisi, direksiyon ekseninin tekerlek merkezinin arkasına doğru ayarlanmasıyla kaster izinin azaltılmasına olanak sağlar. Araçlarda Nachlauf ve Vorlauf geometrisi kullanılarak çeşitli ayarlar yapılmaktadır. Toyota, ProTeknisyen - Saşi

33 Reading Text Caster

34 Alignment Principles - Caster There are two types of caster: negative and positive. Positive caster - a bicycle front wheel. Front forks tilt to the rear wheel centre is in front of the mount point. Negative caster - a shopping trolley. Wheel mount tilts to the front wheel centre trails behind the mount point. Kaynak: Wheel Alignment, ClassAct SRS, learn.hackney.ac.uk, Erişim Tarihi: 10/04/2014.

35 Caster A steering knuckle can be set up with positive or negative caster. Steering knuckle tilts to the rear for positive caster. Wheels resist turning and return to straight ahead. Steering knuckle tilts to the front for negative caster. Wheels turn more easily but follow road imperfections. The caster is measured in degrees from the vertical. Positive caster is normally used with power steering and negative caster is more common on manual steering. Front

36 Direksiyon Ekseni Eğimi Toyota, ProTeknisyen - Saşi

38 Toyota, ProTeknisyen -Saşi 2. Direksiyon tepkisinin azaltılması ve bir tarafa çekme

41 Reading Text: Swivel Axis / Kingpin Inclination This is the vertical axis of the wheel mount. It is generally an inward tilt. It aids directional stability. On some vehicles, small adjustments are possible.

42 Toe Açısı (Toe-in ve Toe-out) Toyota, ProTeknisyen - Saşi

45 Toe Açısının Rolü Toyota, ProTeknisyen -Saşi

46 Reading Text: Toe Setting the correct toe is critical for even tyre wear. Toe-in - the wheels point inward. A small toe-in can compensate for the effect of rear-wheel drive. Toe-out - the wheels point away from each other. A small toe-out is normally required by front-wheel drive vehicles. Zero toe - required when the vehicle is moving. This causes less tyre wear (scuffing or feathering).

47 Dönme Yarıçapı Vehicle clearance radius RV (Wendekreis, cercle de braquage) At full steering lock, the radius of the path traveled by the outermost part of the vehicle. Turning radius RW (Spurkreis) At full steering lock, the radius of the path traveled by the outer wheel s contact patch. A smaller turning radius improves a vehicle s maneuverability. A small turning radius is achieved by combining a small wheelbase with a large maximum steering angle. Typical values in vehicle neutral position: 10 to 12 m, dependent on wheelbase Ratio of turning radius to wheelbase: 4.0 to 4.2 Bernd Heißing Metin Ersoy (Eds.); Chassis Handbook - Fundamentals, Driving Dynamics, Components, Mechatronics, Perspectives With 970 figures and 75 tables; 1st Edition 2011

48 Dönme Yarıçapı Sağ ve sol tekerleklerin dönme açısı aynı olduğunda (alt bağlantı kolu araç merkez hattına paralel) Toyota, ProTeknisyen -Saşi

49 Dönme Yarıçapı Sağ ve sol tekerleklerin dönme açısı aynı olduğunda (alt bağlantı kolu araç merkez hattına paralel) Toyota, ProTeknisyen -Saşi

50 Dönme Yarıçapı Sağ ve sol tekerleklerin dönüş açılar ayarlandığında (alt bağlantı kolu araç merkez hattına paralel değil) Toyota, ProTeknisyen -Saşi

51 Dönme Yarıçapı Sağ ve sol tekerleklerin dönüş açıları ayarlandığında (alt bağlantı kolu araç merkez hattına paralel değil) Toyota, ProTeknisyen -Saşi

52 Dönme Yarıçapı Toyota, ProTeknisyen -Saşi

53 Reading Text: Turning Radius (Ackerman Principle) The inside wheel turns on tighter radius than the outer wheel. The steering system design compensates for this. It sets for toe-out on turns. Any errors are normally due to bent or damaged components.

54 ÖZET... Kaster açışı, araca yandan bakıldığında dingilin tekerlek düşey ekseniyle yaptığı açıdır. Bu açının normalden farklı olması aracın yolda gezinmesine, düzensiz ve çabuk aşınmalara sebep olur. Kamber açısı lastiklerin dik eksende içe ya da dışa doğru yaptıkları açıdır. Daha farklı bir anlatımla aynı dingildeki lastiklerin tabanlarının birbirine yakın ya da uzak olması kamber açışı adını alır. Lastik tabanlarının birbirlerine yakın olması (pozitif kamber) lastik tabanını dış kenarlarının çabuk aşınmasına ve virajlarda lastiğin aracın altına doğru katlanmasına ve aracın kaymasına sebep olur. Tabanların birbirinden uzak olması (negatif kamber) yani üst kısımların birbirine yakın olmasıysa lastik tabanının iç kısmının aşınmasına sebep olur. Toe açışı paralel eksende lastiklerin ön ya da arka kısımlarının birbirlerine yakın olmasıdır. Eğer lastiklerin ön kısımları birbirine yakınsa, buna toe-in denir ve lastik tabanının iç kısmında aşınmalara sebep olur. Lastiklerin arka kısımlarının birbirine yakın olmasına toe out adı verilir ve bu durumda, lastik tabanının dış kısmının aşırı aşınma problemi yaşanır. King pim açısıysa, ön aksın alt ve üst bağlantı noktalarının birbiriyle yaptığı açıdır. King pim açışı aks ya da amortisör kovanı ve kulesinin eğrilmesiyle bozulur ve aracın yol tutuşu olumsuz etkilenir. Açı değişiklikleri arka takım için de geçerlidir; fakat burada tekerleklerin önler gibi sağa-sola dönmesi söz konusu değildir. Buna rağmen arka tekerleklerde güvenliği ve konforu arttırma açısından az da olsa dönerler. Bu hareketlerin sağlanabilmesi için sağlam olduğu kadar belli bir oynama hareketi gösteren kauçuk takozdan üretilmiş malzeme kullanılır.