Prof. Dr. N. Sefa KURALAY DİREKSİYON SİSTEMİ

Transkript

1 Prof Dr N Sefa KURALAY DİREKSİYON SİSTEMİ

2 DİREKSİYON SİSTEMİ 1 DİREKSİYON GEOMETRİSİ Aksondan Yön Verme Ön tekerleklere yön verilmesiyle araç belirli bir hareket yönüne zorlanır Motorlu araçlar aksondan yön verme sistemine sahiptir Bu sistemde yön verilen bir tekerleğin aksonu yönlenme ekseni etrafında sola sağa doğru döner j a a) Aksondan yön verme Resim : Yön verme biçimleri b) Çeki okundan ön aksın dönmesiyle yapılan yönlendirme Prof Dr N Sefa KURALAY 2

3 Ackerman Prensibi: Düşük hızlarda, yön verilen ön tekerleklerin akson eksenlerinin uzantılarının arka aksın orta ekseni uzantısı ile bir noktada (viraj merkezinde) kesişmeleri durumunda araç virajı hatasız döner Viraj içindeki tekerlek dışındakine oranla daha fazla yönlenme açısı (direksiyon açısı) almıştır Bu değer kadardır ve bu durum yön verme trapezi ile sağlanır tan İ R L j / 2 ; tan a R L j / 2 cot an a cotan i j L Akson miline sabit olarak bağlı tekerlek iz kolları rot kolu ile doğrusal harekette bir trapez şeklini oluşturduğu için bu isim verilmiştir İz kolu ve rot kolu mafsallı olarak birbiri ile bağlıdır İz kolu ve rot kolu arasındaki açı > 90 0 olduğu için ön tekerleklerin yönlenmesi esnasında viraj içindeki tekerlek daha fazla direksiyon açısı alır Resim : Yön verme trapezi ve tekerlek pozisyonları Prof Dr N Sefa KURALAY 3

4 Viraj yüksek bir hızla geçiliyorsa, tekerlekler artık çevrildikleri doğrultuda hareket etmezler, bilakis bu doğrultudan belirli bir açı altında sürüklenirler Bu açıya diyagonal hareket açısı denilmektedir Pnömatik lastikler, arasındaki diyagonal hareket açılarında en yüksek yanal yönlenmeye sahip olurlar Diyagonal Hareket Açısı: Yuvarlanan bir tekerleğe bozucu kuvvetlerin yan kuvvet formunda tekerleğe etkimesi halinde, lastik tekerleğin zemine oturma yüzeyi lastiğin yanal elastikiyeti nedeniyle yana doğru kayar (yanal kayma) Tekerlek artık düşey yükün etkidiği düşey düzlem yönünde gitmeyip, bilakis bu düzlemden açısı kadar sapmış düzlem de hareket eder, yani sürüklenir Tekerleğin yuvarlanma doğrultusu ile hareket doğrultusu arasındaki bu açıya diyagonal hareket açısı denir Resim : Diyagonal hareket Virajda hareket halinde her bir tekerleğin diyagonal hareket açısı farklı oluşur Prof Dr N Sefa KURALAY 4

5 Resim : Yüksek hızlı viraj hareketinde tekerleklerde oluşan diyagonal hareket açıları sonucu dinamik yönlenme ve dönme merkezi Prof Dr N Sefa KURALAY

6 Konuyu basitleştirmek için, ön ve arka tekerleklerde oluşan diyagonal hareket açılarının eşit olduğunu varsayalım ve aracı bisiklet modeli gibi düşünelim Ö ön aks diyagonal hareket açısı, A arka aks diyagonal hareket açısı olması durumunda yüksek hızla geçilen R yarıçaplı viraj ve direksiyon açısı arasında Ackerman prensibinden tan L R L ( R L farklı olarak R ilişkisi oluşur Ö A ) A Ö Aşırı döner Ö A Az döner Resim : Aşırı döner özgül yönlenme davranışlı bir araç belirli bir viraj hareketinde az döner karakteristikli bir araca göre daha düşük direksiyon açısına ihtiyaç duyar Prof Dr N Sefa KURALAY 6

7 Çok Döner Özgül Yönlenme: R yarıçaplı virajı geçmek için gerekli olan direksiyon açısının sabit tutulması halinde, çok döner karakteristikli bir araç sürücünün inisiyatifi dışında daha düşük çaplı bir yörünge izleyerek virajın içine doğru yönlenir Az Döner Özgül Yönlenme davranışlı aracın karakteristik davranışı ise, bunun tam tersidir; R yarıçaplı bir virajı Ackerman prensibine göre düşük hızla geçmek için gerekli olan direksiyon açısı, aynı R yarıçaplı virajın yüksek hızla geçilmesi durumunda yeterli kalmamakta, araç daha fazla direksiyon açısı talep etmektedir Direksiyonun sabit tutulması durumda araç viraj dışına doğru yönlenir Diğer bir deyişle az döner karakteristik davranışlı araç Ackerman kuralına göre R yarıçaplı virajı geçmek için ayarlanmış ve sabit tutulmuş bir direksiyon açısı ile yüksek hızlarda daha büyük çaplı bir virajı geçebilir Aracın virajdaki bu dinamik davranışında Lastik tipi, basıncı, Araç ağırlık merkezi konumu, Stabilizatör kullanılıp kullanılmaması, Aracın tahrik tipi, vs pek çok faktör rol oynamaktadır Prof Dr N Sefa KURALAY 7

8 M M Nötr Az döner Çok döner Aracın davranışının anlaşılması için basit olarak arka tekerleklerinin çok sert, yani düşük diyagonal hareket açılarında büyük yan kuvvetler aldığını veya taşıtın ağırlık merkezinin ön aksa çok yakın, hatta ön aksın olduğunu üzerinde farz olduğunu edelim farz edelim Böyle bir araç dairesel bir yörünge üzerinde hareket ettiğinde doğacak merkezkaç kuvvetinin büyük bir kısmı ön aks tarafından karşılanacaktır Yani sonuç olarak sadece ön aksta diyagonal hareket olsun Bunun anlamı: Tekerlek direksiyon açısı sabit tutulursa, dönülen yarıçap büyür Eğer aynı daire yayında kalınması isteniyorsa, tekerlek direksiyon açısının arttırılması gerekmektedir Artan araç hızı ile tekerlek direksiyon açısının artırılması gerekiyorsa, bu karaktere sahip araçlara az döner denir (understeering, untersteuernd) denir Arka tekerleklerinin çok sert, yani düşük diyagonal hareket açılarında büyük yan kuvvetler aldığını veya taşıtın ağırlık merkezinin ön aksa çok yakın, hatta ön aksın üzerinde Araç dairesel bir yörünge üzerinde hareket ettiğinde doğacak merkezkaç kuvvetinin büyük bir kısmı ön aks tarafından karşılanacaktır Tekerlek direksiyon açısı sabit tutulursa, dönülen yarıçap büyür Eğer aynı daire yayında kalınması isteniyorsa, tekerlek direksiyon açısının arttırılması gerekmektedir Artan araç hızı ile tekerlek direksiyon açısının artırılması gerekiyorsa, bu karaktere sahip araçlara az döner (understeering, untersteuernd) Şimdi aksi hali düşünelim, yani ön tekerlekler çok sert veya bütün ağırlık arka aks üzerinde bulunsun Bu durumda diyagonal hareket sadece arka aks üzerinde olur veya arka aksın diyagonal hareket açısı daha büyük olur ve dönülen yarıçap küçülür Aynı daire üzerinde kalınmak istenirse, araç tekerlek direksiyon açısının geri alınması azaltılması gerekir Dönülen yarıçap veya direksiyon açısı artan seyir hızıyla azalmak zorunda ise, bu karaktere sahip araçlara aşırı döner (oversteering, übersteuernd) denir Şimdi aksi hali düşünelim, yani ön tekerlekler çok sert veya bütün ağırlık arka aks üzerinde bulunsun Bu durumda diyagonal hareket sadece arka aks üzerinde olur veya arka aksın diyagonal hareket açısı daha büyük olur ve dönülen yarıçap küçülür Aynı daire üzerinde kalınmak istenirse, araç tekerlek direksiyon açısının geri alınması azaltılması gerekir Dönülen yarıçap veya direksiyon açısı artan seyir hızıyla azalmak zorunda ise, bu karaktere sahip araçlara aşırı döner (oversteering, übersteuernd) denir Resim : Aracın özgül yönlenme karakteristikleri M Resim 6110 : Aracın özgül yönlenme karakteristikleri Prof Dr N Sefa KURALAY 8

9 ÖN TEKERLEK AÇILARI Kamber Açısı : Tekerleğin yola eğimini ifade eder Tekerlek yukarıdan dışa doğru eğimli ise kamber açısı pozitif, yukarıdan içe doğru eğimde kamber açısı negatiftir Çoğu araçlarda yön verilen ön tekerlekler arasında değişen pozitif kamber açısına sahiptir 30 sapmalar imalatçı firma tarafından verilen toleranslar arasında kalmaktadır Hafif pozitif kamber açısı tekerleğin balık sırtı eğime sahip yolda daha iyi yuvarlanmasını sağlar Büyük pozitif kamber açısı tekerleğin yan kuvvet alma kapasitesini düşürür Dingil Pimi Açısı : Akson pimi veya yön verme ekseni eğimidir = olabilirgenelde civarındadırkamber ve dingil pimi açısı tekerleğin yola temas noktasını yön verme ekseninin temas noktasına yaklaştırır Bu sayede yön verme yarıçapı küçülür Prof Dr N Sefa KURALAY 9

10 Pozitif yön verme yarıçapı R 0 ne kadar küçük olursa, tekerleğe yön verme o kadar kolay olur Yol darbeleri ve tek yanlı fren kuvvetleri de direksiyon sistemi tarafından o kadar şiddetli algılanmaz Negatif yön verme yarıçapında ise etkiyen fren kuvvetleri nedeniyle tekeri içe doğru dönmeye zorlayan dönme momenti oluşur Yön verme yarıçapı sıfır olursa, tekerlek olduğu yerde yönlenir; tekerlek yönlenirken yuvarlanamadığı için, duran bir aracın yönlenmesinde direksiyon ağırlaşır, sertleşir Bu kuvvetli olarak frenlenen tekerleğin içe doğru dönmesine, kuvvetle frenlenen taraftan ters tarafa doğru yönlenmesine sebep olur, yani bir nevi karşı yönlenme oluşur Bu sayede araç stabil olur ve savrulmaz Prof Dr N Sefa KURALAY 10

11 Kaster Açısı ve Kaster mesafesi n L : Bu açı sayesinde akson pimine yani yön verilen tekerleklerin yönlenme eksenine hareket doğrultusunda alttan öne doğru eğim verilir Bu açıya kaster açısı denir Bu açı sayesinde yönlenme ekseni uzantısının zemine temas noktası tekerleğin zemine temas noktasından kaster mesafesi n L kadar önde bulunur Ayrıca bu kaster mesafesi akson milinin tekerlek merkezinden öne çekilmesi ile de elde edilebilir Kaster Açısı: Standart tahrik sistemli araçlarda , Arkadan motorlu araçlarda Kaster açısı ve uzunluğunda da tıpkı dingil piminde olduğu gibi tekerleklerde geri getirme momenti oluşur Prof Dr N Sefa KURALAY 11

12 Ön İz Açısı : Pozitif yön verme yarıçapında tekerlekler dışa doğru açılmaya zorlanırlar Rot kolu çıkartılıp araç öne doğru itilecek olursa bu net olarak görülebilir Yol ve tekerlek arasındaki sürtünme, hareket sırasında tekerleği dışa doğru kasar Bu yüzden pozitif yön verme yarıçapında ön tekerler farklı yönlere yönlenmeye zorlanır Bunu bertaraf edebilmek için, ön tekerleklere ön iz açısı verilir, yani tekerlekler hareket yönünde birbirlerine daha yakın dururlar l 1 ve l 2 ölçüsü arasındaki fark küçüktür Marka ve modele bağlı olarak 1 2 mm arasındadır Önden tahrikli araçlarda etkiyen tahrik kuvvetleri ön tekerlekleri daha fazla ön iz açısı almaya zorlar Bu yüzden önden tahrikli araçlarda ön iz açıklığı veya açısı sıfır veya arka iz açıklığı olarak verilir Kamber açısı, dingil pimi açısı, ön iz ve kaster değerleri belirli bir denge içinde yönlenmeyi kolaylaştırır, ön tekerleklerin kanat çırpma titreşimlerini azaltarak araç sürüş emniyetini yükseltirler ve ön tekerleklerin lastik aşıntısı da azalır Prof Dr N Sefa KURALAY 12

13 Direksiyon Sistemi Yön Verme Çubuğu (Rot) Uygulamaları a) Sabit aksta kullanılan rotlar : Resim : Kinematik nedenlerden yaprak yayla yaylandırılmış kamyonlarda ve otobüslerde yön verme çubuğu (1) hareket yönünde konumlanmalıdır ve deve boynu (2) bu çubuğa dik pozisyonda küresel mafsallarla bağlanmalıdır Resim : Direksiyon kutusu ve yön verme çubuğu ile kinematik bağıntıları açıklamak için çizilmiş hareket yörüngeleri 6 ve 7 nin yandan görünüşü Resim : Aks gövdesi orta noktasının hareket eğrisi (7), yön verme çubuğu arka mafsalının hareket yörüngesi (6) ile uyuşmaması halinde, yani farklı uzunluktaki eğrilik yarıçaplara sahip olmaları durumunda, aksın yaylanması esnasında yön verme düzeneğindeki kasılma sonucunda tekerlekler kendiliğinden yönlenirler ve böylece arzu edilmeyen özgül yönlenme durumu ortaya çıkar Prof Dr N Sefa KURALAY 13

14 b) Bağımsız askı sisteminde rotlar : Bağımsız askı sisteminde tekerlekler birbirlerinden bağımsız, farklı büyüklükte ve farklı yönlerde yaylanabilecekleri için, tekerlek iz kolları tek, rijit bir rot kolu ile bağlanmazlar Aksi halde yaylanma sırasında yön verme çubuk ve kollarının aşırı zorlanması, tekerlek direksin açılarının sürekli değişimi ve lastik aşıntıları ortaya çıkar Bu yüzden bağımsız askı sistemlerinde parçalı rot kolları kullanılır Resim : Parçalı rot kolları ve küresel mafsal uygulamaları Prof Dr N Sefa KURALAY 14

15 Resim : Parçalı rot kolları ve küresel mafsal uygulamaları DİREKSİYON KUTULARI Direksiyon simidi çevrildiğinde bu hareketi direksiyon mili direksiyon salyangoz miline ve kutusuna iletir Direksiyon kutusunda dönme hareketi yavaş harekete düşürülür ve direksiyon yön kolu üzerinden salınım hareketi olarak rot kolları üzerinden tekerleklere iletilir Yavaşlatma oranı (Direksiyon redüksiyon oranı) yön verme sırasında sürücünün çok fazla kuvvet harcamayacağı büyüklükte tasarlanmalıdır Otomobillerde büyüklüğüne bağlı olarak 10:1 20:1, Kamyonlarda 20:1 in üzerindedir Otomobil ve kamyonlarda genelde direksiyon kuvvetlendiricileri kullanılır Direksiyon kutusu vidalı, döner bilyeli, salyangoz dişlili ve kremayer dişli kutulu olabilir Prof Dr N Sefa KURALAY 15

16 Direksiyon Çevrin oranı Yük altında direksiyon çevrim oranı Geometrik çevrim oranı: Standart Otomobil i = 17 Servo Yön Verme i = Direksiyon Açısı [Derece] Prof Dr N Sefa KURALAY 16

17 Resim: Direksiyon Sistemi Prof Dr N Sefa KURALAY 17

18 Resim : Direksiyon sistemi elemanları Prof Dr N Sefa KURALAY 18

19 DİREKSİYON KUTULARI Resim : Kayıcı taşlı vidalı direksiyon kutusu Döner Vidalı Direksiyon Kutusu: Transmisyon cıvatası ve somun arasına sürtünmeyi azaltmak için kılavuz içerisinde devri daim yapan bil yalar yerleştirilmiştir Yön verme somunu yukarı aşağı hareket ederken segment dişlisini döndürür, buna bağlı direksiyon kolu da dönerek rot kollarına kumanda eder Resim : Döner bilyeli direksiyon kutusu Prof Dr N Sefa KURALAY 19

20 Resim : Salyangoz-Segment dişlili direksiyon kutusu Salyangoz-Döner makaralı direksiyon kutusunda segment dişli yerine bir yön verici makara mevcuttur Salyangoz dişli silindirik değil bilakis orta kısmına doğru çapı küçülmektedir Yön verici makara iki sarımlı veya üç sarımlı olarak yapılır ve bilyeler üzerinde döner Resim : Salyangoz Döner makaralı direksiyon kutusu Prof Dr N Sefa KURALAY 20

21 Kremayer Dişlili Direksiyon Kutusu Direksiyon milinde oturan bir pinyon dişli kremayer dişliyi kavramaktadır Direksiyon simidi çevrildiğinde mile bağlı pinyon dişli kremayeri bir kılavuz içinde sola veya sağa doğru kaydırarak, kremayerin uçlarına mafsallarla bağlı rot kollarına kumanda eder Prof Dr N Sefa KURALAY 21

22 DİREKSİYON KUVVETLENDİRİCİLER SERVO YÖN VERME SİSTEMLERİ 1 Hidrolik Servo Yön Verme Sistemleri Servo Yön Verme Hidrolik Planı Araç büyüklüğüne ve direksiyon kutusu tipine bağlı olarak direksiyon simidine 5090 Nm döndürme momenti etkir Ağır yük kamyonlarında ve otobüslerde bu moment yeterli değildir Sürücü daha büyük bir kuvvet uygulamalıdır Direksiyon Kısmı Aşırı basınç ventili Servo direksiyon hidrolik silindiri Debi ayar ventili Direksiyon kolonundaki döner sürgülü ventil Pompa Kısmı Bilinen direksiyon kuvvetlendiriciler bilinen yön verme sistemleri, normal olarak hidrolik pompadan gelen basınçlı hidroliği direksiyon milinin dönüş istikametine bağlı olarak ventiller üzerinden bir veya uygulamaya göre iki iş pistonundan yönlendiren hidrolik kumanda düzeneğinden oluşmaktadır Resim : Servo yön verme hidrolik planı Prof Dr N Sefa KURALAY 22

23 Bilyeli Somunlu - Hidrolik Yön Verici : Resim : Bilyeli Somunlu - Hidrolik Yön Verici Prof Dr N Sefa KURALAY 23

24 1 Kremayer dişli kovanı 2 Hidrolik silindir 3 Bağlantı kolu 4 Çatal 5 Döner ventil 6 Servo pompa Resim : Döner ventilli Kremayer dişlili servo yön verici sistem Prof Dr N Sefa KURALAY 24

25 Döner Sürgülü (Kanallı tip) hidrolik yön verici : Bu hidrolik servo yön verici sistemi yaygın olarak kremayer dişlili direksiyon kutularının hemen üzerine monte edilmektedirler Yukarıda açıklanan servo sitemden farklı bir kumanda sistemi vardır Direksiyondan gelen mil küçük dönebilen bir pistondan geçmektedir Dönme hareketi bir ucu direksiyon miline, diğer ucu pistonu çevreleyen silindirin arka kısmına tespit edilen burulma çubuğuna iletilir Silindirin arka kısmı gene direksiyon kutusu ile irtibatlıdır Kremayer direksiyon kutusu Dönel silindir Servo silindir (İş silindiri) Çevresel kanallar Burulma çubuğu Piston Direksiyon mili Basınçlı hidrolik Giriş Çıkış Direksiyon simidi Normal pozisyon Resim: Döner sürgülü servo yön verici sistem Prof Dr N Sefa KURALAY 25

26 Orta pozisyonunda piston içindeki kanallar silindirdeki hiçbir kanalla bağlantılı değildir Direksiyonun küçük bir dönme hareketinde burulma çubuğunun burulmasıyla piston içindeki kanallar silindir etrafındaki hidrolik pompa, çalışma silindiri ve geri dönüş hattına bağlı kanallarla irtibatlanır Burulma çubuğu kuvveti önceden belirlenmiştir Bu andan itibaren direksiyon hareketleri desteklenmektedir Hafif sola dönüş Hafif sağa dönüş Tam sağa dönüş Resim: Döner sürgülü (Kanallı) servo yön verme sistemi Sola sağa ve tam sağa dönüş pozisyonlarında burulma çubuğunun esnemesiyle piston deliklerinin çevresel kanal uçları ile ağızlamasıyla sonucu iş silindirine hidroliğin yönlendirilmesi Prof Dr N Sefa KURALAY 26

27 2 Elektrik Motorlu Servo Yön Verme : Hidrolik yön vermede olduğu gibi destek kuvveti sağlar, fakat montaj ağırlığı daha az, gücü biraz daha düşüktür ve buda yakıt sarfiyatını azaltır Elektro motor Salyangoz dişli kutusu Kardan mafsalı Motorda sürekli yağ basıncı oluşturulmaz ve hazır tutulmaz, bilakis hidrolik kuvvetlendiricilere göre % 90 tasarruf sağlar 100 km de 0,2 litre yakıt tasarrufu temin edilebilir Katlanabilir direksiyon mili Elastik Hardy diski Kardan mafsalı Kremayer dişlili direksiyon kutusu Resim : Elektriksel servo yön verme sistemi Elektriksel direksiyon yardımı ile aktif olarak yön verilebilir Yön verme kısmi zamanlı mekanik olarak direksiyon simidinden ayrılır Tehlike anında elektronik bizzat yön vermeyi üstlenir Daha ilginç olanı elektriksel servo yön verme 42 V şebeke ile uygulanır Prof Dr N Sefa KURALAY 27

28 Motorun dönme yönü direksiyon simidindeki dönme yönüne bağlıdır Yön vermenin geri getirilmesi de desteklenebilir Diğer bir avantaj, aracın çekici marifetiyle çekilmesinde de direksiyon desteği vermesidir Elektro motor direksiyon miline, direksiyon kutusu kremayerine dik veya paralel olarak bir ara dişli kutusu üzerinden veya pinyon üzerinden bağlanabilir Resim: Elektriksel direksiyon kuvvetlendirme Resim: Değişken çevirme oranlı elektriksel direksiyon kuvvetlendirme Prof Dr N Sefa KURALAY 28

29 Elektro-hidrolik pompa ile servo yön verme : Bazı modern hidrolik destekli sistemlerde neden önce mekanik enerji elektrik enerjisine çevrilir (jeneratörler) ve sonra bu hidrolik enerjisine dönüştürülür diye haklı bir soru sorulabilir Sonuncu aşama bu elektro hidrolik pompanın görevidir Karmaşık olan bu yol işe yaramakta ve yakıt tasarrufu sağlamaktadır İçten yanmalı motorun kapalı olduğu durumda da direksiyon desteğinin temini için elektriksel pompa gerekmektedir Yakıt tasarrufu edilmesinin nedeni, konvansiyonel hidrolik destekli sistemlerde pompa sürekli olarak motor tarafından tahrik edilmekte ve yalnızca yüksek basınçlı hidrolik temin etmektedir Prof Dr N Sefa KURALAY 29

30 Resimdeki tedarik birimi solda duran bir elektro motor, ortada pompa ve sağdaki toplama kabından ibarettir Rotor, yüksek devir sayısıyla ve düşük strokla her iki pistonu tahrik etmektedir İki adet geri tepme ventili oldukça basit yapıyı tamamlamaktadır Resim : Elektro-Hidrolik servo sistemi tahrik ünitesi Direksiyonun kumanda kısmı, ön görülen değerin altına inilmesi durumunda yüksek basınçlı hidrolik talep eder İletilen hidroliğin miktarı da kolayca ayarlanabilir Bu sistemin daha da fazla enerji tasarrufu sağlayanı yukarı bölümde açıklandığı gibi, direksiyonun doğrudan bir elektro motor ile desteklenmesidir 12 V sistemlerde 200 bar basıca kadar, fakat yüksek olmayan iletim güçlerinde mümkündür Resimde gösterilen pompa yaklaşık 70 bar basınç ve rotorun her dönüşünde 1,17 cm3 debi sağlamaktadır Prof Dr N Sefa KURALAY 30

31 YÖN VERME SİSTEMİ TASARIMI Modern taşıtlarda yön verilen tekerleklerin eğrisel bir yörünge üzerinde ideal, kaymasız dönme hareketi için tekerlek eksenlerinin bir noktada kesişme şartı (Ackerman prensibi), ancak ön tekerleklerin birbirinden farklı i ve a yönlenme açılarına sahip olmaları ile mümkündür Ackerman prensibi olarak da ifade edilen ve resimde verilen geometriden hareketle yazılan j tan i L j L j tan a tan a ifadesinde i = arasındaki dönme açılarına karşılık elde edilen a açısı kaymasız bir dönme için gerekli teorik açıdır a a) Aksondan yön verme Fakat, bugün kullanılan trapez ve diğer yön verme sistemleri bu şartı sağlayamamaktadır Genelde basit olması nedeniyle trapez yön b) Çeki okundan ön aksın dönmesiyle yapılan yönlendirme verme sistemi ve türevlerinde ısrar edilmektedir Prof Dr N Sefa KURALAY 31

32 İyi bir kumanda mekanizmasından istenen yukarıdaki denklemden belirlenen i0 ile gerçekte ortaya çıkan i açısı arasındaki farkın a = 30 0 kadar ( i - i0 ) ½ 0 küçük olmasıdır Trapezin boyutları ve kenar açıları nedeniyle bu gerçekleşemez ise, a =20 0 kadar ( i - i0 ) ½ 0 olmalıdır Bu sayede virajdaki hızlı dönüşlerde taşıt kontrolü muhafaza edilebilsin Taşıt yön verme sisteminin tasarımında çözüm, ideal olan şartı sağlayacak mekanizmanın bulunmasından ziyade ortaya çıkan hata değerinin belirli sınırlar altında kalacak şekilde taşıt özelliklerine bağlı olarak tasarlanmasıdır Yön verme trapezinin boyutları iki boyutlu düzlemde Schlaefke metodu kullanılarak aşağıdaki gibi belirlenebilir Prof Dr N Sefa KURALAY 32

33 Schlaefke Metodu : Virajda ön tekerleklerin kaymasız bir dönme hareketi için i açısının alması gereken teorik değer i0 ile gerçek değer i arasındaki farkı belirli sınırda tutmak için aşağıdaki şekilden hareketle trapez boyutları saptanır Hareket yönü 3i e Resim : Trapez yön verme sisteminin doğrusal harekette ve sağa sapmış durumu Resimden faydalanarak aşağıdaki temel ifadeler yazılır : rsin( a ) ucos rsin( i ) j (1) Burada rcos( a u j 2r sin ) usin rcos( u j 1 ) 0 Prof Dr N Sefa KURALAY 33 r 2 j i sin (2)

34 sin cos r u cos( 1 sin 2 i ) cos( 1 a) r (cos( u 1 i r 2 u ) cos( sin u ve İfadesinin (1) ve (2) denklemlerinde kullanılarak oranlanması sonucu r j sin( a ) sin( cos2 cos ( a i ) ) 2sin ( ) i, a, ve r/j arasında bir ilişkiyi vermektedir Belirli bir a ve değerleri için r/j oranı i açısının bir fonksiyonu olarak bulunabilir Geometrik veya analitik interpolasyonla sabit r/j ve değerleri için i, a nın değerleri elde edilir Örneğin : = 15 0 ve a = 30 0 alınırsa, i 2 a ) 2 Prof Dr N Sefa KURALAY 34

35 Pratik olarak mekanizmalarda r/j = 0,10 0,15 alınır Ackerman prensibine göre hesaplanan i0 kullanarak i - i0 = f(r/j,, a ) fonksiyonu olarak çizilebilir i - i0 = f( a ) fonksiyonunu u/r =2,4 ve r/j = 0,10 için göstermektedir Burada parametre olarak alınmıştır u/r = 2,4 r/j = 0, i - i0 0 0 = a Prof Dr N Sefa KURALAY Resim : i - i0 = f(r/j,, a ) fonksiyonu olarak değişimi

36 Resimden i - i0 farkının küçük tutulabileceği açısı bulunabilir Örneğin = 17 0 için Bazı yardımcı eğriler hazırlanarak açısının L/j nin fonksiyonu olarak gösteren r/j nin parametre olduğu eğrileri elde etmek mümkündür Yeni tasarlanacak bir taşıtta aks aralığı ve iz genişliği bilindiğine göre, kumanda mekanizması boyutları için =f(l/j) eğrisi çizilir Bu eğride i - i0 parametre olarak ve -1 0, - 1/2 0, 0 0, +1/2 0, +1 0 değerleri alınır = f(l/j) eğrisi iki grupta a = 20 0 ve 30 0, r/j = 0,10 için a = 20 0 ve 30 0, r/j = 0,15 için çizilir Bu eğrilerden faydalanarak = f(l/j) eğrisi elde edilir Prof Dr N Sefa KURALAY 36

37 Resim bu eğrilerin r/j = 0,10 ve r/j = 0,15 için olanını göstermektedir r/j = 0,10 r / j = 0,15 0,15 r / j = 0,10 Resim : = f(l/j) fonksiyonunun r/j oranına göre değişimi 14 0 t yönü ,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 L / j 3i 3i açısı ye ulaşmamalı, yani 3i değerini aşmamalıdır e Aksi halde mekanizmada direksiyonun geri toplanması esnasında kasılmalar ortaya çıkar Prof Dr N Sefa KURALAY 37

38 Resimden sin( a ) cos (1 r 2 j sin) (1 cos2) eşitliği yazılır Teorik sınır değerler için cos 3i = -1 yani 3i = alınırsa, şeklini alır ve benzer şekilde 3i cos 3i = - 0,95 için 3i r r sin( a ) ( 1)(1 2sin) cos2 j j r r r sin( a ) 0,95 1 0,95 2sin cos2 j j j denklemi elde edilir Bu denklemler eğer =f( a ) olarak çizilirse, a = 35 0 için r/j = 0,10 alınması halinde 18 0 a = 35 0 için r/j = 0,15 alınması halinde 17 0 olmalıdır 2 sin = f(l/j), bu tespite göre konstrüksiyon için gerekli verileri vermektedir ve mekanizmanın boyutları kolaylıkla tayin edilebilir r j Prof Dr N Sefa KURALAY 38

39 Bağımsız Askı Sitemlerinde Yön Verme 1 Direksiyon kutusunun konum ve tipinin direksiyon geometrisine etkisi Gerçek rot çubuğu uzunluğu u0 ve iz kolu açısı nin belirlenmesi bağımsız askı sistemlerinde oldukça zordur Resim : Rot kolu mafsalları U ve T, bağımsız askı sistemlerinde birbirlerine göre hacimsel pozisyonlarını yaylanmanın bir fonksiyonu olarak değiştirirler Prof Dr N Sefa KURALAY 39

40 = i - a Resim : İç tekerlek sapma açısının bir fonksiyonu olarak iz açısı farkı Düz çizgi, Audi 80 için Ackermann şartından hesaplanan teorik eğriyi, nokta çizgi araç üzerinde ölçülen eğriyi ve kesik çizgiler direksiyona cevabı çabuk olan konstrüktif olarak ulaşılması zor olan mevcut ideal eğriyi vermektedir Prof Dr N Sefa KURALAY 40

41 2 Araçtaki yön verme sistemine ait dört kol ve üç kol mekanizmalarının tertibi Dönme hareketli direksiyon kutularında dört kol mekanizması aksın önünde veya arkasında yer alabilir ve eş veya zıt yönlü olabilirler Resim : Aksın arkasında bulunan klasik uygulama, eş hareketli dört kol mekanizmaları; iz ve yön verme kolu aynı yöne hareket eder Rot kolları direkt olarak direksiyon kutusu salınım kolu ve yön verici ara kolla bağlıdır Resim: Önü gösteren iz koluna sahip eş hareketli dört kol mekanizması, İç rot kolu mafsalları ara yön verici kolun dışa kaymış kısmına bağlanmıştır Resim : Aks ortasının önünde bulunan test yönlü dört kol mekanizması İz ve yön verme kolu birbirlerine ayrılan şekilde dönene dişli çarkların hareketlerine benzer tarzda karşı yönlerde hareket ederler Rot kolları direkt olarak direksiyon kutusu salınım koluna ve ara yön verici kola bağlıdır Kinematik nedenlerden dolayı her ikisi de -açısına sahiptir Prof Dr N Sefa KURALAY 41

42 Resim : Aksın arkasında düzenlenmiş zıt yönlü dört kol mekanizması Rot kolu iç mafsalları yön verme ara kolunun orta kısmına bağlanmıştır Resim : Durum 1 Kremayer direksiyon kutusu ve üç kol mekanizması aksın arkasında durmaktadır,rot kolu iç mafsalları kremayerin ucuna vidalanmaktadır Resim : Direksiyon kutusu ve üç kol mekanizması aks ortasının arkasında bulunmaktadır (Durum 1) Kinematik nedenlerden rot kolu iç mafsalları kremayere bağlı ortada bulunan bir kola bağlanır Prof Dr N Sefa KURALAY 42

43 Resim : Durum 2 Direksiyon kutusu aksın önünde, üç kol mekanizması arkasında İç mafsalların kremayerin sonuna bağlıdır Resim : Durum 3 Kremayer dişli kutusu ve üç kol mekanizmasının aksın önüne kaydırılmasıyla rot kolu uzunluklarının büyütülmesi mümkün olmaktadır Resim : Durum 4 Hemen hemen hiç uygulanmayan, fakat mümkün olan başka bir olasılık Aks arkasında duran kremayer direksiyon kutusu ve öne doğru yönlenmiş iz kolu Prof Dr N Sefa KURALAY 43

44 3 Yön verme (Direksiyon ) geometrisine etkiyen komponentlerin tasarımı Aşağıdaki tesir büyüklükleri direksiyon geometrisinin tasarımında dikkate alınmalıdır: Dört kol ( veya üç kol ) mekanizmasının ve direksiyon kutusunun konumu : Aksın önünde veya arkasında olması durumu Direksiyon kutusunun yerden yüksekliği ve onun eğim açısı, Askı sisteminin tipi ve yön verme kolların uzunluğu Dingil pimi ekseni (yön verme ekseninin) arkadan ve yandan görünüşteki eğim açısı, yani 0 ve 0 açıları İz kolu uzunluğu r ve iz kolu açısı Pek çok büyüklük bilinmemektedir, bu yüzden de adım adım tasarım mümkün olmaktadır Resim : Rot kolu uzunluğu ve konumunun belirlenmesi için gerekli açı ve hareket noktaları Rot kolunun konumu bağlantı hattı UT yardımıyla verilir Prof Dr N Sefa KURALAY 44

45 3 Bağımsız askı sisteminde rot kolu uzunluğunun ve konumunun belirlenmesi Tekerleğin yukarı aşağı yaylanması sırasında hiçbir şekilde ön iz açısı değişikliği ortaya çıkmamalıdır, bu öncelikle rot kolunun doğru belirlenmiş uzunluğuna ve konumuna bağlıdır Direksiyon sistemindeki ve aynı şekilde ön aks yapı elemanlarında bulunan elastikiyetin de etkisi vardır a b Resim : a) Gereğinden kısa bir rot çubuğu (2) yaylanma sırasında tekerleğin negatif öniz açısı almasını sebep olurken, çok uzun rot çubuğu (3) ön iz açısını artırır b) Gereğinden fazla yukarıda bulunan rot mafsalı (4) yukarı yaylanmada pozitif öniz açısına, aşağı yaylanmada negatif öniz açısına sebep olur Çok aşağıda bulunan (5) ise, tersi bir ön iz açısı değişimine sebep olur Prof Dr N Sefa KURALAY 45

46 Yön verici dönme ekseni, frenleme sırasında aracın baş sallama hareketini önlemek için, yandan görünüşte diyagonal pozisyonda düzenlenmiş olabilir Resim : Yön verici kolların dönme eksenlerinin hacimsel olarak eğimli pozisyona sahip olmaları durumunda yan görünüşte A ve B noktalarından geçen zemine dik çizgiler çekilir Bunların dönme eksenleri C1-C2 ve D1-D2 yi kestiği noktalar arkadan görünüşte pol noktasını belirlemek için gerekli E ve F noktalarını verir Prof Dr N Sefa KURALAY 46

47 Resim : Aksın arkasına konumlanmış üç kol veya dört kol mekanizmalı ve aksın arkasına yönlenmiş iz kolluna sahip çift enine yön vericili bağımsız askı sistemi Rot çubuğu alt salıncak kolunun üst kısmında yer almaktadır Prof Dr N Sefa KURALAY 47

48 Resim : Aksın önüne yerleştirilmiş kremayer direksiyon kutusunda rot çubuğu mafsalının ortası AB ekseninin dış kısmında yer alır Prof Dr N Sefa KURALAY 48

49 Resim : Yüksek konumdaki bir kremayer direksiyon kutusu rot çubuğunun üst yön verici kolun üzerine yerleştirilmesine sebep oluriz kolu bu örnekte arkaya doğru yönlenmiştir Resim : Normal durumda paralel duran yön vericilerde rot çubuğunun da bu yön vericilere paralel yerleştirilmesini gerektirir Prof Dr N Sefa KURALAY 49

50 Resim : Yön verici üst kısmında konumlanmış rot çubuğu ve aksın arkasında yer alan dört kol veya üç kol mekanizmasına sahip bir Mc Pherson yay bacaklı askı sistemi İz kolu arkaya doğru yönlendiğinden rot çubuğu dış mafsalı aracın içine doğru bir noktada bulunur Resim : Alt rotil mafsalı tekerleğe doğru kaydırılmış bir Mc Pherson yay bacaklı askı sisteminde rot çubuğu dış mafsalı ortası U arkadan görünüşte dingil pimi ekseni üzerindedir ( yani AB üzerindedir) P3 pol noktasının belirlenmesinde bu önemlidir P1 i elde etmek için amortisörün hareket doğrultusuna hareket edilir, bu yüzden bu doğrultuya A dan geçen bir dikme çizilir Prof Dr N Sefa KURALAY 50

51 Resim : Aşağıda (yön verici kolun altında) bulunan rot çubuğuna ve arkaya doğru yönlenmiş iz kollarına sahip Mc Pherson yay bacaklı askı sistemi Prof Dr N Sefa KURALAY 51

52 Resim : Alt yön vericinin üst kısmında konumlanmış rot çubuğuna ve aks arkasına doğru yönlenmiş iz kolu olan enine boyuna yön vericili askı sistemi Prof Dr N Sefa KURALAY 52

53 Teşekkür ederim Prof Dr N Sefa KURALAY Prof Dr N Sefa KURALAY 53