YÖNLENDİRİLEBİLİR İLAVE DİNGİL



Benzer belgeler
OTOMOTİV TEKNOLOJİLERİ

Disk frenler, kuvvet iletimi, konstrüksiyon, kampanalı frenler, kuvvet iletimi, konstrüksiyon, ısınma, disk ve kampanalı frenlerin karşılaştırılması

(Mekanik Sistemlerde PID Kontrol Uygulaması - 1) SÜSPANSİYON SİSTEMLERİNİN PID İLE KONTROLÜ. DENEY SORUMLUSU Arş.Gör. Sertaç SAVAŞ

KAYMALI YATAKLAR I: Eksenel Yataklar

Bir Binek Araç için Dört-Tekerlekten Yönlendirme Sisteminin Geliştirilmesi

İÇİNDEKİLER. Bölüm 1 GİRİŞ

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MEKATRONİK LABORATUVARI II

İÇİNDEKİLER. Bölüm 1 GİRİŞ

DİŞLİ ÇARKLAR I: GİRİŞ

MOTORLAR VE TRAKTÖRLER Dersi 10

MAKİNA ELEMANLAR I MAK Bütün Gruplar ÖDEV 2

MAK-LAB017 HİDROLİK SERVO MEKANİZMALAR DENEYİ 1. DENEYİN AMACI 2. HİDROLİK SİSTEMLERDE KULLANILAN ENERJİ TÜRÜ

T.C. GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ DENEYLER II DERSİ

Prof. Dr. N. Sefa KURALAY DİREKSİYON SİSTEMİ

DİŞLİ ÇARKLAR II: HESAPLAMA

Hidrostatik Güç İletimi. Vedat Temiz

MAKİNE ELEMANLARI - (8.Hafta) VİDALAR -1

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

Kayış kasnak mekanizmaları metin soruları 1. Kayış kasnak mekanizmalarının özelliklerini, üstünlüklerini ve mahsurlarını açıklayınız. 2.

OTOMOTİV MÜHENDİSLİĞİ II (AKTARMA ORGANLARI)

Dişli çark mekanizmaları en geniş kullanım alanı olan, gerek iletilebilen güç gerekse ulaşılabilen çevre hızları bakımından da mekanizmalar içinde

Makine Elemanları II Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Konik Dişli Çarklar DİŞLİ ÇARKLAR

YABANCI KUVVETLİ FREN SİSTEMLERİ

FRENLER SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE ELEMANLARI-II DERS NOTU

PRES ĐŞLERĐNDE HĐDROPNÖMATĐK OLARAK ÇALIŞAN YÜKSEK GÜÇ ARTIRICI ÜNĐTELER

TİCARİ ARAÇ GELİŞTİRME PROJESİ KAPSAMINDA DİNAMİK MODELİN TESTLER İLE DOĞRULANMASI

HİDROLİK EĞİTİM SETİ ÖRNEK DEVRE UYGULAMALARI

KAVRAMALAR SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE ELEMANLARI-II DERS NOTU. Doç.Dr. Akın Oğuz KAPTI

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

KAYMALI YATAKLAR II: Radyal Kaymalı Yataklar

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY - 3 ÜÇ NOKTALI EĞİLME DENEYİ

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MIM331 MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR DERSİ

OTOMOTİV ATÖLYESİ. Sorumlusu İsim: A.Engin ÖZÇELİK İletişim: Tel: eozcelik@selcuk.edu.tr

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

MEKANİZMA TEKNİĞİ (1. Hafta)

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9B - BURULMA DENEYİ

Temel bilgiler-flipped Classroom Akslar ve Miller

TĠCARĠ ARAÇ GELĠġTĠRME PROJESĠ KAPSAMINDA DĠNAMĠK MODELĠN TESTLER ĠLE DOĞRULANMASI

KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü (1. ve 2.Öğretim / B Şubesi) MMK208 Mukavemet II Dersi - 1. Çalışma Soruları 23 Şubat 2019


BURSA TECHNICAL UNIVERSITY (BTU) 2 DİŞLİ ÇARKLAR I: GİRİŞ

MAK Makina Dinamiği - Ders Notları -1- MAKİNA DİNAMİĞİ

3.1. Proje Okuma Bilgisi Tek Etkili Silindirin Kumandası

Burma deneyinin çekme deneyi kadar geniş bir kullanım alanı yoktur ve çekme deneyi kadar standartlaştırılmamış bir deneydir. Uygulamada malzemelerin

5.BÖLÜM. Valf Konumları

MKT 204 MEKATRONİK YAPI ELEMANLARI

MAKİNE ELEMANLARI DERS SLAYTLARI

DİŞLİ ÇARKLAR III: HELİSEL DİŞLİ ÇARKLAR

MANOMETRELER 3.1 PİEZOMETRE

KAYMALI YATAKLAR. Kaymalı Yataklar. Prof. Dr. İrfan KAYMAZ. Erzurum Teknik Üniversitesi. Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü

CNC ABKANT PRES ULTIMATE SERİSİ STANDART ÖZELLİKLER. Kürsü tip Ergonomik Ayak pedalı. Arka Dayama Dili. Alt Dar Tabla CYBELEC TOUCH12 2D

Sıkma sırasında oluşan gerilmeden öngerilme kuvvetini hesaplarız. Boru içindeki basınç işletme basıncıdır. Buradan işletme kuvvetini buluruz.

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KAYA MEKANİĞİ LABORATUVARI

MUKAVEMET HESAPLARI : ÇİFT KİRİŞLİ GEZER KÖPRÜLÜ VİNÇ

RÜZGAR YÜKÜNÜN BİR TİCARİ ARAÇ SERVİS KAPISINA OLAN ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

DİŞLİ ÇARKLAR IV: KONİK DİŞLİ ÇARKLAR

STATİK. Ders_9. Doç.Dr. İbrahim Serkan MISIR DEÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü. Ders notları için: GÜZ

ADB (AIR DISC BRAKES/HAVALI DISK FRENLERI) HATA ARAMASI İÇIN TEMEL ESASLAR. Bakınız 1. c)

KİRİŞLERDE PLASTİK MAFSALIN PLASTİKLEŞME BÖLGESİNİ VEREN BİLGİSAYAR YAZILIMI

BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ DOĞA BİLİMLERİ, MİMARLIK VE MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 3 NOKTA EĞME DENEYİ FÖYÜ


BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9A GERİNİM ÖLÇER KULLANARAK GERİLİM ANALİZİ YAPILMASI

Direksiyon Aksonlarının Statik Hasar Analizi

Pnömatik Silindir Tasarımı Ve Analizi

BELĐRLĐ BĐR SIKMA KUVVETĐ ETKĐSĐNDE BĐSĐKLET FREN KOLU KUVVET ANALĐZĐNĐN YAPILMASI

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

SPEED GRADER G2. Özel tür motor greyderi Üniversal olarak monte edilebilir. Hızlı montaj Yüksek kalite

Sökülebilen gövdeli kamyonlar. Sökülebilen gövdeli kamyonlar hakkında genel bilgi

* Güvenilir Dişli Grubu. * Islak Disk Fren. Yüksek Verimlilik ve Güçlü Performans. Daha küçük direksiyon. *Yüksek Manevra Kabiliyeti

Prof. Dr. İrfan KAYMAZ

MAKİNA ELEMANLARI. İŞ MAKİNALARI (Vinç, greyder, torna tezgahı, freze tezgahı, matkap, hidrolik pres, enjeksiyon makinası gibi)

MAKİNE ELEMANLARI 1 GENEL ÇALIŞMA SORULARI 1) Verilen kuvvet değerlerini yükleme türlerini yazınız.

PATĐNAJ ÖNLEME SĐSTEMĐ(ASR)

OTOMOTİV TEKNOLOJİLERİ

BARTIN ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ METALURJĠ VE MALZEME MÜHENDĠSLĠĞĠ

MAK 305 MAKİNE ELEMANLARI-1

BETONARME-I 5. Hafta KİRİŞLER. Onur ONAT Munzur Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Tunceli

MAK-204. Üretim Yöntemleri. (8.Hafta) Kubilay Aslantaş

DİŞLİ ÇARKLAR SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜH. BÖLÜMÜ MAKİNE ELEMANLARI DERS NOTU. Doç.Dr. Akın Oğuz KAPTI

TİCARİ ARAÇ GELİŞTİRME PROJESİ KAPSAMINDA DİNAMİK MODELİN TESTLER İLE DOĞRULANMASI

Aks yük hesaplamaları. Aks yükleri ve yük hesaplamaları ile ilgili genel bilgi

UZUN ARAÇLARIN RÖMORK AKSLARINDA DİREKSİYON ÖZELLİĞİNİN SAĞLANMASI*

Hasan Esen ZKÜ FEN BİL. ENST. MAKİNE EĞT.BL. ÖĞRENCİSİ

DİŞLİ ÇARKLAR IV: KONİK DİŞLİ ÇARKLAR

Basınç farkı=çalışma basıncı (PA,B)-Şarj basıncı (PSp)+Güvenlik payı Ayar Diyagramı

Devrilme stabilitesi ve damperli devrilme stabilitesi

ÇÖZÜM 1) konumu mafsallı olup, buraya göre alınacak moment ile küçük pistona etkileyen kuvvet hesaplanır.

MUKAVEMET Öğr. Gör. Fatih KURTULUŞ

MAKİNE ELEMANLARINA GİRİŞ

Makine Elemanları I Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Temel bilgiler-flipped Classroom Akslar ve Miller

Daha fazla esneklik sunan yükleyici. WL 25 Tekerlekli Yükleyiciler: kepçe kapasitesi < 0,65 m³

Çekme üniteleri. Genel bilgiler. Çekme üniteleri hakkında daha fazla bilgi Arka uç adaptasyonları belgesinde bulunur.

8. Silindirlerin Düzenleniş Şekline Göre

MİLLER ve AKSLAR SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE ELEMANLARI-I DERS NOTU

Rtop = Ry + R2 + R3 + Rm. R2 = k * A * sin

AKIŞKAN STATİĞİNİN TEMEL PRENSİPLERİ

ÜNİVERSAL TEST CİHAZLARI

Plastik Şekil Verme

p 2 p Üçgen levha eleman, düzlem şekil değiştirme durumu

CNC ABKANT PRES ADVANCED SERİSİ STANDART ÖZELLİKLER. Arka Dayama Dili. Acil Stop Butonlu Taşınabilir Ayak Pedalı. Alt Dar Tabla CYBELEC TOUCH8 2D

Transkript:

OTEKON 14 7. Otomotiv Teknolojileri Kongresi 26 27 Mayıs 2014, BURSA YÖNLENDİRİLEBİLİR İLAVE DİNGİL N. Sefa Kuralay **, Mehmet Günal *, Mustafa Umut Karaoğlan **, Atilla Yenice *, Can Olguner * * Ege Endüstri ve Ticaret A.Ş., İZMİR ** Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, İZMİR ÖZET Bu çalışmada, ilave dingil kullanan ağır ticari taşıtların viraj dönüş yarıçaplarını ve dönüş esnasında oluşan lastik aşıntısını azaltmak için dışarıdan kuvvet uygulanarak araç ön tekerleklerin dönüş açısına göre Ackerman prensibine uygun olarak yönlendirilebilen bir ilave dingilin tasarımı üzerinde durulmuş ve çalışma prensibi verilmiştir. Anahtar kelimeler: Ackerman prensibi, lastik aşıntısı, viraj dönüş yarıçapı, sonlu elemanlar analizi STEERABLE TAG AXLE ABSTRACT This study is about design of a steerable tag axle that steers the tag axle wheels, by applying external force, according to front axle angle with respect to Ackerman principle for improving the turning radius and also prevent the tyre wear during cornering and manouvering of heavy commercial vehicles. The study also covers working principle of the system. Keywords: Ackerman principle, tyre wear, turning radius, finite element analysis 1. GİRİŞ İlave dingiller ticari taşıtların yük taşıma kapasitesini arttırmak için sabit aksların önünde veya arkasında kullanılırlar. Yük taşımak dışında bir işlevi yoktur. Örnek olarak 4x2 bir kamyonun azami yüklü ağırlığı, yaklaşık olarak, arka aks 11,5 ton ve ön dingil 6,5 ton olmak üzere toplamda 18 ton iken; ilave dingil kullanımıyla bu değer 25 tona kadar çıkabilmektedir. Aracın ağırlığındaki görece küçük bir artışla yük taşıma kapasitesinin büyük oranda arttırılabilmesi sayesinde sıklıkla kullanılırlar. İlave dingiller bağlanan teker sayısına veya yönlendirilebilme kabiliyetlerine göre adlandırılabilirler. Tekerlek sayısına göre çift tekerli veya tek tekerli olarak ikiye ayrılan ilave dingillerin arasındaki tek fark çift tekerli dingillerin yük taşıma kapasitesinin daha fazla olmasıdır. İlave Dingil Şekil 1: Çift teker ilave dingilli bir 6x2 kamyon. 1

Yönlendirilebilme kabiliyetlerine göre: Sabit ilave dingil Kendinden yönlenebilir (Self-steer) ilave dingil Yönlendirilebilir İlave Dingil 1.1 Sabit İlave Dingil Tekerleklerin sabit konumda olduğu ilave dingildir, tek tekerli veya çift tekerli olabilir. Aracın taşıma kapasitesini arttırmakla birlikte dönüş yarıçapını arttırmak ve dönüş sırasında ilave dingil tekerleklerinin sürüklenme hareketi yapmasından dolayı oluşan lastik aşıntısı gibi olumsuzlukları vardır. 1.3 Yönlendirilebilir İlave Dingil Yönlendirme işleminin, çoğu zaman iz kollarına uygulanan bir hidrolik silindir kuvvetiyle ön tekerleklerin açısına bağlı olarak yapıldığı ilave dingillerdir. Mekanik bağlantılar ağır taşıtlarda dingil mesafesinin uzunluğu nedeniyle kullanılamaz. İlave dingil tekerleklerinin de yönlendirilebilmesi sayesinde aracın dönüş yarıçapı azalır, dönüş esnasında ilave dingil tekerlekleri kayma yapmadan yuvarlanabildikleri için lastik aşıntısı da azaltılmış olur. Dönüş yarıçapının azalması özellikle şehir içinde dar sokaklarda sıkça manevra yapması gereken çöp kamyonu gibi araçlar için oldukça önemlidir. Bunun yanında sistem treylerlerde de kullanılabilir. Dönüş hareketi sırasında tekerleklerde yan kuvvet oluşmayacağı için dingil yapı elemanları ve şasi daha az zorlanır. Şekil 2: Sabit ilave dingil 1.2 Kendinden Yönlenebilir (Self-Steer) İlave Dingil Sabit ilave dingilin yukarıda bahsedilen olumsuz özelliklerini bir ölçüde azaltmak için aracın dönüş hareketinde kendi kendine yönlenebilen ilave dingildir. Bu yönlenme hareketi tekerlek eksenine göre kingpin ekseni eğilerek pozitif kaster açısı veya tekerlek ekseni ile kingpin ekseni arasında kaster mesafesi oluşturularak dönüş sırasında tekerleğe etki eden yan kuvvetlerin, tekerlek dönüş eksenine göre bir moment oluşturması neticesinde sağlanır. Şekil 4: Yönlendirilebilir ilave dingil ve süspansiyon sistemi 2. YÖNLENDİRME PRENSİBİ Yönlendirilebilir ilave dingil tekerleklerinin dönüş hareketi Ackerman prensibine uygun olarak gerçekleştirilmelidir. Aksi takdirde tekerlekler yuvarlanma değil sürüklenme hareketi yaparlar. Daha sonraki aşamada ise Ackerman prensibine göre belirlenen dönüş açısını belirli bir hata oranı içinde kalarak gerçekleştirebilecek bir trapez yön verme sistemi tasarımı yapılmalıdır. 2.1 Ackerman Geometrisi ve Hesaplamalar Şekil 3: Kendinden yönlenebilir ilave dingil ve süspansiyon sistemi Ackerman prensibine göre tekerlekleri yan kuvvet almayan (düşük hızlarda hareket eden) bir taşıtın bir virajı hatasız olarak (lastikler sadece yuvarlanma hareketi yaparak) dönebilmesi için tekerleklerin merkezinden çizilen dikmelerin viraj merkezinde birleşmelidir. İlave dingil tekerleklerinin yönlendirilmesi sadece düşük hızlarda yapılabilir. (Şekil 5) Çünkü arka tekerlekleri saptırılan bir taşıt yüksek hızlarda sürüş açısından kararsız hale gelir. [7] 2

Çok dingilli taşıtlar için Ackerman geometrisini yakalayabilmenin koşulu en fazla bir dingili sabit tutmaktır. w s L L+a 3 w L Yukarıdaki veriler kullanılarak ön iç teker dönüş açısına göre diğer tekerlerin dönüş açıları aşağıdaki formülden hesaplanabilir. cot cot o i w L İlgili formüllere göre yapılan hesaplamalarda ön iç tekerin düz pozisyondan maksimum dönüş açısı olan 39 ye kadar dönüşü sırasında diğer tekerleklerin dönüş açıları Şekil 7 de gösterilmiştir. Ön dış tekerlek Arka iç tekerlek Şekil 5: Arka dingilin yönlendirilmesi sonucu oluşan Ackerman geometrisi Ackerman geometrisi, dingil mesafesinin, iz genişliğinin ve tekerlek dönüş açılarının bir fonksiyonudur. Bu durumda uygulama yapılacak aracın ilgili değerlerinin bilinmesi gerekmektedir. (Şekil 6) Bu değerler uygulama yapılacak araçtan alınmıştır. L a 3 w L Ön iç tekerlek dönüş açısı Şekil 7: Ön iç tekerlek açısına göre diğer tekerlek açılarının değişimleri. 2.2 Trapez Yön Verme Sistemi Tasarımı Arka dış tekerlek Taşıtlarda yön verilen tekerleklerin eğrisel bir yörünge üzerinde kaymadan yuvarlanabilmesi için tekerlek eksenlerinin bir noktada kesişme şartı, (Ackerman Prensibi) ancak tekerleklerin birbirinden farklı δ i ve δ o yönlenme açılarına sahip olmalarıyla sağlanabilir. Bunu sağlayabilmek için çoğunlukla trapez yön verme sistemi kullanılır. (Şekil 8)Trapez yön verme sistemi 2 ve 4 uzuvlarının açısı ve uzunluğu birbirine eşit olan bir 4 kol mekanizmasıdır. Bugün kullanılan trapez sistemleri teorik olarak hesaplanmış Ackerman şartını tam olarak sağlayamamaktadır. Fakat basit ve ucuz olması sayesinde özellikle ağır ticari taşıtlarda kullanılan sabit akslarda bu mekanizma kullanılmaktadır. [2] Şekil 6: Araç boyutları w S L: Dingil mesafesi a 3 : Arka dingiller arası mesafe w L : Arka iz genişliği w S : Ön iz genişliği İç tekerlek Dış tekerlek Şekil 8: Trapez yön verme sistemi (β: iz kolu açısı, w: dingil pimleri arası mesafe) 3

İyi bir kumanda mekanizmasından beklenen teorik olarak hesaplanmış δo açısı ile tasarlanan trapez yön verme sistemi ile gerçekleşen δoi açısı arasındaki farkın aşağıdaki şartı sağlamasıdır. [2] δo 30 için (δo - δoi) 0,5 Trapez yön verme sisteminin iki temel ölçüsü olan r (iz kolu uzunluğu) ve β (iz kolu açısı) aşağıdaki denklemden iterasyon yöntemiyle bulunabilir. Pratik olarak mekanizmalarda r/w oranı 0.1 ile 0.15 arasında alınır. [2] r w sin cos 2 a sin i 2 sin cos a i Yapılan boyutlandırmanın kontrolünde son olarak trapez mekanizmasında direksiyonun toparlanabilmesi için maksimum dönüş açısı durumunda uzun rot ile iz kolu arasındaki açının 165 yi geçip geçmediğine bakılmalıdır. [2] Tasarlanan trapez yön verme sisteminde bu değer 146,28 < 165 dir. 2.3 Dönüş Yarıçapı İlave dingil tekerleklerinin yönlendirilebilir olmasının en büyük avantajlarından biri de aracın dönüş yarıçapının küçülmesidir. (Şekil 10) Bu sayede daha dar alanda manevra yapılabilir. Yapılan hesaplamalarla iz kolu uzunluğu ve iz kolu açısı değerleri aşağıdaki gibi bulunmuştur. w = 1816,762 mm r = 272 mm β = 44 r/w = 0,1497 İz kolu uzunluğu r ve iz kolu açısı β açısı belirlenen trapez yön verme sisteminin yukarıda belirtilen 30 derece dönüş açısına kadar en fazla ±0.5 derece hata şartını sağlayıp sağlayamadığının kontrolü yapılmalıdır. Şekil 10: Dönüş yarıçapındaki azalma Yukarıdaki şekilde de görüldüğü gibi sabit ilave dingil kullanan aracın ağırlık merkezinin dönüş yarıçapı 8,28 m iken, yönlendirilebilir ilave dingil ile bu değer 1 m azalarak 7,28 m ye düşmüştür. [7] 2.4 Tekerlek Döndürme Momenti Şekil 9: Dönüş hatası grafiği Yukarıdaki grafikte görüldüğü üzere sapma miktarı yaklaşık 28 dereceden sonra ±0,5 değerini geçmektedir. Bunun pratikte bir önemi yoktur çünkü ilave dingil tekerleklerinin, verilen araç ölçülerine göre hesaplanmış maksimum dönüş açısı 12,77 dir. Sonuç olarak çalışma aralığında hata miktarı ±0,5 değerini geçmediği için mekanizma doğru olarak boyutlandırılmıştır. İlave dingilin tekerleklerinin yönlendirilebilmesi için gerekli momentin bulunmasında aracın statik durumuna göre hesap yapılır. Çünkü tekerlekler hareketsizken yani lastiklerin yere sürtünerek yönlendirilmesi en yüksek moment gereksiniminin oluştuğu durumdur. Yapılan hesaplamada dingil pimi, kaster, kamber gibi açılar ihmal edilecek, tekerleğin yere tam düz biçimde bastığı ve scrub radius un 0 olduğu kabul edilecektir. Bu hesaplardan bulunan moment değerine göre silindir seçimi yapılacaktır. Tekerlekleri yönlendirmek için gerekli moment hesaplanırken düşey tekerlek yükü, yol tekerlek arası sürtünme katsayısı ve tekerleğin yola bastığı alan bilgisine ihtiyaç vardır. 4

Tekerleğin yola bastığı alan aşağıdaki şekilde de görüldüğü gibi lastiğin elastik özelliğinden dolayı tam bir daire değildir. (Şekil 11) Fakat bu alan gerekli ölçüler belirlenerek daireye yaklaştırılıp çözüm yapılır. 3.1 Elektro Hidrolik Sistem Elemanları Şekil 11: Lastik temas alanı ve daireye yaklaştırma Tek bir tekerlek için gerekli döndürme momenti, daire alanının iki katlı bir integralle elde edilip bu alanın tekerlek yükü ve sürtünme katsayısıyla çarpılmasıyla hesaplanabilir. İntegral alındığında 2 tekerlek için gerekli toplam moment, L M B max 2 2 2 r rsta 2 M Bmax 1 G L B 3 Olarak elde edilir. Buradaki değerler aşağıda verilmiştir. B: Lastik genişliği r: Yüksüz tekerlek yarıçapı r sta : Lastik statik yarıçapı P: Tekerlek yükü μ: Lastik yol arası sürtünme katsayısı 3. ELEKTRO - HİDROLİK YÖNLENDİRME VE KONTROL SİSTEMİ İlave dingilin yönlendirme işlemi hidrolik silindir kuvvetiyle yapılmaktadır. Sistemin bütün işleyişi bir elektronik kontrol ünitesi (ECU) tarafından yönetilir. Bu kontrol ünitesi ön dingilden gelen dönüş açısı verisine göre arka dingilin dönüş açısını, araç hızı bilgisini de göz önünde bulundurarak, hesaplayıp hidrolik silindirin hareketi için gerekli valf gruplarının açılıp kapanmasını ve sistemin diğer fonksiyonlarının yerine getirilmesini sağlar. Şekil 12: Elektro-hidrolik sistem şeması 1- Elektronik Kontrol Ünitesi (ECU) 2- Yönlendirme valf grubu 3- Hidrolik akümülatör 4- Kilitlemeli hidrolik silindir 5- Açı sensörleri (Ön dingil ve ilave dingilde) 6- Hidrolik pompa grubu 7- Sürücü için sesli ve ışıklı uyarı 8- Kontrol ve bilgi ekranı 9- Araç verileri bağlantısı 3.2 Sistemin Çalışma Prensibi İlave dingil tekerleklerinin yönlendirme işlemi için sürücünün direksiyonu çevirmesiyle ön tekerleklerin dönüş açısı aksona entegre edilmiş bir açı sensörü tarafından okunarak ECU ya iletilir. (Şekil 12) Kontrol ünitesi, araca göre oluşturulmuş dahili programı ile o anki ön dingil dönüş açısı için ilave dingil tekerleklerin olması gereken dönüş açısını hesaplar ve hidrolik silindiri hareket ettirmek için valf bloğundaki uygun servo valflerin açılıp kapanmasını sağlar. Hidrolik silindir tarafından hareket ettirilen ilave dingilin dönüş açısı kontrolü için ise ilave dingil aksonuna entegre edilmiş bir açı sensörü daha bulunmaktadır. (Şekil 12) Bu sensör tarafından okunan bilgi de ECU ya gönderilir. Olması gereken açı ile sensörden gelen bilgi karşılaştırılır. Bu iki değer birbirine eşitlendiğinde yönlendirme işlemi de tamamlanmış olur. Bu sistem kapalı bir döngüde çalışarak ilave dingilin ön dingile göre yönlenme hareketini sürekli olarak kontrol edip gerekli düzeltmeleri yapar. İlave dingilin yönlendirilmesi işlemi araç hızı, ön dingil dönüş açısı ve dönüş hızıyla bağlantılıdır. Sürücünün direksiyonu çevirme hızı arttıkça çeşitli valflerin ECU tarafından uygun oranda açılması ve hidrolik silindire daha fazla basınç verilmesine o oranda daha hızlı gerçekleşir. 5

İlave dingil dönüş açısı Yönlendirme oranı yüzdesi Araç hızı bilgisi CAN üzerinden ECU ya iletilir. 25 km/h hıza kadar ön dingil ile ilave dingil dönüş açıları arasında teorik olarak hesaplanmış sabit bir ilişki vardır. Fakat aracın stabilitesinin korunabilmesi için 25 ile 45 km/h hız aralığında ise bu ilişki sınırlanmıştır. (Şekil 13) Örneğin hesaplanan değer 39 ön tekerlek dönüş açısında 13 lik ilave dingil dönüş açısı olmasına rağmen; araç hızı 30 km/h olduğunda sistem en fazla 7 lik dönüşe izin verir. Araç hızı 45 km/h yi ise ilave dingil otomatik olarak merkez konuma gelip kilitlenir ve sabit dingil gibi işlev görür. 3.3 Hidrolik Silindir ve Merkezleme Fonksiyonu Arka dingili yönlendirilen bir araç, özellikle yüksek hızlarda stabil değildir. Bunun yanında yönlendirme sisteminde hidrolik veya elektronik bir arıza olduğunda ilave dingil tekerleklerinin düz konuma gelip kilitlenmesi gerekmektedir. Merkezleme fonksiyonu olmayan ilave dingil, yapıda kaster açısı veya kaster mesafesi olmadığından kararsız davranacaktır. Araç hızı 45 km/h i geçtiğinde veya bir arıza durumunda ilave dingilin orta konuma getirilip merkezlenmesi, yönlendirme silindiri ve valfler üzerinden hidrolik olarak yapılmaktadır. Araç hızı Şekil 13: Araç hızı ile yönlendirme yüzdesi arasındaki ilişki Buna ek olarak seyir halinde viraj dönüşü esnasında ön tekerlekler genellikle düşük açılarda döndürüldüğünden aracın stabilitesini bozmamak adına ön dingil tekerleklerinin orta konumundan +/- 4º lik dönüşü sırasında ilave dingil yönlendirmesi aktif değildir. (Şekil 14) Fakat silindir orta konumdan geçerken bu söz konusu değildir. Örneğin tam sol konumdan tam sağ konuma dönüş esnasında ön tekerlek dönüş açısı +/- 4º lik bölgeden geçtiğinde dahi ilave dingil önceden hesaplanmış oranı takip eder. Bu aynı zamanda bakım ve kalibrasyon kolaylığı da sağlar. Kayar Piston Mekanik Dayama Şekil 15: Yönlendirme silindiri iç yapısı ve kilitleme devresi Yukarıdaki resimde kırmızı renkle görülen merkezleme devresidir. Bu devre hidrolik pompadan bağımsızdır ve bir hidrolik akümülatör yardımıyla sürekli basınç altında tutulmaktadır. İlave dingili yönlendirebilmek için pompa tarafından sağlanan basınç güvenlik amacıyla her zaman merkezleme devresindeki basıncı yenmek zorundadır. Bu sayede pompada veya basınç hattında oluşabilecek bir arızaya karşı hidrolik silindirin akümülatörde saklanan basınçla kendiliğinden merkez konumuna gelmesi sağlanır. Silindir içindeki kayar piston mekanik dayamaya temas ettiğinde silindir tam olarak orta konumdadır. Bu sayede orta konum örneğin bir mekanik aşınmadan etkilenmeksizin muhafaza edilebilir. Araç hızı 45 km/h yi geçtiğinde veya bir arıza durumunda merkezleme devresindeki bir tek yönlü valf ECU tarafından kapatılarak devredeki yağ akışı engellenir ve silindir merkez konumda kilitlenmiş olur. Ön dingil dönüş açısı Şekil 14: Ön dingil ile ilave dingil tekerlekleri arasındaki yönlendirme ilişkisi ve ölü bölge Şekil 16: Merkez konuma dönüş (V<45km/h) 6

Silindir milinin merkez konuma dönüşü için uygun valflerin açılmasıyla yukarıdaki şekilde mavi ile gösterilen odaya basınç verilir. Bu basınç silindir mili içerisindeki kilitleme devresi basıncından büyük olduğu için mil sola doğru hareket eder. Milin hareketiyle birlikle daralan hacim nedeniyle kilitleme devresinde bir miktar basınç yükselmesi olur. Bu yükselme akümülatördeki gaz tarafından karşılanır. Silindirin sağa doğru hareketi ise yine benzer şekilde gerçekleşir. Kayar pistonun hareketi sırasında silindir içerisinde vakum oluşmasını engellemek için bu oda sarı renkle gösterilmiş olan dönüş hattına bağlanmıştır. Elemanlara ayırma (mesh) işleminde boru gövde için eleman büyüklüğü gövde sac kalınlığının yarısı olarak belirlenmiştir. Dingil kafası ve aksonlarda 10 mm, kaynaklarda ise 3 mm eleman büyüklüğü kullanılmıştır. (Şekil 18) Buna ek olarak kaynaklarda oluşan gerilmeleri daha doğru olarak görebilmek için gövde borusu ile kaynaklar arasındaki eleman boyutları sıklaştırılmıştır. [8] Analizde 444305 eleman ve 732843 düğüm noktası kullanılmıştır. 4. MEKANİK TASARIM VE SONLU ELEMANLAR ANALİZİ Yönlendirilebilir ilave dingil boru gövde üzerine sıkı olarak geçirilip çevresel olarak kaynatılmış 2 dingil kafası, bunlara kingpinler üzerinden yataklanmış aksonlar ve süspansiyon sistemine monte edilebilmesi için gerekli, boru gövdeye kaynatılmış makas tablalarından oluşur. İlave dingilin katı modeli CATIA V5R20 programı kullanılarak oluşturulmuştur. Makas tablası Şekil 19: İlave dingil sonlu elemanlar modeli Yapılan sonlu elemanlar analizinin sonuçları aşağıdaki şekillerde görülmektedir. Akson Dingil kafası Boru gövde Şekil 17: Yönlendirilebilir ilave dingil katı modeli Şekil 20: İlave dingil eşdeğer gerilme sonuçları 4.1 Yönlendirilebilir İlave Dingil Sonlu Elemanlar Modeli CATIA yazılımı kullanılarak katı modeli oluşturulan ilave dingilin Ansys Workbench R14.5 yazılımı ile mukavemet analizi gerçekleştirilmiştir. Analizler kapsamında, ilave dingil üzerinde oluşan eşdeğer gerilmelerin malzemelerin akma sınırını geçip geçmediği, düşey yükleme koşullarında sınanmıştır. Analiz için iz genişliği mesafesinde çizilen 2 silindir üzerine oturtulan parçaya makas tablalarından toplamda 2G düşey yük uygulanmıştır. Şekil 21: Dingil kafası eşdeğer gerilme sonuçları Şekil 18: Düşey yükleme sınır koşulları 7

KAYNAKLAR [1] KURALAY N. S., 2008, Motorlu Taşıtlar Temel ve Tasarım Esasları, Yapı Elemanları, Cilt 1, TMMOB Makine Mühendisleri Odası, İzmir. [2] KURALAY N. Sefa, 2008, Motorlu Taşıtlar Temel ve Tasarım Esasları, Yapı Elemanları, Cilt 2, TMMOB Makine Mühendisleri Odası, İzmir. [3] REIMPELL J., STOLL H., BETZLER J., 2001, The Automotive Chassis: Engineering Principles, Second Edition, Butterworth-Heinemann, Oxford Şekil 22: Dingil kafası boru gövde kaynağı eşdeğer gerilme sonuçları Yapılan analizler sonucunda ilave dingil parçalarında oluşan eşdeğer gerilmelerin malzemelerin akma mukavemetleri altında kaldığı görülmüştür. Dolayısıyla yapılan tasarım 2G düşey yük altında güvenlidir. 5. SONUÇ 8 ton yük taşıma kapasiteli, yönlendirilebilen ilave dingilin tasarım çalışmaları yapılmıştır. İlk olarak Ön dingil tekerleklerinin dönüş açısına göre ilave dingil tekerleklerinin dönüş açısı Ackerman prensibine göre hesaplanmış, daha sonra bu dönüş açılarını belirli bir hatayla gerçekleştirebilecek trapez yönlendirme mekanizması tasarımı yapılmıştır. Daha sonra ilave dingil tekerleklerini araç sabit konumdayken yönlendirebilmek için gerekli kapasitif moment değeri bulunmuştur. Bu sayede aracın viraj dönüş yarıçapı yaklaşık 1m iyileştirilmiş, ilave dingil tekerleklerinin aşınması büyük oranda azaltılmıştır. [4] MILLIKEN W., MILLIKEN D., 1995, Race Car Vehicle Dynamics, Society of Automotive Engineers, Warrendale [5] GILLESPIE T., 1992, Fundamentals of Vehicle Dyamics, Society of Automotive Engineers, Warrendale [6] PACEJKA H., 2006, Tyre and Vehicle Dynamics, Second Edition, Butterworth-Heinemann, Oxford [7] JAZAR R., 2008, Vehicle Dynamics: Theory and Application, Springer [8] ANSYS Workbench R14.5, Help and Mechanical Lecture Notes İlave dingilin dönüş açısı kontrolü ön dingil ve ilave dingil aksonları üzerine entegre edilen açı sensörlerinden okunan bilgilere göre elektronik sistem tarafından yapılmakta olup, yönlendirme hareketi ise hidrolik bir silindir kuvvetiyle sağlanmaktadır. Güvenlik gerekçeleri nedeniyle; hidrolik silindir, pompadan ayrı olarak bir akümülatör üzerinden basınçlandırılan kilitleme devresi sayesinde orta konuma getirilip hidrolik olarak kilitlenebilmektedir. Yönlendirilebilir ilave dingilin araca bağlantısında kullanılacak süspansiyon sistemi sayesinde kaldırılabilir özellikte olduğundan araç yükünün az olduğu durumlarda yerden kaldırılarak lastik aşıntısı daha da azaltılabilir. Yapılan sonlu elemanlar analizi sonucunda mukavemet açısından uygun bulunan dingilin prototip imalat çalışmaları devam etmektedir. 8

9