Hareket Kontrol Sistemleri Ders Notları Namık Kemal Üniversitesi Hayrabolu Meslek Yüksek Okulu Öğretim Görevlisi Ahmet DURAK 1
Şasi ve Karoser Şasi ve Karoseri, otomobilin gövdesini oluşturur. Şasi çerçevesi ( şasi çatkısı), aracın bütün parçalarını üzerinde taşıyan, motora, karosere ve güç aktarma organlarına desteklik eden bir temeldir. Karoseri ise aracın kaporta yada gövde diye tabir edilen sac aksamıdır. 2
Otomobiller karoser olarak şasinin üzerine inşa edilir ve şasi ile tekerleklerin bağlantısını askı sistemi sağlar. Askı sisteminin yol ve araçla en iyi uyumu sağlaması için birçok yardımcı unsur vardır; bunların hepsine birden süspansiyon sistemi denir. Aşağıdaki resim şasisüspansiyon sistemi ve süspansiyon sisteminin parçalarını gösteriyor. 3
Süspansiyon Sistemi Süspansiyon sistemi şasiye bağlı olup, oluşan enerjileri absorbe ederek şasiye iletilmesini mümkün olduğunca azaltmayı hedefler. Süspansiyon Sisteminin Parçaları 1. Yaylar Tekerlekler hariç aracın bütün yükünü üzerlerinde taşırlar. Esnek yapıları sayesinde tekerleğin tümseklerde şasiye yaklaşıp, çukurlarda şasiden uzaklaşmasına izin vererek sarsıntıların hissedilmesini en aza indirirler. Yay Çeşitleri Şunlardır; Yaprak yaylar Helisel yaylar Burulma çubuklu yaylar Pnömatik(hava yastıklı) yaylar Hidro pnömatik yaylar 4
Yaprak Yaylar Genellikle kamyon ve eski tip otomobillerde kullanılır. Yay çeliğinden üretilen bu yapraklar üst üste konularak kelepçelerle sabit durmaları sağlanır. Boyları birbirinden farklı, yaprakların üst üste dizilmesiyle oluşturulan bu sistem genellikle ağır yük taşımacılığı yapan araçlarda kullanılır. Parçaların tümü, bir merkez cıvatasıyla birbirine bağlanır. Ana yaprağın her iki ucu kıvrılarak ön dingile ve askı sistemlerine bağlanır. Yaylanma sırasında yay yaprakları birbiri üzerine sürtünerek kayma yaparlar, sürtünmenin en aza indirilmesi yaprakların ömrünü uzatır. Yapraklar birbiri üzerinde kayma yaparak yaylanması sağlarlar ve dikey ivmelenmeden oluşan enerjiyi absorbe ederler. Günümüzde artık neredeyse hiç kullanılmayan bu sistem, en verimsiz süspansiyon sistemlerinden birisidir. 5
Helisel Yaylar Binek arabalarının ve yolcu otobüslerinin askı sistemlerinde kullanılır. Yuvarlak kesitli yay çeliğinden yapılmış çubukların ısıtıldıktan sonra kalıplar üzerine sarılmasıyla şekillendirilir. Uçları yay tablasına düzgün olarak oturacak şekilde yapılır. Her aracın ağırlığı farklı olduğundan yay çapı ve bakla sayısı buna göre üretilir. Helisel yaylar, ön askı sisteminde alt ve üst salıncaklar arasına bağlıdır. Helisel yaylar, kırıldığında veya esnekliğini kaybettiğinde yenileriyle değiştirilir. Bunun dışında herhangi bir bakıma gerek yoktur. 6
Burulma Çubuklu Yaylar Burulma çubuklu yaylar bir veya birden fazla uzun çelik çubuklardan meydana gelir. Bu çubuklar burulmaya karşı dirençli malzemelerden üretilir. Çubuğun bir ucu kare şeklinde yapılarak aracın şasisine dönmeyecek şekilde sabitlenir. Diğer ucu da askı sisteminin uçlarından birisine bağlanarak, yolda tekerleğin hareketlerini yumuşatıp yaylanmayı sağlar. Çok uzun ömürlü olmazlar ve ani ve sert yüklenmelerde kırılabilirler. Günümüzde genellikle araçların arka süspansiyonlarında kullanıldıkları görülür. 7
Pnömatik(hava yastıklı) Yaylar Havalı askı sistemlerinde kullanılır. Her tekerde yay yerine hava yastığı bulunur. Genellikle yolcu otobüsleri, kamyon gibi basınçlı hava sistemi bulunan ağır taşıma araçlarında kullanılır. Hava yastığı, koruyucu bir kap içinde hava ile şişirilmiş lastik körükten meydana gelir. Aracın bütün ağırlığı bu hava yastıklarına biner. Hava yastıkları, araç kompresöründen gelen basınçlı hava ile şişirilir. Sistemde bulunan seviye ayar supabı, kasa ile dingil arasındaki mesafenin her konumda eşit kalmasını sağlar. Seviye ayar supabının komuta kolu dingiller ile irtibatlıdır. Araç yükünün fazla olması halinde kasa yastıklar üzerine oturup dingillere yaklaşmak ister. Yastığın çökmesiyle komuta kolu, seviye ayar supabını etkileyerek yastıklara dolan havanın basıncının artmasını sağlar. Yastıklar, kasa ile dingil arasında ayarlanmış mesafeye gelene kadar şişer. Araç yükünün azalması halinde hava yastıkları serbest kalarak dingil ile kasa arasındaki mesafeyi açmak ister. Bu durumda da komuta kolu, seviye ayar supabını ters yönde etkileyerek yastık hava basınçlarını gerektiği kadar düşürür. Havası indirilen yastıklar, kasa ile dingil arasındaki ayarlanan mesafenin sabit kalmasını sağlar. Komuta kolu, seviye ayar supabı ile birlikte çalışarak araç yükünün artması halinde hava yastıklarına basılan havanın basıncını arttırır. Yük azalması halinde yastık hava basınçlarını düşürülür. Sonuç olarak dingil ve kasa arasındaki mesafe her zaman sabit tutar. 8
Amortisörler Süspansiyon sistemini şu ana kadarki kısmıyla düşündüğümüzde bir fırlatma mekanizmasından farklı olmadığını göreceksiniz. Çünkü yaylar üzerlerine gelen yükü yumuşatarak tersi yönde iletme görevini üstlenirler. Yani tümsekten geçen araçta tekerlek şasiye yaklaşır ve yay iyice sıkışır, yay eski haline dönerken büyük bir kuvvetle tekerleği geri iter ve yukarı doğru seken araç yerçekimiyle tekrar yere konar ve yayı sıkıştırır. Bu salınımlar hiç durmadan devam eder. İşte bunun olmasını engelleyen sadece ufak bir parçadır. Süregelen salınımları absorbe ederek yok eden bu parçaya amortisör adı verilir. Günümüz araçlarının tamamında boru amortisörler kullanılır. Bu amortisörler tesir yönünden ikiye ayrılı bunlar; tek tesirli ve çift tesirlidir. Tek tesirli amortisörler, açılma veya kapanma halinden yalnız birinde görev yapar diğerinde serbesttir. Çift tesirli amortisör ise hem açılma ve hem de kapanma halinde görev yaparlar ve en çok kullanılan amortisör tipi de budur. Amortisör üzerine yük bindiğinde kapanmaya zorlanır. Bu sırada amortisörün kapanmaya başlamasıyla beraber ucunda piston olan amortisör mili, içi hidrolik yağ ile dolu silindir içinde aşağı doğru ilerlemeye çalışır. Fakat sıvıların sıkıştırılamaz prensibine bağlı olarak, hidrolik sıvı yer değiştirir. Pistonun baskısı devam ederken, hidrolik sıvı pistonun ucundaki çift yönlü sübaplı küçük deliklerden dışarı çıkmaya çalışır. Bu sayede amortisör yavaş yavaş kapanır ve üzerine etkiyen basıncın büyük bir kısmını hidrolik sıvının sürtünme kuvveti olarak absorbe eder. Amortisör ters yönde yüklendiğinde yani açılmaya zorlandığında ise, piston üzerindeki çift yönlü sübaplı deliklerden sıvı tekrar alt tarafa dolmaya çalışır ve yavaşça amortisör genişler. Sonuçta gerek genişleme gerek sıkışma olsun, amortisör içerisindeki pistonun hareketi yavaşlatılarak iletilir.bu da tekerleğin salınım hareketinin ve titreşimlerin mümkün olduğunca kısa sürede yok edilmesini sağlar. 9
Askı Sistemleri Tekerleklerin araçla bağlantısını sağlayan sistemlerin tümüne askı sistemi denir. Ön tekerleklerin araca bağlantısını sağlayan sisteme ön askı sistemi, arka tekerleklerin araca bağlantısını sağlayan sisteme ise arka askı sistemi denir. Askı sistemi, tekerleklerin virajlarda yanal kuvvetlerin etkisinde yola sürekli düz basmasını ve yol yüzeyindeki girinti-çıkıntıların oluşturduğu yanal titreşimlerin en aza indirilmesini sağlar. Askı sistemleri ikiye ayrılır; 1) Serbest Askı Sistemi 2) Sabit Askı Sistemi 10
Sabit Askı Sistemi Bu sistemde dingil her iki tekerleği birbirine bağlar. Yani bir tekerlek üzerine gelen kuvvet ve oluşan titreşim diğer tekerleği de etkiler. Titreşimlerin fazla olması oldukça konforsuz bir sürüşe neden olmaktadır. Fakat buaskı sistemini meydana getiren parça az ve sistem basit olduğundan darbe dayanımı ve ömrü daha uzundur. Bu nedenle ağır taşımacılık yapan araçlarda sık kullanılan bir sistemdir. Serbest Askı Sistemi Binek arabaların tümünde ön askı sistemi olarak kullanılır, bazı araçlarda arkada da serbest askı sistemi kullanıldığı görülür. Bu sistemde süspansiyonlar birbirinden bağımsız olarak çalışırlar. İki tekerlek arasında doğrudan aks bağlantısı bulunmadığından, sağ ve sol tekerleklerde süspansiyon mekanizmaları bağımsız olarak çalışır ve çok daha konforlu bir sürüş sağlanmış olur. Yaysız kütle az olduğundan ve aşağıda tutulabildiğinden lastiklerin yol tutuşu çok iyidir ve titreşimler çok daha iyi absorbe edilebilir. Fakat bu sistemlerde tekerlekler çok hareketli olduğundan ve birbirleri ile bağlı olmadıklarından yanal kuvvetlere dayanıklılıkları daha az ve aşınmaları daha kolaydır. Fakat binek otomobillerde bu sistemin kullanılması rahat bir sürüş ve konfor için olmazsa olmazlardandır. En çok kullanılan serbest askı sistemi MacPherson sistemidir. 11
Denge Çubukları Denge çubuğu veya diğer adıyla stabilizatör, virajlarda merkez kaç kuvvetinin etkisiyle araç gövdesi dışa doğru savrulan aracın tekerlekler arasındaki açı farkını azaltarak daha kontrollü hareket etmesine olanak verir. Kısaca savrulma sunucu dışta kalan yay basılmaya içte kalan yay açılmaya zorlanır. Bu durumda denge çubuğu tekerlek arasındaki farklı durumu burulmak suretiyle azaltır. Böylelikle direksiyon hakimiyetini çoğaltıp aracın savrulmasını ve sağa sola yatmasını ve bir miktar da kaymayı önler. Bazı araçlarda denge çubuğunun yanı sıra birde dayanma çubuğu bulunur. Dayanma çubuğu alt salıncakla şasi arasına bağlanır ve salıncakta meydana gelen kaymayı önler. 12
Rotiller Rotil bir küresel mafsal olup aks başının salıncaklara bağlantısını yapan parçadır. Aks başının üst salıncağa bağlantısını yapan parçaya üst rotil, alt salıncağa bağlantısını yapan parçaya da alt rotil denir. Rotiller üretim sırasında yağlanıp hazır hale getirilirler, sonradan bir yağlama yapılması mümkün değildir. Rotillerin genel görevi, aks bağlantılarının tekerleğin değişik durumlarında dahi bağlantısının sürekliliğini sağlar. Örneğin aracın ön tekerleği bir tümsekteyse, rotiller hareketli bir mekanizma olduğundan aksı hafif yukarı kaldırarak yine bağlı kalmasını sağlar. Yani bir nevi insan kolunun gövdeye bağlanması işlevini üstlenir. Bunlara otomobillerin eklemleri de denilebilir. 13
Ön Düzen Geometrisi Direksiyon ve süspansiyon sistemlerinin görevlerini kusursuz bir şekilde yapabilmeleri için ön tekerlek açıları doğru olarak düzenlenmelidir. Ön düzen geometrisinin uygun ayarlanması ile dinamik gerilmeler ve parçaların aşınmaları azalacaktır. Ön düzen açı ve boyutlarının ayarları süspansiyon sistemine, tekerlek tahrik sistemine ve direksiyon sistemine göre değişir. Bu ayarlar sürüş performansını, direksiyon kararlılığını ve parçalarının dayanıklılığını artırmak için yapılır. Bağımsız arka süspansiyona sahip araçlarda, arka tekerleklere de ön tekerleklerde olduğu gibi kamber ve toe açısı verilir. 14
Kamber Açısı Taşıtın ön tekerleklerine önden bakıldığında düşey eksene göre, tekerleğin üst kısmının aracın merkezine ya da dışarı doğru eğimine kamber açısı denir. Tekerleğin üst kısmı dışa doğru belirli bir açı ile eğim yapıyorsa pozitif kamber, içe doğru eğimli ise negatif kamber olarak tanımlanır. Kamber açıları genellikle pozitif verilir. Bazı küçük çaplı tekerlekler için negatif kamber daha iyi sonuçlar vermektedir. 15
Kamber Açısının Amacı ve Etkileri 1-Lastiğin yol yüzeyine iyi bir temas yapmasını sağlar, 2-Pozitif kamber, lastiğin yere temas noktasını yük ekseninin yola temas noktasına getirerek, meydana gelen momenti azaltır. Böylece direksiyon kolaylığı sağlar, 3-Aracın ağırlığını aks başına momentsiz bindirerek, aks pimi burcunda veya rotillerdeki sürtünmeyi azaltır direksiyon kolaylığı sağlar, 4-Tekerleğe gelen normal tepki kuvvetinden dolayı aks pimi veya rotillerde meydana gelen yük ve aşınmaları azaltır, 5-Gereğinden fazla pozitif kamber açısı tekerleğin dıştan aşınmasına negatif kamber ise içten aşınmasına sebep olur, 6-Kamber açısının iki tarafta eşit olmaması taşıtın bir tarafa çekmesine neden olur. Taşıt, pozitif (+) kamber açısının büyük olduğu tarafa çekme yapar. İki tekerlek arasındaki kamber açısı farkı 0,5 dereceden büyük olmamalıdır. 16
Kaster Açısı Taşıt tekerleklerine yandan bakıldığında görülen, aks piminin veya alt ve üst salıncak rotillerini birleştiren doğrunun taşıtın önüne veya arkasına doğru yaptığı eğime kaster denir. Tekerleğe yan tarafından bakıldığında pimin üst kısmının arkaya doğru eğimi Pozitif Kaster, tersi ise Negatif Kaster olarak adlandırılır. Günümüz taşıtlarında her iki duruma da rastlamak mümkündür. 17
Kaster Açısının Amacı ve Etkileri 1-Kaster açısının asıl amacı taşıta hareket kararlılığı sağlamaktır. Pozitif veya negatif kaster verilmiş araç tekerleklerinde, yolun durumundan dolayı sapma meydana geldiğinde, tekerlekler tekrar eski konumuna gelir. 2-Dönüşlerden sonra tekerlekler tekrar düz duruma getirilmeye çalışıldığında direksiyonun kolayca toplanmasına yardımcı olur. Örneğin sağ tarafa dönen araçta sağ tekerlek aksı yere yaklaştırılmaya çalışılır. Ancak, tekerlek yere gömülmeyeceğinden, aracın sağ direksiyon mafsalı yukarı doğru kalkar ve araç gövdesini de yukarı kaldırır. Dönüşten sonra direksiyon serbest bırakıldığında aracın ağırlığı ve yol direncinin etkisiyle sağ direksiyon mafsalı tekrar aşağıya doğru itilir ve tekerlekler tekrar düz konumuna döndürülür. 18
Toe Açısı (Toe-in veya Toe-out) Araca hareket veren ön tekerleklere üstten bakıldığında görülen, tekerleklerin ön kısmının arkaya göre farklı mesafede olması durumudur. Ön tarafın arkaya göre kapalı olmasına toe-in, açık olmasına da toe-out denir. 19
Toe Açısının Amaç ve Etkileri 1-Taşıt düz yolda hareket ederken tahrik tekerleklerinin ve yükün etkisi ile ön tekerlekler, arkadan itişli araçlarda genellikle dışa doğru açılmaya, önden çekişli araçlarda ise içe doğru kapanmaya zorlanır. Bu nedenle önden çekişli araçlarda ön tekerleklere toe-out,arkadan çekişli araçlarda toe-in verilir. 2-Taşıt ön tekerleklerine, üretici firma tarafından belirlenmiş değerlerin dışında fazla miktarda toe-in veya toe-out verilmişse bu durum tekerleklerde yuvarlanma direncinin artmasına neden olur. Ayrıca tekerleklerin, içten veya dıştan anormal derecede düzensiz aşınmalarına yol açar. Bu aşınma, yanal yönde testere dişi şeklinde kendisini gösterir. 20
King-Pim Açısı 21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43