dİreksİyon sİstemİkisi.deu.edu.tr/mustafa.karaoglan/sunu 18 direksiyon sistemi.pdf · araç...
TRANSCRIPT
DİREKSİYON SİSTEMİ
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 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. . .
.
a
j
.
b) Çeki okundan ön aksın dönmesiyle yapılan yönlendirme
a) Aksondan yön verme
Resim : Yön verme biçimleri
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 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.
2/jR
Ltan İ
2/jR
Ltan a
L
jancotancot ia ;
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 > 900 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 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, 150 ...200 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.
Virajda hareket halinde her bir tekerleğin diyagonal
hareket açısı farklı oluşur. Resim : Diyagonal hareket
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
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
)(
LR
AÖ
R
Ltan farklı olarak ilişkisi oluşur.
.
.
Ö
A
Ö
A
LR
Resim : Aşırı
döner özgül
yönlenme
davranışlı bir araç
belirli bir viraj
hareketinde az
döner karakteristikli
bir araca göre
daha düşük
direksiyon açısına
ihtiyaç duyar. Aşırı döner Az döner
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 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, v.s
pek çok faktör rol oynamaktadır.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 8
. 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 üzerinde olduğunu 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 (understeering, untersteuernd) 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 6.1.10 : Aracın özgül yönlenme karakteristikleri
.
Nötr
Az döner
Çok döner
M
M
M
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
olduğunu farz edelim.
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)
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
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 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 30 ..10 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 . = 50...100
olabilir.Genelde 60...70 civarındadır.Kamber 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 10
Pozitif yön verme yarıçapı R0
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.
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.
Yön verme yarıçapı sıfır olursa,
tekerlek olduğu yerde yönlenir;
tekerlek yönlenirken
yuvarlanamadığı için , duran bir
aracın yönlenmesinde direksiyon
ağırlaşır, sertleşir
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 11
Kaster Açısı ve Kaster mesafesi nL :
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 nL kadar önde bulunur .
Ayrıca bu kaster mesafesi akson milinin tekerlek
merkezinden öne çekilmesi ile de elde edilebilir
Kaster Açısı:
• Standart tahrik sistemli araçlarda 00...40,
• Arkadan motorlu araçlarda 60...120 .
Kaster açısı ve uzunluğunda da tıpkı dingil
piminde olduğu gibi tekerleklerde geri getirme
momenti oluşur.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 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. l1 ve l2 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 13
Direksiyon Sistemi Yön Verme Çubuğu (Rot) Uygulamaları
a) Sabit aksta kullanılan rotlar :
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.
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.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 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 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 16
Dir
eks
iyo
n Ç
evri
n o
ran
ı
Direksiyon Açısı [Derece]
Geometrik çevrim oranı:
Standart Otomobil i = 17
Servo Yön Verme i = 14…13
Yük altında direksiyon çevrim oranı
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 17
Resim: Direksiyon Sistemi
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 18
Resim : Direksiyon sistemi elemanları
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 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 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 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 22
DİREKSİYON KUVVETLENDİRİCİLER – SERVO YÖN VERME SİSTEMLERİ 1. Hidrolik Servo Yön Verme Sistemleri Araç büyüklüğüne ve direksiyon kutusu tipine bağlı olarak direksiyon simidine
50...90 Nm döndürme momenti etkir. Ağır yük kamyonlarında ve otobüslerde bu
moment yeterli değildir. Sürücü daha büyük bir kuvvet uygulamalıdır..
.
.
Direksiyon
Kısmı
Pompa
Kısmı
Servo direksiyon hidrolik silindiri
Direksiyon kolonundaki döner sürgülü ventil
Aşırı basınç ventili
Debi ayar ventili
Servo Yön Verme Hidrolik Planı
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 23
Bilyeli Somunlu - Hidrolik Yön Verici :
Resim : Bilyeli Somunlu - Hidrolik Yön Verici
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 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 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. .
.
Dönel silindir
Çevresel kanallar
Burulma çubuğu
Piston
Direksiyon mili
Direksiyon simidi
Basınçlı hidrolik Giriş Çıkış
Servo silindir (İş silindiri)
Kremayer direksiyon kutusu
Normal pozisyon
Resim: Döner sürgülü servo yön verici sistem
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 26
.
Hafif sola dönüş Hafif sağa dönüş Tam sağa dönüş
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.
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 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 Katlanabilir direksiyon mili Elastik Hardy diski
Kardan mafsalı
Kremayer dişlili direksiyon kutusu
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.
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
Resim : Elektriksel servo yön verme sistemi
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 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 29
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.
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.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 30
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.
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.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 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 . .
.
a
j
.
b) Çeki okundan ön aksın dönmesiyle yapılan yönlendirme
a) Aksondan yön verme
a
a
i
tanj
L
tan.j
L
tan
ifadesinde i = 0…350 arasındaki dönme
açılarına karşılık elde edilen a açısı
kaymasız bir dönme için gerekli teorik açıdır.
Fakat, bugün kullanılan trapez ve diğer yön
verme sistemleri bu şartı sağlayamamaktadır.
Genelde basit olması nedeniyle trapez yön
verme sistemi ve türevlerinde ısrar
edilmektedir.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 32
İyi bir kumanda mekanizmasından istenen yukarıdaki denklemden belirlenen i0
ile gerçekte ortaya çıkan i açısı arasındaki farkın
a= 300 kadar (i -i0) ½ 0
küçük olmasıdır. Trapezin boyutları ve kenar açıları nedeniyle bu gerçekleşemez
ise,
a=200 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 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. .
.
e
3i
Hareket yönü
Resim : Trapez yön verme sisteminin doğrusal harekette ve sağa sapmış durumu
Resimden faydalanarak aşağıdaki temel ifadeler yazılır :
(1)
(2)
Burada
j)sin(.rcos.u)sin(.r ia
0)cos(.rsin.u)cos(.r ia
sin.r.2ju sin.j
r.21
j
u
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 34
2
2
ai2
)ai
sin.u
r.21
)cos().(cos(u
r
1sin1cos
cos()cos(.u
rsin
u ve İfadesinin (1) ve (2) denklemlerinde kullanılarak oranlanması sonucu
)()(cos2cos
sin.2)sin()sin(
j
r
ia
ia
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 : = 150 ve a = 300 alınırsa,
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 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 = 0,10
= 180
160
14
0
12
0
10
0
00
100
200 30
0 40
0
a
i -
i0
60
4
0
20
00
-20
-40
.
.
100
.
Resim : i - i0 = f(r/j,, a)
fonksiyonu olarak değişimi
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 36
Resimden i - i0 farkının küçük tutulabileceği açısı bulunabilir.
Örneğin = 170 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
-10 , - 1/20 , 00 , +1/2 0 , +10 değerleri alınır. = f(L/j) eğrisi iki grupta
a = 200 ve 300 , r/j = 0,10 için
a = 200 ve 300 , r/j = 0,15 için çizilir.
Bu eğrilerden faydalanarak = f(L/j) eğrisi elde edilir.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
37
Resim bu eğrilerin r/j = 0,10 ve r/j = 0,15 için olanını göstermektedir.
. . . .
.
r/j = 0,10
0,15
2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0
L / j
180
160
14
0
12
0
.
r / j = 0,10
0,15
.
.
r / j =
Resim : = f(L/j) fonksiyonunun r/j
oranına göre değişimi
.
.
e
3i
Hareket yönü
3i açısı 1800 ‘ye ulaşmamalı, yani
3i 1600…1650 değerini
aşmamalıdır.
Aksi halde mekanizmada
direksiyonun geri toplanması
esnasında kasılmalar ortaya çıkar.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 38
Resimden
eşitliği yazılır. Teorik sınır değerler için cos3i = -1 yani 3i = 1800 alınırsa,
şeklini alır ve benzer şekilde 3i 1620 cos3i = - 0,95 için
denklemi elde edilir. Bu denklemler eğer =f(a) olarak çizilirse,
a = 350 için r/j = 0,10 alınması halinde 180
a = 350 için r/j = 0,15 alınması halinde 170 olmalıdır .
= f(L/j), bu tespite göre konstrüksiyon için gerekli verileri vermektedir ve
mekanizmanın boyutları kolaylıkla tayin edilebilir
sin.2)2cos1.(j
r)sin
j
r.21.(cos)sin( i3a
2cosj
r)sin.21).(1
j
r()sin( a
2cos
j
rsin.2.
j
r.95,0195,0
j
r)sin( a
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 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 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 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 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 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 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 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.
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.
.
.
a b
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 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 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 48
. ..
.
Resim : Aksın önüne yerleştirilmiş kremayer direksiyon kutusunda rot
çubuğu mafsalının ortası AB ekseninin dış kısmında yer alır.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 49
.
.
Resim : Yüksek konumdaki bir
kremayer direksiyon kutusu rot
çubuğunun üst yön verici kolun
üzerine yerleştirilmesine sebep
olur.İz 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 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 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 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 53
Teşekkür ederim
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY