DİREKSİYON SİSTEMİkisi.deu.edu.tr/mustafa.karaoglan/Sunu 18 Direksiyon Sistemi.pdf · Araç...

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


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


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


Resim : Yüksek hızlı viraj hareketinde tekerleklerde oluşan diyagonal hareket açıları

sonucu dinamik yönlenme ve dönme merkezi


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


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.


. 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


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.


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


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.


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.


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.


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


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.


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


Resim: Direksiyon Sistemi


Resim : Direksiyon sistemi elemanları


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


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


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.


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


Bilyeli Somunlu - Hidrolik Yön Verici :

Resim : Bilyeli Somunlu - Hidrolik Yön Verici


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


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


.

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


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


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


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.


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.


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.


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.


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


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,


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


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.


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.


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


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.


= 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.


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.


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.


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


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.


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


.

.

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.


.

.

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.


. ..

.

Resim : Aksın önüne yerleştirilmiş kremayer direksiyon kutusunda rot

çubuğu mafsalının ortası AB ekseninin dış kısmında yer alır.


.

.

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


.

.

.

.

.

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.


. .

.

Resim : Aşağıda (yön verici kolun altında) bulunan rot çubuğuna ve arkaya

doğru yönlenmiş iz kollarına sahip Mc Pherson yay bacaklı askı sistemi


. .

.

Resim : Alt yön vericinin üst kısmında konumlanmış rot çubuğuna ve aks

arkasına doğru yönlenmiş iz kolu olan enine boyuna yön vericili askı sistemi


Teşekkür ederim


DİREKSİYON SİSTEMİkisi.deu.edu.tr/mustafa.karaoglan/Sunu 18 Direksiyon Sistemi.pdf · Araç...

Documents

Transcript of DİREKSİYON SİSTEMİkisi.deu.edu.tr/mustafa.karaoglan/Sunu 18 Direksiyon Sistemi.pdf · Araç...