Ön Düzen // Bağımsız Süspansiyon Tipleri // Yalpa Ekseni // Denge Çubukları // Teknik Bilgiler

LionTech16

Otomobil Uzmanı

4669 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

Merhaba,

Bu konuda otomobil tasarımı ile alakalı teknik bilgiler paylaşmaktayım. Yeni konular sürekli olarak ilk mesaja eklenecek ve konu sürekli güncellenecektir. Yazı, hiçbir yerden alıntı değildir. Tamamı, benim tarafımdan yazılmıştır. Kullanılan görsellerin kaynağı, referans bölümünde belirtilmiştir.

ÖN DÜZEN GEOMETRİSİ

Ön düzen açıları, aracın statik (park halinde) ve dinamik (seyir esnasında) halinde zemin tarafından araca etkiyen kuvvetleri ve aracın performansını belirler. Yakıt tüketimini, manevra kabiliyetini, yol tutuşunu, viraj emniyetini, tekerlek aşınmasını etkiler.

Ön Düzen // Bağımsız Süspansiyon Tipleri // Yalpa Ekseni // Denge Çubukları // Teknik Bilgiler

Ön düzen geometrisinin kolay anlaşılabilmesi için direksiyon dönme ekseni ile başlamak gerekir.

1. DİREKSİYON DÖNME EKSENİ

Direksiyon dönme ekseni, aracın direksiyonunu çevirdiğimizde tekerleklerin etrafında döndüğü eksendir. Araçlarda ''Double Wishbone'' (Çift A Kollu) ve ''Mc Pherson'' olmak üzere iki tip bağımsız tekerlek asılış sistemi mevcuttur. Bu iki tip asılış sistemine göre direksiyon ekseni aşağıdaki şekillerde bulunur. Kırmızı çizgiler, direksiyon dönme eksenleridir.

Double Wishbone Asılış Sistemi için ;

Mc Pherson Asılış Sistemi için ;

2. KING-PIN AÇISI

King-pin açısı ; direksiyon dönme ekseninin yolun normali ile yaptığı açıdır. Direksiyon dönme açısı ise dik değildir, genellikle alt taraf dışta olacak şekildedir. Bu açı ağır taşıtlarda (kamyon, tır gibi) 0°-5° iken , binek araçlarda 10°-15° derece arasında olmaktadır. Bu açının amacı ;

- Sapma dairesi yarıçapını küçültmek,
- Direksiyon çevrildiğinde geri toplama momenti oluşturmaktır.

3. SAPMA DAİRESİ YARIÇAPI

Sapma dairesi yarıçapı, direksiyon dönme ekseninin (king-pin ekseni de denebilir) yer ile temas ettiği nokta ile tekerlek düzleminin yerle temas noktası arasındaki yatay mesafedir. Biz direksiyonu döndürdüğümüzde tekerleğin yer ile temas noktası aslında yerde bir çember çizer, bu çemberin merkezi, direksiyon dönme ekseninin yerle temas ettiği hayali nokta, yarıçapı ise sapma dairesi yarıçapıdır. Bu sapma dairesi yarıçapı, pratikte gözle hissedilebilmesi zordur. Genellikle 1-2 cm arası bir değer almaktadır. Sapma dairesi yarıçapını amacı ;

- Tekerleklerin bir nokta etrafında çember çizerek dönmesini sağlamak,
- Hareket dirençleri ve aşınmaları azaltmak,
- Sürücünün yol şartlarını hissetmesine katkıda bulunmaktır.

4. KASTER AÇISI

Kaster açısı ; direksiyon dönme ekseninin, yola dik ve aracın uzunlamasına paralel olan düzlemdeki eğikliğidir. Yani kısacası, araca yandan baktığımızda direksiyon dönme ekseninin öne ve ya arkaya yatık olma durumudur kaster. Eğer direksiyon ekseni öne yatıksa (üst taraf önde, alt taraf arkada) negatif kaster, arkaya yatıksa (üst taraf arkada, alt taraf önde) pozitif kaster denir. Genellikle araçlarda pozitif kaster kullanılır. Bu kaster açısı ; ön dingil ağırlığı küçük araçlarda büyük, ön dingil ağırlığı büyük araçlarda küçüktür. Kaster açısı, binek araçlarda , 0°-5° arasında değişir. Kaster açısı ;

- Direksiyona stabilite kazandırır, bozuk yollarda tekerleklerin sağa ve sola hareketinde geri toplar ve direksiyonun düz konumda kalmasını sağlar,
- Direksiyon çevrildiğinde geri toplama momenti oluşturur,
- Yapısal kasterin oluşmasını sağlar,
- Virajlarda kamber açısını değiştirerek, viraj sınır hızını arttırır ve viraj emniyetine pozitif katkı sağlar.

Pozitif kasterli bir araçta yol ve sürüş emniyeti arttırılırken, negatif kasterli bir araçta viraj emniyeti arttırılır. Kaster açısı gereğinden büyük verilirse, yol kararlılığı artmasına rağmen, direksiyonu zorlaştırır, aşırı yol darbe etkisine (direksiyonda yol pürüzlülük hissine) neden olur, titreşimlere sebep olur. Gereğinden küçük olursa, yol kararlılığı azalır, direksiyon yumuşaklığı artar.

Eğer bir aracın direksiyonunda sağa çekme varsa; pozitif kasterli ise sağ taraftaki kaster açısı sola göre küçük, negatif kasterli ise sağ taraftaki kaster açısı sola göre büyüktür.

5. KASTER AÇIKLIĞI

Kaster açıklığı ; direksiyon dönme ekseninin tekerlek merkezi ile yatay düzlemde arasındaki mesafedir. Bu mesafe, kaster açısının değişimi ile artmakta ve azalmaktadır. Örneğin Honda Jazz'da kaster açısı 2,16° ve 3,33° arasında değişirken, kaster açıklığı ise 5,4 mm ve 19,8 mm arasında değişmektedir. (kaynak)

6. YAPISAL KASTER

Yapısal kaster ; direksiyon dönme ekseninin, tekerleğin yer ile temas noktası arasındaki yan düzlemdeki mesafesidir. Bu mesafe direksiyonda hissedilen momenti etkiler. Bu nedenle ön dingilin ağır yük taşıması halinde kısa, hafif yük taşıması halinde uzun olur. Uzunluğu kaster açısı ile değişir.

7. TOE-IN ve TOE-OUT

Toe-in , ön tekerleklerin araca üstten bakıldığında ön kısmının içe dönük olduğunu gösterir. Ön tekerleklerin ön kısmının içe doğru kapalı olma durumu toe-in, dışa doğru açık olma durumu toe-out'tur. Bu mesafe ikinci resimde görüldüğü gibi jantın en dış kısmından ölçülür. Bu mesafe süspansiyon hareketleri ile değişir. Önden çekişli araçlarda toe-in 0-2 mm arasında değer alırken, arkadan çekişli araçlarda 2-3 mm arası değer alır. Genellikle toe açısı olarak ifade edilse de birimi mm'dir.

Toe-in'in önemi şudur. Aracın hareket halinde iken, önden çekişli araçlarda ön tekerlekler içe doğru kapanma eğilimi gösterirken, arkadan çekişli araçlarda ön tekerlekler seyir halinde iken, dışa doğru açılma eğilimi gösterir. Bu yüzden tekerleklerin hareket halinde düz konuma gelebilmesi için arkadan çekişli araçlarda toe-in, önden çekişli araçlarda ise toe-out kullanılır.

Toe-in ve toe-out, tekerlek aşınmalarını büyük ölçüde azaltır. Bu ayarları bozuk olan bir araçta ön tekerlekler, normal hızlarda 3-4 kat ; yüksek hızlarda ise 5-10 kat daha hızlı aşınır.

8. KAMBER AÇISI

Kamber açısı ; araca önden bakıldığında , tekerlek düzleminin yerin normali ile yaptığı açıdır. Tekerlek üst kısmı dışa doğru ise pozitif, içe doğru ise negatif kabul edilmiştir.

Binek araçlarda genellikle kamber açısı pozitif olarak verilmektedir. Lastik genişliği büyük ise daha küçük değerler, lastik genişliği küçük ise daha büyük değerler seçilebilir. Genellikle 0°-5° aralığında değişmektedir.

Kamber açısı, direksiyonu çevirdiğinizde artmaktadır. Bunu park halinde direksiyonu tam sağa ya da tam sola çevrilmiş şekilde duran araçlarda da görebilirsiniz.

Araçlarda kamber açılarının eşit olmadığı durumlarda araç, büyük kamber açısının olduğu tarafa çekme eğilimi gösterir. İki tekerlekteki (sağ,sol) kamber açısı farkı ise 0,5° 'den büyük olmaması gerekmektedir.
Pozitif kamber açısı verilmesi, aracın yüklü durumda tekerleklerinin yola dik basmasını sağlar. Şekilde kamber açısı verilmeyen bir aracın yüklü durumda tekerleklerinin durumu görülmektedir.

Kamber açısı gereğinden fazla verilirse, pozitif durumda tekerleklerin dış kısmı, negatif durumda tekerleklerin iç kısmı çok fazla aşınır.

Negatif kamber, viraj emniyeti arttırılması gereken durumlarda normalden fazla verilebilir. Bu durumda yüksek hızlarla girilen virajlarda viraj dışı tekerleği, gelen kuvvetin etkisi ile düz konuma gelme eğilimi gösterir, bu da viraj emniyetini arttırır.

SIK SORULAN SORULAR

Soru : Kamber açısını sadece Mercedes'lerde görüyorum. Diğer markalar da kullanıyor mu?

Cevap :

Kamber açısı, günümüz tüm araçlarında vardır. Ancak bu kamber açısı, aracın yüklü mü boş mu olduğuna ve markaların farklı açılarda farklı değerler kullanmasına göre değişmektedir. Kamber açısının en belirgin hali, park halindeki aracın tekerleklerinde görünür. Bilindiği gibi tekerleklerin bu yatıklığı Mercedes'lerde daha çok belli olmaktadır. Ancak burada şöyle bir ayrıntı vardır : direksiyonu düz tuttuğunuzda pek belli olmayan bu açı, direksiyonu tam çevirdiğinizde en belirgin halini almaktadır. Gözünüzde bir Harley Davidson motorsiklet canlandırın, direksiyonunu düz tuttuğunuzda tekerlek yere tam dik dururken, motorsikleti oynatmayıp sadece direksiyonunu tam sağa ya da tam sola çevirirseniz tekerleğin yattığını göreceksiniz. Bunun sebebi direksiyon eğikliğidir, yani Kaster açısıdır.

(Not : Yukarıdaki resimde kaster açısı diye ifade ettiğim açının, motorsikletlerdeki ismi ''rake angle'' olarak geçer. Görsel bir örnek ve zihinde canlanması açısından faydalı olabileceği düşüncesiyle verdiğim bir örnektir.)

Mercedes'te de aynı durum mevcuttur. Diğer markalara göre daha büyük açılar seçtikleri için daha belirgin görünmektedir. Kaster açısı ne kadar büyükse, kamber açısı da o değişimden etkilenir ve artar. Aşağıdaki tablodan da görülmektedir ki, Polo ve Uno'da kaster açısı 3° 'yi geçmezken bu değer Mercedes'te 13° 'ye kadar çıkmaktadır.

KONU İLE ALAKALI VİDYOLAR

Kamber Açısı Nedir? >http://www.youtube.com/watch?v=D0hmKgBA8GM
Kaster Açısı Nedir? >http://www.youtube.com/watch?v=ZzdhKo4pgpU
Direksiyon Dönme Ekseni Nedir? >http://www.youtube.com/watch?v=0_5lEkDQ7do

Ek Kaynaklar

Ön Düzen ve Tekerlekler >http://www.obitet.gazi.edu.tr/MEGEP_files/ON%20DUZEN%20VE%20TEKERLEKLER.pdf

BAĞIMSIZ SÜSPANSİYON SİSTEMLERİ

Bağımsız süspansiyon sistemi, bir tekerleğin hareketinin diğer tekerleği etkilemediği askı sistemidir. Double Wishbone ve Mc Pherson olmak üzere iki tipi vardır. Günümüz binek araçlarının büyük bölümünde Mc Pherson kullanılmaktadır.

1. Double Wishbone Süspansiyon Sistemi (Çift A Kollu Süspansiyon Sistemi)

Bu askı sisteminde, iki adet A kolu ve bu kollardan birine ve şasiye bağlanan süspansiyon mevcuttur. Herbir A kolu şasiye iki noktadan bağlıdır. Bu iki nokta arasındaki mesafe arttıkça fren ve tahrik kuvvetleri yere daha iyi aktarılmaktadır fakat bu durumda daha fazla yer kaplanmaktadır. Bu mesafenin kısa olmak zorunda olduğu durumda kontrol çubuğu kullanılır. Bu çubuk A kollarından herhangi birinin tekerlek modülüne bağlandığı rotilllerden birine ve şasiye bağlanır.

Avantajları :

- Fazla yük taşıma kapasitesi
- Daha fazla konfor
- Daha iyi yol tutuş

Dezavantajları :

- Yüksek maliyet
- Fazla yer kaplaması
- Ağırlık merkezinin konumuna göre stabilizatör çubuğu (viraj denge çubuğu, torsion bar) kullanılması gerekliliği

2. Mc Pherson Süspansiyon Sistemi

Bu süspansiyon sisteminde Double Wishbone'dan farklı olarak üst A kolu bulunmaz, süspansiyon tekerlek modülündeki üst rotile ve şasiye bağlıdır.

Avantajları :

- Daha az yer kaplar
- Düşük maliyet

Dezavantajları :

- Genellikle kontrol çubuğu kullanılma zorunluluğu meydana gelir
- Kamber açısının ayarlanması zordur.

KONU İLE ALAKALI EK KAYNAKLAR :

- Süspansiyon Sistemi Nedir? Nasıl Çalışır? adlı bir kaynak >http://www.bilgiustam.com/suspansiyon-sistemi-nedir-nasil-calisir/

YALPA EKSENİ NEDİR, NE İŞE YARAR, NASIL BULUNUR ?

Yalpa ekseni, bir aracın seyir halinde iken viraja girdiğinde ağırlığı ve etkiyen kuvvetlerin etkisinde iken, etrafında dönmeye çalıştığı hayali eksendir. Bu eksen eğer süspansiyon sistemi simetrik tasarlanmış ise (istisnalar hariç günümüzdeki araçların tamamında simetrik) aracın boylamasına tam ortasında bulunur (üstten bakıldığında aracı boyuna iki parçaya böler) (Not : Yazının bazı yerlerinde ani dönme, bazı yerlerinde anlık dönme diye bahsetim, ikisi de aynı anlamdadır.)

Pitch Axis : Bu ekseni kısaca şöyle tanımlayabiliriz. Hareketsiz duran bir aracı aniden harekete geçirdiğinizde, aracın önü havaya kalkar, arkası ise yere yaklaşır. Hareket halinde iken de frenleme yaptığınızda aracın önü alçalır, arkası yükselir. Bu iki hareketi yaparken araç, bu eksen etrafında döner. Türkçesi biraz muamma ama ''Alçalma/Yükselme Ekseni'' denebilir.

Burada asıl önemli olan yalpa ekseninin konumu değil, aracın ağırlık merkezi ile yalpa ekseni arasındaki dik uzaklıktır. Çünkü araç viraja girdiğinde merkezkaç kuvvetin etkisinde aracın ağırlık merkezi, bu eksek etrafında dönmeye çalışarak bir moment oluşturur. Süspansiyon sisteminde bu yüzden temel amaç, bu ekseni olabildiğince aracın ağırlık merkezine yaklaştırmaktır. Bunun için başlıca ;

- Süspansiyon sistemi tipi
- Kolların uzunlukları, birbiriyle yaptığı açılar,
- Şasiye bağlantı noktalarının konumu

değiştirilir.

Yalpa Ekseni nasıl bulunur?

Yalpa eksenini bulabilmek için önce ön ve arka için ani dönme merkezleri bulunmalıdır. Bunun için öncelikle tekerlek modülünün dönme noktasını tanımlamalıyız.

IC : Instantaneous Center : Tekerlek modülünün dönme noktasıdır. Süspansiyon hareketleri ile tekerlek modülü bu nokta etrafında salınım yapar. Hayali bir kol ile bu noktaya bağlıymış gibi düşünülebilir.

1. Double Wishbone için Aksın Ani Dönme Noktasının Bulunması :

Aksa ait ani dönme noktasını bulabilmek için, yukarıda tarif edilen hayali IC, tekerleğin yer ile temas noktası ile birleştirilir. Bu çizgi ve tekerlek iz genişliğinin tam orta ekseninin (bu eksen tekerlek iz genişliğinin tam ortasında yer alır, aracı boyuna ikiye böler) kesişim yeri, aksa ait dönme noktasıdır. Resimle daha iyi anlaşılabilir. (Not : Süspansiyon sisteminin simetrik olmadığı istisnai durumlar için sonuç daha farklı olur. )

Süspansiyon sisteminin simetrik olduğu durumlarda (istisnalar hariç tüm araçlarda simetriktir.) bu anlık dönme merkezi , aksın tam ortasında (iz genişliğini iki eşit parçaya böler) olur, eğer simetrik değilse bu ani dönme merkezi tam ortada olmaz. Şekil buna bir örnektir.

2. Mc Pherson için Aksın Ani Dönme Noktasının Bulunması :

Mc Pherson'da ise, süspansiyon üst noktasından, süspansiyona dik bir uzantı, alt kolun uzantısı ile birleştirilir. Bu nokta IC, yani tekerlek modülünün dönme noktasıdır. Bu nokta tekerleğin yer ile temas noktası ile birleştirildiğinde bize aksın anlık dönme merkezini verir. Simetrik olmadığı istisnai durumda aksın tam ortasında yer almaz.

Üstteki resimde alttaki bölüm, süspansiyon ile oynanarak alçaltılmış bir araca aittir. Görüldüğü gibi gövde alçalırken, ani dönme merkezi de yere yaklaşmıştır.

YALPA EKSENİNİN BULUNMASI

İki aks için de ani dönme noktaları bulunduktan sonra bu noktalar birleştirilir ve aracın ''YALPA EKSENİ'' bulunmuş olur. Virajlarda araç, bu eksen etrafında dönmeye çalışır. Bu eksen bir optimizasyon yapılarak ağırlık merkezine olabildiğince yaklaştırılır. Burada önemli bir nokta şudur. Alttaki resimden de görüldüğü üzere, arkadaki anlık dönme merkezi yukarıda, öndeki ise aşağıda olarak ayarlanmıştır. Bunun bu şekilde tasarlanmasının sebebi aracın virajda arkasının kaymasından dolayı spin atmasını engellemektir. Tam tersi olsaydı (ön yukarıda, arka aşağıda) , aracın arka kısmı oldukça alt noktada olan anlık dönme merkezi etrafında yatmaya çalışacak, bu yüzden viraj emniyeti diye bir şey kalmayacaktır. Aracın ön kısmı kaymazken, arka kısmı sürekli spin atacaktır. Bu istenmeyen ir durumdur.

Aracın tasarlanması esnasında, arka tarafın tasarlanması çok önemlidir. Olabildiğince arka kısmın kayması engellenir. Fren sistemleri tasarlanırken de önce ön tekerleğin kilitlenmesi (frenleme esnasında kızaklaması) istenir. Aksi durumda frenlemede eğer arka kısım önce kilitlenirse, bu virajda frenleme esnasında takla atmaya sebep olur. Bu nedenle ön tekerleklere iletilen fren kuvveti daima arka tarafa göre daha fazladır. Çoğunlukla toplam fren kuvvetinin %70'i ön tekerleklere, %30'u ise arka tekerleklere iletilir.

Sonuç olarak, otomobil tasarlanırken kayacak tarafın daima ön taraf olması amaçlanır. Kritik olan taraf arka taraftır çünkü.

DENGE ÇUBUKLARI

Bu bölümde otomobilin stabilitesini sağlamak amacıyla kullanılan denge çubuklarından bahsedeceğim. Kullanıldığı yerlere göre görevleri değişse de temel görevleri otomobilin dengesine katkı sağlamaktır.

Denge çubuklarını kullanıldığı yerlere göre ayırabilirsek, anlaşılmasının kolay olacağını düşünüyorum.

1. Viraj Denge Çubuğu

Viraj denge çubuğu - torsion bar, burulma çubuğu, stabilizatör, anti-roll bar , anti-sway bar da denebilir - ; virajda iç kısımda kalan tekerlek ile dış kısımdaki tekerlek arasındaki açı farkını azaltır. Virajda, içte kalan tekerlekteki süspansiyon yayı çekmeye zorlanırken (uzamaya) , dış tarafta kalan tekerlekteki süspansiyon yayı ise basmaya (kısalmaya) zorlanır.

Bunun nedeni ise virajda oluşan merkezkaç kuvvetidir. Yukarıdaki konuda anlatıldığı üzere, araç virajda merkezkaç kuvvetinin etkisininde yalpa ekseni etrafında dönmeye çalışır. Viraj denge çubuğunun asıl amacı da bu yalpa ekseni etrafındaki dönmeyi olabildiğince engellemektir. Bunun için de sağ ve sol tekerlekler arasındaki açı farkını azaltır. Şekilde viraj denge çubuğunun yer değiştirme bakımından analizi görünmektedir.

Viraj denge çubukları, temel olarak dört noktadan sabitlenir. Uç noktalarından süspansiyon sistemine, orta bölümlerindeki iki noktadan ise gövdeye sabitlenir. Gövdeye sabitlenme noktaları çubuğun burulmasına engel teşkil etmemelidir. Buna ek olarak viraj denge çubukları farklı geometrilerde olabilirler. İçleri dolu ve ya boş da olabilir.

VW Golf GTI Viraj Denge Çubuğu (Arka)

Viraj denge çubukları, virajda yükün ağır geldiği taraftan, yükün nispeten daha az olan diğer tarafa doğru yük transferi gerçekleştirirler. Bozuk zeminli yollarda süspasiyon hareketlerini azaltarak konforun arttırılmasına bir miktar katkı sağlarlar.

Virajdaki frenleme durumunda da aracın sağ ve sol tekerleklerindeki fren gücünün yere daha iyi aktarılıp, sağ ve sol tekerleklerdeki yere aktarılan fren gücü farklarından kaynaklanan dönme durumunu engellemeye çalışır. Çünkü sağ ve sol tekerleklerde eğer fren kuvveti farklı olursa (yere iletilen) araç Yaw Axis yani Z ekseni etrafında dönme hareketi yapar. Şekilde görülmektedir.

Bu viraj denge çubukları burulmaya zorlandıkları için, burulma direnci yüksek malzemelerden imal edilirler. Bunun haricinde elastiklik de önemlidir. Çünkü çubuğun üzerindeki yük kalktığında çubuk eski haline geri dönebilmelidir. Şekilde bir viraj denge çubuğunun yük altında gerilme analizinin sonucu gösterilmiştir. Resin altındaki skaladaki birimler Mpa'dır.

Burulma çubuğunun malzemesi alaşımlı yay çeliğidir. Farklı elementlerden farklı oranlarda kullanılarak değişik alaşımlar elde edilebilir. En çok kullanılan türleri ; 50 CrV4, 51 CrMoV4, 55 CR3 tür. Alaşım için kullanılan başlıca elementler ise ; Si (Silisyum) , Cr (Krom) , Mn (Mangan) , Mo (Molybdenum) dur.

2. Kule Gergisi

Kule gergisi - tower bar - ; viraj denge çubuğu ile aynı görevi paylaşmaktadır. Sadece kullanıldığı yer farklıdır. Kule gergisi amortisör kulelerine bağlıdır. Virajlarda kule gergilerinde meydana gelen elastik şekil değişimlerini minimize eder. Daha verimli olabilmesi için dört noktadan bağlanmalıdır (uç iki nokta kulelere, ortadaki iki nokta ise gövdeye) fakat genelde sadece uç iki noktadan kulelere bağlanır. Bunun sebebi ise gövdeye bağlantı için yer problemidir. Şekilde dört bağlantı noktalı bir kule gergisi görülmektedir.

Bunun dışında iki noktalı ve ya 3 noktalı olabilirler.

Üç noktalı

İki noktalı tipler

Sadece ön kulelere değil, arka kulelere de takılabilir.

Konu İle Alakalı Vidyolar

Kaynaklar

-http://www.belgeler.com/blg/lza/viraj-denge-cubugunun-yapisal-analizi-structural-analysis-of-stabilizer-bar
-http://auto.howstuffworks.com/question432.htm

Daha önce açılan Yeni Golf'ün süspansiyonu konusunda çokça tartışıldı ve sanırım bir sonuca varılamadı. Bu nedenle yarı bağımsız süspansiyonları anlatmak yerine ; tam bağımsızdan yarı bağımsıza geçtiğimizde neler kaybederiz, neler kazanırız, onu anlatmaya çalışacağım. Kullandığım ifadeler bu süspansiyon sistemlerinin genel olarak özelliklerinden yola çıkarak yaptığım yorumlardır. Bir markanın belli bir süspansiyon sistemini daha iyi tasarlaması, başka bir tip süspansiyon sisteminden daha iyi sonuç verebilir.

DOUBLE WISHBONE | MC PHERSON | TORSION BEAM KARŞILAŞTIRMASI

Öncelikle yarı bağımsız süspansiyonun nasıl tanımlandığını anlatalım. Yarı bağımsız süspansiyon ; sağ ve ya sol tekerlekten herhangi birinin, seyir esnasındaki deplasman değişiminin diğer tekerleği kısmen etkilediği süspansiyon tipidir. Bu süspansiyona sahip bir araçta bir tümsekten geçtiğinizde, eğer sol arka tekerleğiniz yukarı doğru hareket ederse bu, sağ tekerleğinizin de kısmen hareket etmesine sebep olmaktadır.

Günümüz ekonomik şartları, otomobil üreticilerinin bazı konularda tasarrufa gitmesine sebep olmaktadır. Bu da çoğu zaman biz tüketicileri etkilemektedir. Golf'ün bazı modellerinde tam bağımsız süspansiyon yerine yarı bağımsız ''torsion beam'' tipinde süspansiyon ve askı sistemi kullanmasının ana sebebi maliyeti düşürmektir. Peki bu yarı bağımsız süspansiyona sahip aracı aldığımızda neler kazanır, neler kaybederiz? Bunun için birkaç açıdan tam bağımsız ve yarı bağımsız süspansiyon tipini karşılaştıralım. Tam bağımsız olarak, Mc Pherson ve Double Wishbone'u, yarı bağımsız olarak da Torsion Beam 'i alalım.

1. Konfor

Konfor açısından en avantajlı durumda olan süspansiyon tipi, Double Wishbone tipidir. Bu tipi F1 araçlarından da yakından tanıyoruz. Günümüzde binek araçlarda pek tercih edilmese de konfor odaklı üst segment araçların vazgeçilmezidir. Birbirinden tam bağımsız arka tekerlekler, süspansiyon sertlikleri, yol pürüzlülüğünü bir tekerlek modülü olarak tek başına sönümleyebildiğinden konforlu bir sürüş sağlar. Double Wishbone'un hemen ardından ise bir diğer tam bağımsız tip olan Mc Pherson gelir. Bu tip de konfor açısından oldukça avantajlıdır. Daha sonra ise konfor konusunda diğer rakiplerine göre biraz daha geride kanan Torsion Beam gelir. Bu tipte arka aks bir bütün olarak salınım yapar. Konfor açısından en önemli kriter olan sprung mass/unsprung mass oranında geridir. Kısaca açıklamak gerekirse sprung mass, bir otomobilde yaylanan kütleyi ifade etmektedir. Unsprung mass ise yaylanmayan kütleyi ifade eder. Konfor açısından düşündüğümüzde bir otomobilde yaylanan kütlenin, yaylanmayan kütleye oranı ne kadar fazla ise otomobil o kadar konforludur. Bu yüzden konforda Türkçe olarak ''yaylanan kütlenin yaylanmayan kütleye oranı'' olarak ifade edebileceğimiz ; sprung mass/unsprung mass ratio çok önemlidir. Peki bir otomobilde yaylanan kütle ve yaylanmayan kütleler nelerdir?

Bir otomobilde yaylanmayan kütleler tekerlek modülleri, askı sistemi ve akslardır. Yaylanan kütleler ise başta gövde olmak üzere, motor ve aktarma organlarıdır, kısaca tekerlek ve akslar haricinde geriye kalan kütlelerdir. Yukarıda da bahsettiğim gibi torsion beam'in konfor açısından bir diğer dezavantajının sebebi de; arka aksın daha büyük bir kütleden oluşmasından dolayı yaylanmayan kütlenin toplam kütleye oranını azaltmaktadır. Bu nedenle konfor açısından tam bağımsız tiplerden geride kalmaktadır.

2. Yol Tutuş

Öncelikle bir otomobilde yol tutuşu hangi faktörlerin etkilediğini anlatalım.

- Tekerleğin yere basma yüzeyi : Bir otomobilde yol tutuşun artması için tekerleğin daime yere dik konumda basması gerekir. Çünkü tekerlek yere eğer açılı konumda temas ediyorsa -bir diğer ifadeyle belli bir kamber açısı varsa ya da virajda oluşuyorsa- bu yere temas eden alanın azalmasına ve tekerleğin en efektif bölümü olan orta bölümünden yararlanamamıza neden olur. Buna ek olarak Mc Pherson tipinde, tasarımdan kaynaklanan bir Kamber açısı değişimi ve bu açının kontrolünün zorluğu mevcuttur. Bu nedenle ek tedbirler gerektirir çünkü dinamik kamber değişimi vardır. Yere basma yüzeyinin her daim düzgünlüğü açısından en avantajlı olan Double Wishbone, daha sonra Mc Pherson, ve en son ise Torsion Beam'dir.

- Yanal kuvvet taşıma kapasitesi : Bir viraja girdiğimizde aracın tekerleklerine etkiyen yanal kuvvet (lateral force) virajda savrulmanın en temel sebebidir. Eğer süspansiyon ve askı sisteminin yanal kuvvet taşıma kapasitesi fazla ise bu, viraj emniyetini arttıracaktır. Virajda iken önden ya da arkadan kayma başladığı anda süspansiyon sistemi bize şu mesajı verir : ''Bu kadar yanal kuvvet taşıyabiliyorum, ya yavaşla ya da bırakırım bak ! ''

Bu nedenle yanal kuvvet taşımada en yetenekli Double Wishbone, daha sonra Mc Pherson, ve en son ise Torsion Beam'dir.

- Doğrusal düzgünlük : Bu kısmın açıklaması biraz zor. Fakat şöyle açıklayabiliriz. Süspansiyonun yukarı ve aşağı hareketinde (örneğin tümsektem geçerken ya da pürüzlü bir yolda yüksek hızda giderken bir tümsekten geçtiğimizde vb.) ön düzen geometrisinde bazı açılar değişir. Başta toe-in ölçüsü değişir. Bu çok yüksek hızda ilerlerken toe-in de 1 mm'lik bir değişimin, aracın çizgisinden bir miktar sapmasına sebep olabilmektedir. Bu nedenle doğrusal düzgünlük açısından en avantajlı olan Torsion Beam, daha sonra Double Wishbone ve en son Mc Pherson tipidir.

Yol tutuş konusunda en önemli olan bu üç faktörün etkilerini birleştirdiğimizde en başarılı olan tip Double Wishbone, daha sonra Mc Pherson ve en son Torsion Beam dir.

3. Dizayn problemi ve Ground Clearance

Bu kısmı ise ikiye bölelim.

Aslında bizim için pek önemli olmasa da üretici için dizayn problemi şudur: yer sıkıntısı. Bahsettiğimiz bu üç süspansiyon tipinden en fazla yer kaplayan tip Mc Pherson, daha sonra ise Double wishbone ve Torsio Beamdir. Yer problemi bagajın kenarlarında süspansiyon kulelerinden dolayı bagaj hacmini biraz daraltmaktadır.

Bir diğer kısım ise ground clearance, yani yerden yüksekliktir. Bu konuda en avantajlı olan Torsion Beam'dir. Double Wishbone ve Mc Pherson ise bu konuda geri kalmaktadırlar. Çünkü her iki bağımsız süspansiyon tipinde de mevcut olan alt salıncak kolu, yere en yakın parçalardan biridir ve yerden yüksekliği kısıtlamaktadır.

4. Yük Taşıma Kapasitesi

Yük taşıma kapasitesi konusunda en başarılı olan model torsion beamdir. Tam bağımsız süspansiyonlar, yük taşıma bakımından çok iyi değiller. Hafif ticarilerde genellikle yarı bağımsız tip olan ''yaprak yay'' kullanılmasının ana sebebi de budur.

5. Maliyet

Şüphesiz ki maliyet konusunda en avantajlı olan Torsion Beam'dir. Bu sistem hem daha basit bir şekilde tasarlanır hem aynı marka grubunun altında ortak olarak kullanılmasına imkan verir. Double Wishbone ve Mc Pherson'un hem tasarımı daha zordur hem de daha pahalıdırlar. Bir de her araç için yeniden tasarlanma ihtiyacı doğuracağı için ortak parça kullanımı sınırldır ya da yoktur. Halbuki verimli şekilde tasarlanan bir torsion beam süspansiyon sistemi, birkaç değişiklik yapılarak ortak platformdaki başka bir araca entegre edilebilir.

Sonuç olarak ; bu üç süspansiyon sisteminin karşılaştırması bu şekildedir. Birbirlerinden üstün olan yönlerine göre tercih edildikleri segmentler farklı olabilir. Örneğin yol tutuşun en önemli kriter olduğu F1 de, double wishbone kullanılması bir zorunluluk iken, maliyetin en ön planda olduğu binek araç kategorisinde torsion beam kullanılır fakat yol tutuş konusundaki handikapı da ek bir tedbir kullanılarak engellenebilir. Tıpkı Astra J'de yarı bağımsız süspansiyon olmasına rağmen Watt's Link kullanılması gibi.

Bu yazı başta muharrem.05 olmak üzere DH Forum için tarafımdan hazırlanmıştır. Hiçbir yerden alıntı değildir. Lütfen izinsiz paylaşmayınız.

Saygılarımla,

LionTech16

Not 1 : Yazıda kullanılan görseller, çeşitli kaynaklardan derlenmiş olup, bir kısmı Türkçe'ye çevrilmiştir. Üzerinde ölçü birimi bulunmayan görsellerdeki açılar/uzunluklar gerçeği ile değişiklik gösterebilir.
Not 2 : Bu yazının tamamı şahsıma aittir. Yazının tamamını ya da bir bölümünü izin almadan paylaşmamanızı rica ederim.
Not 3 : Ana başlıkların daha belirgin olması için renkleri ve boyutları değiştiriliştir.

< Bu mesaj bu kişi tarafından değiştirildi LionTech16 -- 11 Aralık 2012; 14:34:14 >

LionTech16

Otomobil Uzmanı

4669 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

vezir

Otomobil Uzmanı

11087 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

vezir

Otomobil Uzmanı

11087 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

nrglife

Yarbay

2903 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

LionTech16

Otomobil Uzmanı

4669 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

quote:

Orijinalden alıntı: Serkan Sarı

Hocam bir kez daha tebrik etmek istiyorum. Hepsini okudum çok iyi bilgilerdi. Ben bir de bu havalı süspansiyon sistemlerini merak ediyorum. Özellikle otobüs ve tırlardaki sistemleri. Mesela o hava körüğünün iç kesiti, çalışma prensibi vs. Elinde kaynak varsa zahmet olmazsa paylaşabilirsen çok mutlu olurum. Kolay gelsin.

Teşekkür ederim. Havalı sistemlere de değineceğim.

quote:

Orijinalden alıntı: nrglife

quote:

Orijinalden alıntı: LionTech16

quote:

Orijinalden alıntı: Utku

Arka düzenle ilgili de bilgi bekliyoruz. :)

Olsa anlatayım

Arka düzen, oldukça basittir ve sadece kamber açısı vardır. Ön düzen konusunun içindedir bu yüzden.

Şu an düzenlemekte olduğum konuları bitirince yeniden güncelleyeceğim.

Elinize sağlık, uzun zamandır forumda kaliteli konuları görmeye hasret kalmıştık.

Arkadaşların talebini ben de yenileyim.. Arka süspansiyon sistemlerinin birbirlerine göre avantaj ve dezavantajları nelerdir? Özetleyebilirseniz memnun olurum.. Özellikle en sık kullanılan yarı sabit aks ve tam bağımsız arka süspansiyonların farkları mesela.. Örneğin imzamdaki aracımda yarı sabit aks varken, sedanında reaktif bağlantılı çift salıncak var. Birisi konfor diğeri spor sürüş karakterine sahip sistemler ama biraz detaylı bilgiye sahip olmayı isterim açıkçası..

*** Gazi'nin dökümanlarını inceledim ama yeterli gelmedi açıkçası: http://www.obitet.gazi.edu.tr/MEGEP_files/SUSPANSIYON%20SISTEMLERI.pdf

Arka aks tiplerini de listeye ekledim. Kısaca tiplerini, birbirlerine göre avantajları ve dezavantajlarını, kullanım alanlarını özetlemeye çalışacağım. Gazinin dökümanları çok yüzeysel, o yüzden olabilir.

quote:

Orijinalden alıntı: **osk@r78**

Yararlı bir paylaşım olmuş teşekkürler emeğinize sağlık..

Okuduğunuz için asıl ben teşekkür ederim.

quote:

Orijinalden alıntı: Halleluja

Dostum müthiş bir konu olmuş, başlığa SSS konulmalı ve üst konu yapılmalı

Teşekkür ederim.

Başlığa [SSS] yazdım ama üst konu olup olmaması tamamen yöneticilerimizin tercihidir.

quote:

Orijinalden alıntı: Hergele10

Teşekkürler.

Ben teşekkür ederim.

< Bu mesaj bu kişi tarafından değiştirildi LionTech16 -- 28 Kasım 2011; 11:38:15 >

LionTech16

Otomobil Uzmanı

4669 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

tralles

Binbaşı

1280 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

LionTech16

Otomobil Uzmanı

4669 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

quote:

Orijinalden alıntı: tralles

Hocam eline sağlık. Bu konuyu ben açmayı düşünüyordum ama hem zamanım olmadığı için hem de kendimi bu konuda henüz yeterli hissetmediğim için bir türlü elim varmamıştı. demek ki kısmet sanaymış...

Konuyu zenginleştirmek için double-wshbone derivasyonu olan coil spring ve multi link süspansiyon sistemlerinden de söz edilebilir. Ayrıca hem ön hem de arkada kullanılan trailing-arm süspansiyon sistemleri de burada söz edilmeyi hak ediyor. Keza arka süspansiyon sistemlerine daha çok yer vermek gerekir. hala arka süspansiyonlarda yaygın olarak kullanılan yaprak yaylar, beam-axle, trailing-arm, twist axle, solid axle süspansiyon sistemlerinden de bilgi için şöylece bir söz edilebilir diye düşünüyorum. Vaktim olursa ben yaparım ama bir başkası da yaparsa fena olmaz çünkü her zaman vaktim olmuyor.

Bir de şok emicilerin aıkıştırma ve ribaunt damping ayarları ile yay gerginliğinin süspansiyon sistemine etkilerinden söz edilebilir diye düşünüyorum.

Not: motosikletlerde o açı kaster açısı diye değil "rake" açısı olarak geçer. Motosikletlerde kaster terimi pek kullanılmaz. Motosikletin ön süspansiyon geometrisinde en önemli unsurlar "rake" açısı ve "trail" uzunluğudur. Rake açısını artırsanız bile, jant çapı ile traili sabit tutmak veya azaltmak mümkündür:

http://www.seegercycle.com/rake-and-trail.aspx
http://www.tonyfoale.com/Articles/RakeEx/RakeEx.htm

Saygılar.

http://www.seegercycle.com/rake-and-trail.aspx

Konuya katkınız için teşekkür ederim öncelikle. Daha önce birkaç konuda ön düzendeki bu açılardan bahsettim. Anlatma ihtiyacı duyduğum için yeni bir konu açıp paylaşmak istedim. Konuları yavaş yavaş ekliyorum zaman buldukça. Normalde foruma girmeye dahi fırsat bulamazken, şu anda askerlik dolayısı ile çalışmadığım için, boş oturmaktan daha iyi şeylere değerlendirebileceğim zaman bulabildim.

Konuda kaster açısını anlatırken, daha kolay anlaşılabilmesi için motorsiklet tekerleği örneği verdim. Zihinde canlanması açısından en iyi örnektir. Dediğiniz doğrudur, bu açı ''rake angle'' dır. Buna ek olarak aklıma gelmişken, ''Rake'' açısı araçlarda da bulunur fakat daha farklı bir anlam taşır. Yer yüzeyi ile aracın taban yüzeyi arasındaki açı farkıdır. Araca yandan bakıldığında arkası daha yukarıda ise ''positive rake angle'' , eğer önü daha yukarıda ise ''negative rake angle'' diye ifade edilir.

Süspansiyon sistemleri konusunda şimdilik sadece bağımsız tipler üzerinde durdum. Katı aksları da yakın bir zamanda ekleyeceğim. Buna ek olarak eğer bulabilirsem, güncel örneklerle konuyu zenginleştirmek istiyorum. Her tip için pratikte uygulanmış bir örnek. Eğer bu konuda tatmin edici kaynaklar bulabilirsem eklemeye çalışacağım.

Olabildiğince sade bir dil kullanmaya çalıştım, kolay anlaşılması için görsel örnekler ve kıyaslamalar yaptım. Bu konuda hatalarım olmuş ve olacaksa affola.

Teşekkürler.

LionTech16

Otomobil Uzmanı

4669 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

LionTech16

Otomobil Uzmanı

4669 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

kizashi

Yarbay

2286 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

LionTech16

Otomobil Uzmanı

4669 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

vezir

Otomobil Uzmanı

11087 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

LionTech16

Otomobil Uzmanı

4669 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

LionTech16

Otomobil Uzmanı

4669 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

LionTech16

Otomobil Uzmanı

4669 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

quote:

Orijinalden alıntı: lewel123

quote:

Orijinalden alıntı: LionTech16

quote:

Orijinalden alıntı: lewel123

Gerçekten otomobil yapımı mühendislik zeka ve mantık gerektiriyor.En ufak geometri ve matematiksel sorunlar bile çok büyük sorunlar açıp firmaların başlarını ağrıtabilir.Geçmiş dönemlerde çok oldu.Bizim milletimiz ise arabayı sadece 4 teker bir motordan ibaret sanıyor..

Konu için çok teşekkür ediyorum.Size bir sorum olucak 2008 subaru impreza hb araçta kamber ayarlamak zor mudur?Kendim ayarlayabilir miyim?Negatif kamber yapmak istiyorum herhangi bir zararı olur mu?(jantların 17inç)

Çok doğru. Bir otomobil ortalama 8.000 parçadan oluşuyor ve herbir parçanın belli bir tasarım ve üretim prosesi var. Herhangi bir parçadaki bir sorun bütün bir sistemi çalışmaz hale getirebiliyor. Toplum olarak bir arabanın tasarım ve üretim süreçlerinin ne kadar zor olduğunu idrak edemiyoruz. Sonra da kalkıp makyajlanmış bir arabaya ''bu ne yaa, aynı eskisi gibi, ne değişmiş ki bunda?'' diyebiliyoruz. Kasa yenilemek ile makyajlamak arasındaki farkı anlat anlatabilirsen. Bu yüzden aslında toplum olarak öğrenmemiz gereken çok şey var.

Sorunuza gelirsek ;

Neden negatif kamber yapmak istiyorsunuz ve hangi tekerleklere uygulamak istiyorsunuz? Şu yüzden soruyorum.

Büyük ihtimalle Impreza'da 3-4 derece civarı pozitif kamber vardır. Bu pozitif kamber aracın yüklü durumda lastiklerinin yere daha dik basmasını sağlayarak yol tutuşunu arttırmasını amaçlar. Eğer aracınızın lastiklerini genişlettiyseniz /taban genişliği) bu kamber açısını biraz düşürmeniz (örneğin 1 derece küçültülebilir) faydalı olacaktır.

Fakat, siz negatif kamber seçerseniz; -örneğin negatif 2 derece kamber yaptırdınız diyelim- bu durumda araç yüklü durumda yere bu kamber açısını daha da arttıracaktır. Yani araç yüklendikçe bu kamber açısı otomatik olarak artacaktır. Bu yüzden nispeten çok küçük açılar seçilir (eğer negatif yapılacaksa)

Negatif kamber açısı, virajda viraj dışı tekerleğin yere dik konuma gelmesini sağlar, bu sayede virajda tutunmayı arttırır, kaymayı önler. Fakat bu açı eğer büyük seçilirse lastiğin sadece iç kısmı yere temas edeceğinden, homojen olmayan aşınma meydana getirir. Bu sorunu da belli aralıklarla lastiği iç dış yaparak aşarsınız.

Kamber açısını elle ayarlayacağınızı düşünmüyorum. Çünkü bilgisayara bağlıyken ayar yapmak gerekir, ve eğer sağ ve sol tekerlekteki kamber açıları eşit olmazsa araç sağa ve ya sola çekme yapar.

Verdiginiz bilgiler için teşekkürler.Gerçekten çok yararlı bilgiler.

Ben 4 tekeri birden negatif kamber yapmak istiyorum.Ama görünüş için aracımda şu anda 17 inç jant ve geniş lastikler var.Kamber ayarının maliyeti nedir fazla pahalı tutar mı?Bide benim arabaya kaç dereceyi önerirsiniz?

Rica ederim

Eğer görünüş için yapacaksanız büyük kamber açısı vermek zorundasınız, çünkü 3-4 derece farkedilmez. Bu açıyı da ne kadar büyütürseniz dezavantajlarını da o oranda arttırısınız.

Ve geniş lastikte bu açıyı çok fazla büyültemezsiniz çünkü zaten 17'' jant kullanıyorsunuz. Yanak yeteri kadar kalın olmadığı için esnekliği düşük olan bu lastiğin yere temas yüzeyi ince lastiğe göre düşük kalabilir. Konfor açısından da bir düşüş olacaktır.

Kamber ayarının maliyetini bilemiyorum. Bir ara eski kasa Impreza'larda bildiğim kadarıyla kamber açısı ayarlanamıyordu. Ayarlanabilmesi için bir ''Camber Adjustment Kit'' alınıp takılıyordu. Bu sizin aracınızda da devam ediyor mu bilemiyorum maalesef.

Kaç derece ayarlanmalı konusu biraz göreceli. Negatif kamber yapılacaksa bu zaten arabanın standartlarının dışına çıktığı için derecesi size kalmış. Biraz deneme yanılma yöntemi ile bulunabilir.

Tüm bunların dışında aşırı kamber açılarında (pozitif ve ya negatif) ;

- Çeki performansı düşer,
- Fren performansı düşer,
- Lastik aşınma hızı artar.

Yani aslında viraj performansı ve görünüş haricinde bir avantajı yok, dezavantajı çok.

Ekleme :

Sanırım üstte bahsettiğim olay devam ediyor. Özel ya da yetkili servise uğrayıp bilgi almak daha mantıklı sanırım.

http://www.partstrain.com/ShopByDepartment/Camber_And_Alignment_Kit/SUBARU/IMPREZA/2008

Ekleme 2 :

Vidyo faydalı olabilir.

< Bu mesaj bu kişi tarafından değiştirildi LionTech16 -- 20 Temmuz 2012; 1:22:42 >

LionTech16

Otomobil Uzmanı

4669 Mesaj

Tüm Başarılarını Gör

Ön Düzen // Bağımsız Süspansiyon Tipleri // Yalpa Ekseni // Denge Çubukları // Teknik Bilgiler

Benzer içerikler