Ackerman Prensibi ve Otomobil Ön Düzen Tekerlek Açıları

Merhaba değerli arkadaşlar bugün sizler ile hepimizin kullandığı fakat belki de daha önce adını hiç duymadığımız bir sistemden bahsetmek istiyorum. Evet bizler araçlarımıza direksiyon aracılığıyla ön tekerlekleri döndürme etkisi vererek yön veriyoruz ve sağa sola dönme, viraj alma gibi işlemlerimizi rahatlıkla aracımıza yaptırabiliyoruz. Peki nasıl oluyor da bizim aracımız da aşırı hız dışında kayma olmuyor ve tekerleklerimiz bu dönme kuvveti karşısında aşınmıyor. Evet bugünkü konumuz bu sorularımıza cevap verecek olan mühendislikte Ackerman Prensibi ya da diğer adıyla Ackerman Direksiyon Geometrisi diye anılan sistemdir.

Peki nedir bu Ackerman prensibi ? Ackerman direksiyon geometrisi araç dönüş yaparken içteki ve dıştaki tekerlerin farklı açılarla dönmesini sağlayarak araç için kusursuz dönüş sistemini sağlamaktadır. 1818’de Rudolph Ackerman tarafından patenti alınmış ve kendi ismiyle bu prensip anılmaya başlanmıştır. Fakat aslında Ackerman’dan iki yıl önce bu buluşu bulan kişi Alman kökenli araba üreticisi Georg Lankesperger’dir. Aralarında nasıl bir olay yaşandı tabi ki bunu biz bilemeyiz fakat isim babası olan ve patentin sahibi olan Ackerman’ın adıyla anılmaktadır bu sistem.

Ackerman prensibinin ön tekerlere verebildiği açıların gösterimi.

Evet şekilde’de görüldüğü gibi iç tarafta bulunan tekerleğin yatay eksen ile yaptığı açı, dış tekerleğin yatay eksen ile yaptığı açıdan daha fazladır bu sistemde aracımıza daha keskin bir dönüş imkanı sunmaktadır. Yani aynı dingile ait iki teker ayrı ayrı aşağı yukarı doğru hareket ettirilerek açıları birbirinden farklı hale getiriliyor.

Düşük hızlarda, yön verilen ön tekerleklerin akson eksenlerinin uzantılarının arka aksın orta ekseni uzantısı ile bir noktada kesişmeleri durumunda araç virajı başarılı bir şekilde dönmüş olur.

Ackerman geometrisinin amacı bir eğri etrafındaki yolu takip ederken lastiklerin yanlara kaymasını önlemek ve savrulmayı azaltmaktır bunu geometrik çözümü ise yukarıda bahsettiğim sistemin uygulanması ile mümkündür. Arka tekerler sabitlendiğinden bu arka akstan doğrusal olarak uzatılmış sarı renkteki ‘Centre of turning circle’ yani dönüş dairesi merkezi üzerinde olmalıdır. Bu sayede iz kolu ve rot kolu arasındaki açı >90 derece olduğu için ön tekerlerin yönlenmesi esnasında viraj içindeki iç tekerlek daha fazla direksiyon açısı alır.

Sola dönen bu aracımızda viraj iç tarafında bulunan tekerin açısının daha fazla olduğu şekilde gözükmektedir bu da bize daha keskin ve savrulma olmaksızın bir dönüş sağlamaktadır.

Ackerman sistemini etkileyen birden fazla parametre bulunmaktadır.

  • Aksların genişliği
  • Ön ve arka aksın birbirine olan uzaklığı
  • İç ve dış teker dönme açıları
  • Dönme merkezinin diferansiyel noktasına uzaklığı

Ackerman Prensibi Hesaplaması Nasıl Yapılır ?

Öncelikle Ackerman şartını sağlamamız gerekir, yukarıda görselde görülen değerlerin hesaplamada kullanılması gerekir.

Gördüğümüz üzere iç teker ve dış teker açıları(βi ve βo), aksların uzunluğu(w) ve iki aks arasındaki uzaklık mesafesi(l), dönme merkezinin diferansiyele olan uzaklığı(R1) gibi parametreleri hesaplamada yerine koymamız gerekir.

Burada yukarıdaki görselde görünen değerlerin hesaplamada nasıl yerine koyabileceğinizi göreceksiniz.

Yine bu görselimizde de farklı parametrelere sahip araçların tekerlek dönüş açılarını görebilirsiniz.

Peki Ackerman sistemi olmasaydı ne olurdu? İç ve dış tekerlekler aynı açılarda dönseydi eğer İç tekerlek dönmesi gereken açısal daire ile aynı yönde olamayacak ve iç tekerlek üzerinde daha çok baskı meydana gelerek lastik daha çabuk aşınacaktı. Ayrıca iç tekerleğin yer ile olan tutunması azalacaktı. Yani taşıtlarımızda ki bu güvenli dönüş sistemini Ackerman prensibine borçluyuz.

Ackerman prensibinin ideal direksiyon sistemlerine ne kadar uyumlu bir hesaplama olduğunu gösteren bir grafik.

Ön Tekerlek Açıları Nelerdir ?

Çeşitli markalar ve otomobil üreticileri ön düzen ayarlama konusunda kendilerine has ayarlamalar ile araçlarını piyasaya sürmektedir ne demek istiyorum yani birbirine paralel duran iki tane ön teker değil de bu firmalar kendilerinin benimsediği performanslarından tatmin olduğu bir takım eğiklikler denemektedirler ön tekerlerde. Nedir bu ön düzen sistemleri gelin birlikte bakalım

1-KAMBER AÇISI

Evet günümüzün modifiye hastası arkadaşlarımızın gözdesi bir sistemle başlamak istiyorum. Eminim hepimiz bunu bir yerlerde görmüşüzdür. Tekerleklerin yere basan kısımlarının üst kısımlarına göre daha açık durma yada kapalı durmasına verilen addır. Çoğu araçta yön veren ön tekerleklerin 30 derece ile 1 derece arasında pozitif kamber sistemine sahiptirler. Hafif pozitif kamber açısı tekerleğin yola daha iyi temas etmesini sağlar, tabi ki fabrikaların belirlediği ölçülerde olması gerekmektedir bu açıların tam anlamıyla fazlası zarar verir.

Negatif kamber, virajlarda arabanın yol tutuşunu arttırır ve amacı budur. Örneğin araç ile sağa doğru bir viraj yaptığımızda araç sola doğru yatacaktır. Negatif kamber açısı sayesinde tekerin tabanı tamamen zemine temas edecektir. Doğal olarak arabanın yere bastığı iz mesafesi arttığı için yol tutuşu da artacaktır ve tabi ki fazlası da zararlı olup tekerin iç bölümlerinin yenmesine neden olacaktır o yüzden fabrika çıkış ayarlarında kullanmamız en sağlıklı olanıdır.

Kamber açılarının örnekler verilerek gösterimi.

2- DİNGİL PİMİ (King Pim) AÇISI

King pim açısı sayesinde biz direksiyonu döndürmeyi bıraktığımızda direksiyon kendini toplama eğilim gösterir yani düz konuma gelir. Bu tip bir ön düzenin oluşması ise aks başının eğimini, amortisör direği ve alt rotilin oluşturduğu hayali eksen ile dikey eksen arasındaki açıya biz Dingil Pimi yani King Pim açısı deriz. King Pim sayesinde sürüş hissiyatı sağlamlaşır ve kontrol etme rahatlığınız artar, teker aşınmaları ise azaltılır. Görsele bakınca ne demek istediğimi daha net anlayacaksınız umarım.

3- KASTER AÇISI

Evet yine enteresan bir araç ön düzen açısına geçiyoruz fakat bu açının farklı bir yanı var hepimiz aslında bu açıyı biliyoruz nasıl mı ? Hepimiz bisiklet kullanmışızdır ve pedal ile ilk hareketi verdikten sonra sağa yada sola yatmamızın çok mümkün olmadığını tekerleklerin ileriye doğru hareket etme arzusu ve dengeyi koruduğunu görürüz işte bunun sebebi Kaster Açısıdır değerli arkadaşlar.

Kaster açısının otomobillerdeki görevi ise tekerleklerin yere basan alt kısmının üst kısmına göre daha açık (negatif) veya kapalı (pozitif) olmasıdır. Bu açı sayesinde tekerlek somununun yükü azalır, küçük yuvarlanma yarıçapı sayesinde daha az direksiyon momentine ihtiyaç duyulur. Araçlarda daha çok pozitif Kaster Açısı kullanılır nedeni ise pozitif Kaster Açısı aracın yüksek hızlarda daha stabil davranmasını sağlamaktadır. Ayrıca pozitif olarak verilen Kaster yol üzerinde daha kolay direksiyon kabiliyeti sunmaktadır.

Kaster açılarının yatak eksenden görünüşü.

4- TOE AÇISI

Aracın yönünü bulmasını sağlayan ön tekerlere havadan baktığımızı düşünelim bu tekerlerin arka tekerlere göre açılarının farklı olma durumuna bize Toe açısı demekteyiz. Ön tekerlerin arka tekerlere göre uçlarının içeriye bakma duruma TOE İN, dışarıya bakma durumuna ise TOE OUT diyoruz. Bu açının olmasının temel nedeni ise tekerleklerin tutunmasının iyileştirilmesi, tekerlek sarsıntılarının azaltılması ve aracın düz ve ya eğimli yollarda yere daha baskılı bir şekilde oturmasını sağlamaktır.

TOE açılarını görsel şeması.

Evet arkadaşlar bugün de sizinle yeni bir konu hakkında buluşmuş olduk, umarım yazımı beğenmişsinizdir ve size faydası olmuştur. Her gün yeni bir yazı yazmaya çalışıyorum umarım işinize yarayacak bilgileri sizlere aktarabiliyorumdur. Okuduğunuz için teşekkürler.

Hayat gerçekten basit ama biz bunu karmaşık hale getirmek için ısrar ediyoruz.

-Konfüçyüs

Sağlıcakla kalın..

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Connecting to %s

WordPress.com'da bir web sitesi veya blog oluşturun

Yukarı ↑

%d blogcu bunu beğendi: