ön düzen geometrisi

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 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.