SÜSPANSİYON SİTEMLERİ Araç gövdesi ile tekerlekler arsına yerleştirilen süspansiyon sistemi yolun yapısı itibariyle ortaya çıkan titreşimleri sönümlemek üzere dizayn edilmiştir. Sürüş konforu ve yol tutuşunu iyileştirir. Şekil 2.25: Süspansiyon sistemi ön aks Şekil. Ön Tekerlek süspansiyon sistemi 45 Şekil : Süspansiyon sistemi arka aks Şekil . Arka Tekerlek süspansiyon Sistemi Şekil 2.27 : Süspansiyon gergi kolu yatağı 46 Süspansiyon sisteminin görevleri şunlardır - Sürüş esnasında lastikler ile birlikte çalışarak yolcuları veya taşınan yükü korumak ve sürüş konforunu iyileştirmek amacıyla yol yüzeyinin yapısından kaynaklanan titreşimleri, salınımları ve ani şokları sönümleyerek yumuşatır. Aynı zamanda şasi ve kaportayı da korumuş olur. - Yol yüzeyi ile tekerlekler arasındaki sürtünmeye bağlı olarak ortaya çıkan sürüş ve fren kuvvetlerini gövdeye aktarır. - Akslar üzerinde gövdeyi taşır ve gövde ile tekerlekler arasındaki uygun geometrik ilişkiyi sağlar. - Yol ile tekerlekler arasında teması kaybetmeden güvenli dönüş yapmayı sağlar. 3. TEKERLEK ASKI SİSTEMLERİ Yaylanma ve tekerlek tahrikinin tipine bağlı olarak farklı şekillerdeki aks konstrüksiyonları, yani askı sistemleri kullanılabilir. Örneğin sabit akslar otomobillerde arka aks olarak uygulanırken, ön aksta motor altında fazla yer talep etmesi nedeniyle kullanılmamaktadır. Kamyonlarda sabit aksalar büyük taşıma kapasiteleri nedeniyle her iki aksta da kullanılmaktadır. Bağımsız askı sistemleri özellikle ön tekerlekler için uygundur. Düşük hacim talebi, düşük ağırlıkları ve her iki tekerleğin birbirinden bağımsız olması nedeniyle arka akslarda da gittikçe artan oranda kullanılmaktadır. 3.1.1. Sabit Aks Sabit aksta her iki tekerlek rijit bir aks ile birbirine bağlanmıştır ve araç karoserisine asılmıştır. Sabit aksta iz değişikliği ve kaster değişikliği meydana gelmez. Panhard çubuklu tahrik edilen sabit aks 47 Tahrik edilmeyen sabit aks 3.1.2. Bağımsız askı sistemleri Bağımsız askı sisteminde yaylandırılmamış parçaların kütlesi küçüktür. Tek taraflı olarak bir engelin aşılması durumunda diğer tekerlek bundan etkilenmez. 3.1.2.1. Çift Enine Yön Vericili Askı Sistemi 48 3.1.2.4 Boyuna Yön Vericili Askı Sistemi 49 50 3.2. Yaylanma, Yay Elemanları Araçların hareket ettiği hiçbir yol düz değildir. Tekerler dönme hareketlerinin yanı sıra yukarı aşağı hareket ederler. Süratle giderken bu hareketler çok kısa zaman içinde gerçekleşir ve düşey yöndeki ivme değerleri yerçekimi ivmesinin birkaç katına ulaşabilir. Bu yüzden de, yukarı aşağı hareket eden araç kütlesi ne kadar büyük olursa, araca etkiyen darbe kuvvetleri de o orada büyür. Yoldan gelen darbeler yolcular ve taşınan mallar için oldukça olumsuz etkiler yaratır. Araç aşırı zorlanır. Araç sürüş emniyeti olumsuz etkilenir: Büyük yol düzgünsüzlüklerinde araç yoldan zıplayabilir, bu esnada tekerlekler kuvvet taşıyamaz, frenlenemez ve yön verilemez duruma girer. Tüm bu olumsuzluklardan kaçınmak için araçlarda aks ve karoseri arasında yaylar öngörülmüştür. Yaylar yoldan gelen darbeleri yakalar ve titreşimlere dönüştürür ve ayrıca tekerleklerin sürekli olarak yolla temasta kalmasını sağlarlar. Yaylar sayesinde araç; araç ağırlığı ve yay tarafından belirlenen özgül titreşim sayısına sahip bir yapı haline gelir. Yoldan gelen darbelerin dışında araca diğer kuvvetler (tahrik, frenleme, rüzgar ve merkezkaç kuvveti) etkidiği için, araçta her üç eksen yönünde hareketler ve titreşimler ortaya çıkar. Karoserinin düşey yöndeki titreşim frekansı fh ≤ 60 Dak-1 =1 Hz yumuşak bir yaylanmayı ifade ederken, bazı kişilerde bulantıya sebep olmaktadır. Buna karşı fh ≥ 90 Dak-1 =1,2 Hz sert yaylanmayı belirtirken omurgayı fazla zorlamaktadır. Burada uygun bir sönümleme ile birlikte konforlu bir tasarım yapılabilir. Örneğin : Hafif araçlarda sert yaylarla teçhiz edilir (fh =100 Dak-1 =1,67 Hz) Ağır araçlarda yumuşak yaylar (fh = 70 Dak -1 = 1,17 Hz) tercih edilir. 3.2.1. Yay Tipleri Gazlı yaylar (Hava veya azot gazı), kapalı hacimdeki gazların elastik davranışının yay olarak kullanılmasıdır. Otobüs ve kamyonlarda tercih edilirler. Hava yaylan progresif yay karakteristiğine sahiptir. Gaz basıncının değişmesi ile yaylanma yüke göre ayarlanır, aynca şasi yüksekliği muhafaza edilebilir, hatta bir seviye ayar regülatörü ile aynı seviyede tutulabilir. Bu şekilde virajdaki yana yatma da azaltılır. Hava yayları yatay yöndeki tekerlek taşıyamazlar kuvvetlerini Hidro-Pnömatik Yay prensip olarak basınçlı gaz yayıdır. Sabit miktardaki gaz (genelde azot gazı) yağın pompalanması veya boşalması ile sıkıştırılmaktadır. Gaz ve sıvı fazlar bir diyafram ile ayrılmıştır. Gaz ve sıvı 100 – 200 bar arasında değişen basınca sahiptir. Diğer tüm elemanlar hidrolik olarak birbiri ile irtibatlıdır ve amortisör görevini de yapmaktadır. Bir yüksek basınç sistemi yüke bağlı olarak yay elemanı içindeki hidrolik miktarını değiştirmek suretiyle otomatik olarak seviye ayarlamasını üstlenmiştir. Tabi ve suni kauçuk çok elastik ve yüksek özgül sönümleme özelliğine sahiptir. Lastik yayların pek çok türü araçlarda kullanılmaktadır. Gürültünün ve yüksek frekanslı titreşimlerin yutulması amacıyla askı sistemlerinde ana ve yardımcı yay olarak kullanılır. Taşıt süspansiyon sisteminin birinci görevi; yol yüzeyi tarafından oluşan şok ve titreşimlerden taşıt gövdesini izole etmektir. Sistem bunu, taşıtın dinamik hareketi sırasında kararlılığı ve direksiyon kontrolünü koruyarak yapmalıdır. Bu nedenle modern bir taşıtta her bir tekerlek süspansiyon kinematiğinin kontrolü için yekpare gövdeye, kararlılığı sağlaması için de bir yay ve damper sistemine bağlanmıştır, Tekerlek çapı, lastik yanağının esnekliği, tekerlek yol arasındaki temas yüzey alanı, lastik ve dingil bağlantıları ile birlikte yaylanmayan süspansiyon ünitesine iletilen sarsıntıların büyüklüğünü etkiler. Yaylar, süspansiyon sistemlerinde yük uygulandığı zaman enerji depolayabilen esnek elemanlardır. Yaylanan bir taşıt süspansiyon ünitesinin basit bir şekli şekil 1'de görülmektedir. Değişik tipteki yaylar bu anlamda farklı özelliklere sahiptir. Yay esnekliği, çoğu ülkelerde yayın sapmasına neden olan yükün miktarı olarak ölçülür. Newton/metre tipik bir S.I yay oranını belirtir. Süspansiyon sisteminin helezon yay ve amortisör dışındaki diğer mekanik elemanları, tekerlek montaj düzeninin yerleştirilmesine imkan sağlar ve dinamik yük altındaki hareket geometrisini kontrol eder. Bu elemanlardan bazıları sade bağlantılardır. Bazılarının ise birkaç görevi bulunabilir. Dönüşlerde savrulmayı azaltarak taşıtın kararlı olması için kullanılan enine burulma kolları buna örnek gösterilebilir. Şekil 1. Yaylanan bir taşıt süspansiyon ünitesi. Bu uygulamalardan biri olan havalı süspansiyonlar, taşıtlarda farklı amaçlarla kullanılabilmektedir. Havalı süspansiyonun kullanım nedeni; yüklü ve yüksüz ağırlıkları arasında büyük farklar olan ticari taşıtlarda sabit seviye kontrolü sağlamak hafif taşıtlarda ise ivmelenme, frenleme ve virajlarda meydana gelen gövde kuvvetlerini minimum seviyede tutmaktır. 1.1. Çeşitli Süspansiyon Sistemleri Yay Çeşitleri: Askı sisteminde beş çeşit yay kullanılır. Bunlar: 1. Yaprak yaylar, 2. Helisel yaylar, 3. Burulma çubuklu yaylar, 4. Pnömatik (hava yastıklı) yaylar. 5. Hidro pnömatik yaylar, 1.1.1. Yaprak yaylı sistemler Bu sistemler çok uzun bir kullanım geçmişine sahip olup genellikle arka süspansiyonlarda kullanılmaktadırlar. Aracın hareketi esnasında yol darbelerinden dolayı arka dingilde aşağıyukarı şeklinde bir hareket oluşur. Dingilin bu hareketi; yayın iki ucu arasındaki mesafenin değişmesine yol açar. Bundan dolayı yaprak yayların eğilme gerekliliğinin yanında, yük kalktıktan sonra tekrar aynı miktarda yarı elips şekline dönüşmesi istenir. Şekil 2. Yaprak yaylı süspansiyon. (MAN A.Ş.) Binek otomobillerde yan elips şeklindeki yaprak yaylar, önceleri ön ve arka süspansiyonlarda uzun süre kullanılmıştır. Fakat bu sistemler hem ön hem de arka süspansiyonlar için fazla ağırlıkları, zayıf montaj ve iç sürtünmeleri yüzünden tamamen terk edilmişlerdir. Bu sistemler, birçok değişiklikler yapıldıktan sonra, şekil 2’de gösterilen ve halen ağır ticari taşıtlardan hafif olanlara kadar birçok taşıtta kullanılan standart şekline dönüşmüştür. Şekil 3. Yaprak yaylı sistemin konstrüksiyonu. Şekil 4 . Yaprak yaylı sistem bağlantısı. 1. Yaprak yaylar: Eski model binek arabaları ile yük taşımacılığı yapan kamyonların ön ve arka askı sistemlerinde kullanılır. Yay çeliğinden yapılır. Boyları birbirinden farklı, lama şeklindeki parçaların üst üste konmasıyla meydana getirilir. Parçaların tümü, bir merkez cıvatasıyla birbirine bağlanır. Yayların dağılmasını önlemek için saç kelepçeler veya kılıflar kullanılır. Ana yaprağın her iki ucu kıvrılarak yay bağlantı gözleri oluşturulur. Ön askı sisteminde ön dingile, arka askı sisteminde arka köprüye U cıvatalarıyla bağlanır. Yaylanma sırasında yay yaprakları birbiri üzerine sürtünerek kayma yaparlar. Sürtünmenin en aza inmesi için yay yaprakları arasına sürtünmeyi azaltıcı maddeler konur. Sürtünmesi en aza indirilmiş yaprak yaylar, kırılana veya kavisleri kadar bakıma gerek duyulmaz. 1.1.2. Helezon yaylı sistemler Bu sistemler genellikle ön süspansiyonlarda kullanılır fakat bugünkü birçok araçta arka süspansiyonlarda da kullanılmaktadır. Günümüzde süspansiyon dizayn çalışmaları, helezon yaylı sistemler üzerinde yoğunlaşmıştır. Bu sistemler şekil 5’deki gibi teleskopik amortisörlerle eşmerkezli olarak tasarlanırlar. Tutarlı karakteristiklerinin yanında yapım esneklikleri ve düşük maliyet helezon yaylı sistemleri modem süspansiyon sistemleri arasında birinci sıraya yükseltmiştir. Ayrıca bu sistemin kullanılmasıyla karoseride önemli iyileştirilmelere gidilmiştir. Şekil 5. Helezon yay Şekil 6. Helezon yaylı süspansiyon sistemi Helezon yaylı süspansiyon sisteminin yay ve amortisör dışındaki diğer mekanik elemanları, tekerlek montaj düzeninin yerleştirilmesine imkan sağlamanın yanında dinamik yük altındaki hareket geometrisini kontrol eder. Bu elemanlardan bazıları sade bağlantı olmakla birlikte bazılarının başka görevleri bulunabilir. Dönüşlerde savrulmayı azaltarak taşıtın kararlı olması için kullanılan enine burulma kolları buna örnek verilebilir. Binek arabalarının ve yolcu otobüslerinin askı sistemlerinde kullanılır. Yuvarlak kesitli yay çeliğinden yapılmış çubukların ısıtıldıktan sonra kalıplar üzerine sarılmasıyla şekillendirilir. Uçları yay tablasına düzgün olarak oturacak şekilde yapılır. Her aracın yay çapı, bakla sayısı ve yay basıncı birbirinden farklıdır. Helisel yaylar, ön askı sisteminde alt ve üst salıncaklar arasına, üst salıncağın üzerine ve amortisör kovanı üzerine bağlanır. Helisel yaylar, kırıldığında veya esnekliğini kaybettiğinde yenileriyle değiştirilir. Bunun dışında herhangi bir bakıma gerek yoktur. 1.1.3. Burulma çubuklu süspansiyon sistemleri Burulma çubukları genellikle Ön süspansiyonlarda kullanılmaktadır. Buradaki burulma çubuğu uzun bir çelik borudur. Burulma çubuğunun bir ucu şasi üzerine hareket etmeyecek şekilde bağlanır; diğer ucu ise ön taraftaki alt salıncak koluna bağlanır. Ön tekerleklere gelen yol darbeleri alt salıncak kolları üzerinden burulma çubuğuna iletilir ve burulma çubuğunu döndürerek burmaya çalışır. Çubuğun burulmaya karşı gösterdiği direnç bir yay etkisi yaratır böylece yol darbeleri yumuşatılır. Aracın ağırlığı da burulma çubukları üzerinde bir yay etkisi yaratmaktadır. Şekil 7 . Burma çubuklu yayın çalışma prensibi Şekil 8. Burulma çubuklu süspansiyon sistemi(Alfa Romeo) Burulma yaylı süspansiyon sistemlerinde süspansiyon yüksekliğini ayarlamak için bazı metotlar gereklidir. Çünkü burulma çubuğunun ucuna bağlanan seviye kolunun meydana getirdiği etki bu çubuğun ucundaki bağlantı parçaları arasında açısal ilişkide küçük bir tolerans olsa dahi, taşıtın konumunda önemli bir fark meydana getirir. Üstelik uçlardaki açısal ilişkide sıkılık toleransını korumak için oldukça zorluk yaşanmaktadır. Özellikle çubukta aşırı burulma ve sıkma olduğunda ve yorulma direnci arttığında bu toleransı korumak daha da zorlaşmaktadır. Burulma çubuklu yaylar; titreşim kolu ile bir veya birden fazla uzun çelik çubuklardan meydana gelir. Yayın bir ucu kare şeklinde yapılarak aracın şasisine dönmeyecek şekilde sabitlenir. Diğer ucu da titreşim kolundan askı sisteminin hareketli parçalarından birisine bağlanır. Tekerleğin yol üzerinde yaptığı salınım bu çubuğu burulmaya zorlayarak yaylanmayı sağlar. Kırılmadığı sürece herhangi bir bakıma gerek duyulmaz. 1.1.4. Hidropnömatik süspansiyon sistemleri Bu sistem, normal pnömatik süspansiyon sistemlerinden birçok bakımdan farklıdır. En önemli fark; süspansiyon ünitesinin, tekerlekler tarafından taşınan yüke bakmaksızın sabit tutulan bir gaz kütlesi ile taşınmasıdır. Şekil 9. Hidropnömatik amortisör. Şekil 10. Hidropnömatik amartisörün çalışması Pnömatik sistemlerde; yükseklik ayarlama fonksiyonu az miktarda ve yüksek basınçtaki akışkanın yer değiştirmesiyle sağlanırken hidropnömatik sistemlerde çok miktarda ve düşük basınçtaki sıkıştırılabilir hava hareketiyle sağlanmaktadır. Citroen hidropnömatik süspansiyon sistemi sürücüye sadece aracın yerden yüksekliğini ayarlamasına olanak sağlamayıp aynı zamanda aracın yük durumuna bakmaksızın bu yüksekliği korumaya yarayan hidrolik kontrol ünitesine sahiptir. 1.1.5. Havalı süspansiyon sistemleri Havalı süspansiyon sistemlerinde; yay elemanı olarak, esnek bir körükte ya da içinde piston olan bir silindirde bulunan hava kullanılmaktadır. Statik yük altında belirli bir basınca kadar sıkıştırılan havanın daha sonra pistonun hareketi ile basıncı arttırılmakta veya azaltılmaktadır. Piston hareketinin basınç kuvvetlerine oranı, hava basıncı arttıkça artmaktadır. Yani yay oranı sabit değildir. Oysa metal yaylar, kuvvetteki eşit artışa karşı, yükte de eşit artış sağlamaktadır. Havalı süspansiyon sistemleri, yüklü ve yüksüz ağırlıkları arasında büyük farklar olan ticari taşıtlarda (çekiciler, yarı römork, kamyon ve otobüsler) geniş bir şekilde kullanılmaktadır. Ayrıca çok iyi bir sürüş kalitesi sağladığından otomobillerdeki kullanımı da yaygınlaşmaktadır. Ancak yüksek fiyatı, hava ünitesi ve yardımcı elemanların karmaşıklığı, daha fazla bakım gerektirmesi gibi dezavantajları sisteme sınırlama getirmektedir. Havalı süspansiyonda elektronik kontrol, sabit sürüş yüksekliği ve yüke bakmaksızın tutarlı bir çalışma için gelişmiş otomatik seviye ayarlama sağlamaktadır. Şekil 12. Havalı süspansiyon sistemi. 4. Pnömatik (hava yastıklı) yaylar: Pnömatik (hava yastıklı) yaylar, havalı askı sistemlerinde kullanılır. Her tekerde yay yerine hava yastığı bulunur. Havalı askı sistemleri; yolcu otobüsleri, kamyon gibi basınçlı hava sistemi bulunan araçlarda kullanılır. Hava yastığı, koruyucu bir kap içinde hava ile şişirilmiş lastik körükten meydana gelir. Aracın bütün ağırlığı bu hava yastıklarına biner. Hava yastıkları, araç kompresöründen gelen basınçlı hava ile şişirilir. Sistemde bulunan seviye ayar supabı, kasa ile dingil arasındaki mesafenin her konumda eşit kalmasını sağlar. Seviye ayar supabının komuta kolu dingiller ile irtibatlıdır. Araç yükünün fazla olması halinde kasa yastıklar üzerine oturup dingillere yaklaşmak ister. Yastığın çökmesiyle komuta kolu, seviye ayar supabını etkileyerek yastıklara dolan havanın basıncının artmasını sağlar. Yastıklar, kasa ile dingil arasında ayarlanmış mesafeye gelene kadar şişer. Araç yükünün azalması halinde hava yastıkları serbest kalarak dingil ile kasa arasındaki mesafeyi açmak ister. Bu durumda da komuta kolu, seviye ayar supabını ters yönde etkileyerek yastık hava basınçlarını gerektiği kadar düşürür. Havası indir,ilen yastıklar, kasa ile dingil arsındaki ayarlanan mesafenin sabit kalmasını sağlar. Komuta kolu, seviye ayar supabı ile birlikte çalışarak araç yükünün artması halinde hava yastıklarına basılan havanın basıncını arttırır. Yük azalması halinde yastık hava basınçlarını düşürülür. Sonuç olarak dingil ve kasa arasındaki mesafe her zaman sabit tutar. 5. Hidro pnömatik yaylar: Hidro pnömatik yaylar, hidropnomatik askı sisteminde kullanılır. Hidro pnömatik askı sistemi, çok pahalı, lüks binek araçlarında bulunur ve üç ana parçadan oluşur. Bunlar a. Sıvı pompası b. Hidro pnömatik tüpler c. Seviye ayar düzenleyicileridir. a. Sıvı pompası: Krank kasnağından hareket alarak çalışır. Hidro pnömatik tüplerin ihtiyacı olan basınçlı sıvıyı karşılar. b. Hidro pnömatik tüpler: Her tekerde bir tane hidro pnömatik tüp bulunur. Tüp, kürsel şekilde olup bir diyaframla ikiye bölünmüştür. Diyaframın üst bölümüne imalat sırasında azot gazı doldurulur. Alt bölümde sıvı bulunur. Sıvı, tüpe birleştirilen silindir ve pistonun meydana getirdiği hacime sıvı pompası ile basılır. Ayrıca diğer tekerlekteki hidro pnömatik tüpler birbirleriyle paralel olarak bağlantılı olup tekerlek üzerinde yay, amortisör ve kriko görevi yaparlar. c. Seviye ayar düzenleyicileri: Aracın yük durumu ne olursa olsun, yol ile mesafenin ayrı kalmasını sağlar. Çalışması: Araç tekerleği, yol üzerinde bulunan bir tümseğe çıktığında salıncak kolu tekerle birlikte yukarı kalkar. Tekerin yukarı çıkması, salıncak koluna bağlı pistonu da yukarı iter. Piston önünde bulunan sıvıyı sıkıştırmayacağından diyaframın içine basar. Diyafram da diğer yüzünün temas olduğu gazı sıkıştırır. Gaz sıkışarak tekerdeki darbe etkisini yutar. Tekerlek tümseği geçtiğinde normal konumuna döner. Tekerlekle birlikte salıncak kolu ve bağlantılı olduğu piston da normal konumuna gelir. Sıkışan azot gazı da genleşerek normal basıncına ulaşır. Piston tarafından basılan sıvının bir kısmı da paralel olarak bağlı olduğu diğer tekerleklerdeki hidro pnömatik silindirlere dağılacağından olayın etkisi de hissedilme yönünden azaltılmış olur. Hidro pnömatik tüpün küresel kısmı ile silindirin birleştiği yerde amortisör supapları bulunur. Sıvının gerek diyafram yönüne, gerekse silindir yönüne hareketi amortisör supapları tarafından tekerlekteki yaylanmayı en aza indirilir. Seviye ayar düzenleyicileri; aracın yük durumu ne olursa olsun, yol ile mesafesinin aynı kalmasını sağlar. Araç yükünün artması aracı yola yaklaştırır. Bu durumda salıncak kolu da yola yaklaşır. Salıncak koluna bağlı olan seviye ayar kumanda kolu basınç supabını silindire daha yüksek basınçta yağın girmesi yönünde hareket ettirir. Silindire giren yüksek basınçlı yağ, aracın yol ile mesafesi normal yüksekliğe gelene kadar devam eder. Normal yüksekliğe ulaştığında salıncak kolu ile birlikte yükselen kumanda kolu basınç supabını yağı kesecek yönde hareket ettirir. Araç yükünün azalması ise salıncak kolunun yukarı çıkmasına vesile olur. Salıncak kolu ile birlikte hareket eden seviye ayar kumanda kolu, basınç supabını basıncı düşürecek yönde hareket ettirir. Silindirdeki yağın bir bölümü, aracın yol ile yüksekliği normale düşene kadar depoya kadar geri dönüş yapar. Yükseklik normal konumuna geldiğinde basınç supabı gene seviye ayar düzenleme kumanda kolu ile nötr duruma getirilir. c. Salıncaklar: Aks başlarının bağlandığı ve aks başına aşağı yukarı hareket etmesini sağlayan parçalardır. Her aks başı için alt ve üst salıncak olarak iki tanedir. Çelik saçlardan preslenerek yapılır. Helezon yayların bağlantısını yapabilecek konumda şekillendirilir. d. Denge ve dayanma çubukları: Denge çubuğu (stabilizatör); iki alt salıncağı birbirine irtibatlandırır. Virajlarda merkez kaç kuvvetinin etkisiyle karoseri dışa doğru savrulur. Savrulma sunucu dışta kalan yay basılmaya içte kalan yay açılmaya zorlanır. Bu durumda denge çubuğu tekerlek arasındaki farklı durumu burulmak suretiyle azaltır. Böylelikle direksiyon hakimiyetini çoğaltıp aracın savrulmasını ve sağa sola yatmasını bir dereceye kadar kaymayı önler. Bazı araçlarda denge çubuğunun yanı sıra birde dayanma çubuğu bulunur. Dayanma çubuğu alt salıncakla şasi arasına bağlanır ve salıncakta meydana gelen kaymayı önler. e. Rotil (küresel mafsal): Rotil bir küresel mafsal olup aks başının salıncaklara bağlantısını yapan parçadır. Aks başının üst salıncağa bağlantısını yapan parçaya üst rotil, alt salıncağa bağlantısını tapan parçaya da alt rotil denir. Rotiller üretim sırasında yağlaması yapılır. Sonradan yağlama yapılacak gresörlükleri bulunmaz. Çalışma sonucu boşluk meydana geldiğinde yenileriyle değiştirilir. 1.2. Ön Süspansiyonlar Binek otomobillerde, ön dingil kullanımı tamamıyla ortadan kalkmıştır. Bunun birçok nedeni vardır. Bazıları ise şunlardır; a. Tekerleklerden birine etki eden darbe hareketi her iki tekerlekte de jiroskobik tork meydana getirmektedir. b. Tekerleklerden birine etki eden darbe hareketi dingilde ve sonuç olarak her iki tekerlekte de yanal kaymaya neden olur. c. Ön fren torku paralel bir bağlantı ile kontrol edilmedikçe kaster açısında önemli değişikliklere neden olur. d. Yarı elips yaprak yaylarla dar yaylanma alanı, ön tekerlek kilitlenme aralığı ve bunların sonucunda da düşük devrilme direnci meydana gelmektedir. e. b, c ve d'deki nedenler savrulmasız bir sürüş elde etmek için yeterince yumuşak ön yay kullanılmasını imkansız kılar. Ön dingilden sonra birçok tipte ve modelde serbest ön süspansiyon sistemi geliştirilmiştir. Bugün bunlardan sadece iki tanesi kullanılmaktadır. 1.2.1. Günümüzdeki Serbest Ön Süspansiyonlar Bugünkü binek otomobillerde, çift salıncak kollu bağımsız süspansiyon ya da MacPherson destekli süspansiyon sistemleri geniş bir şekilde kullanılmaktadır. Bu sistemler temel çalışma prensipleri bakımından aynıdırlar. 1.2.1.1. Çift salıncak kollu süspansiyon (wishbone) Süspansiyon geometrisinin kontrolü amacıyla çift bağlantı kollarının dizaynı için birkaç yöntem vardır. Volkswagen kaplumbağa araçlarında olduğu gibi, burulma yayları ile birlikte kullanılan, her iki tarafta iki üst ve alt bağlantı kolları bulunabilir. Eşit uzunluklu bağlantıların paralel hareketi, tümseklerde tekerleğin kamber açısını statik değerinde tutar, fakat tekerlekler arası mesafe değişir. Böylece pozitif kamber açısının meydana gelmesine dolayısıyla aracın virajlarda savrulmasına neden olur. Kamber açısı kontrolünün en iyi yolu; alt kollara göre daha kısa üst bağlantı kolları kullanmaktır. Taşıt dizaynında ön yardımcı şasi bulunmuyorsa, yol gürültüsünü en iyi şekilde azaltmak için çift salıncak kollu süspansiyon sistemi kullanılır. Sistemin kesin kontrolü için kapalı yapım toleransları çok önemlidir ve bunlar fabrikada yardımcı şasinin montajından sonra yapılır. Salıncak kollu süspansiyon sisteminin çok iyi bir uygulaması Jaguar XJ6'da bulunmaktadır. (Şekil 1.13) Amortisörler direk olarak şasiye bağlıdır çünkü yardımcı şasi yüzünden araç gövdesinde sönümleme kuvvetleri azaltılamaz. Şekil 13. Jaguar XJ6 salıncak kollu ön süspansiyon Nissan çok bağlantılı ön süspansiyon sisteminde, çift salıncak geometrisi akıllıca düzenlenmiştir (Şekil 1.14). Alt kolun tekerlek göbeğine göre ekstra eğimi ile düşük karoseri seviyesi, üst salıncağın çok daha uzun olmasına ve king-pim ekseninden bağımsız olarak tekerlek geometrisinde düzenleme özgürlüğüne olanak sağlamaktadır. Şekil 14. 1990 Nissan 300ZX multi-link ön süspansiyon. Çift salıncaklı süspansiyon sisteminin şekil 15'de görülen diğer bir örneği Renault 25'te kullanılmaktadır. Burada ön tekerlek aksları salıncak arasındadır ve bu yüzden amortisör ve yay, üst salıncak kolunun üstündedir. Şekil 15. Renault 25 ön süspansiyon Citroen CX süspansiyonlarında da ön aks için alt ve üst salıncak kollan arasında boşluk bırakılır. Havalı yayların çalışması ve darbe ve sıçrama tamponlarının yerleştirilmesi oldukça ilginç bir özellik arz etmektedir. (Şekil 16.) Şekil 16. Citroen ZX ön süspansiyon Şekil 17 . Ön süspansiyon sistemi (HONDA) Şekil 18 . Ön süspansiyon sistemi (MITSUBISHI) Şekil 19 . Ön süspansiyon sistemi (SUZUKI) 1.2.1.2. MacPherson destekleri Modern otomobillerde en yaygın kullanılan süspansiyon sistemi MacPherson destekli süspansiyon sistemleridir. Bu isim Earle S. MacPherson adındaki bir Ford süspansiyon mühendisinin adıdır. MacPherson desteğinin konstrüksiyonunda; tekerlek göbek taşıyıcısına alt ucundan sabitlenmiş ve süspansiyon yayı için üst ucundan silindirik oturma parçasına kaynatılmış bir dış tüp vardır. Tüpün içinde teleskopik amortisör bulunur. Amortisörün piston kolu, araç çamurluğunda bulunan kule şeklindeki bir parçaya bağlıdır. Bu parça aynı zamanda helezon yayın üst tablasıdır. Desteğin alt tarafı üç köşeli olarak bağlanır. Şekil 20. MacPherson destekli ön süspansiyon (Audi 100) MacPherson destekli tip süspansiyonun avantajı: sistemin sadeliği ve süspansiyon hareketinin gövdeye daha geniş alanlarda iletilmesidir Farklı uzunlukta salıncak kollu sistemlerde olduğu gibi destek tip süspansiyon da önemli yapım esnekliğine izin vermektedir. Ayrıca yardımcı şasiye de gerek yoktur. MacPherson destekli tip süspansiyon örnekleri Şekil 20, Şekil 21 ve Şekil 22'de görülmektedir. Şekil 21. Volkswagen Golf ön süspansiyon 1.3. Arka Süspansiyonlar Arka süspansiyonlar üç ana gruba ayrılır ; Şekil 22. Ford Escort ön süspansiyon 1. Hareket Dingilleri; Arkadan tahrikli araçlarda diferansiyel ve aks kovanı ile birlikte. 2. Ölü Dingiller: Önden çekişli araçlarda arka süspansiyon dingili, 3. Serbest arka süspansiyon. 1.3.1. Serbest arka süspansiyon sistemleri Bu sistemler çok çeşitli geometrik bağlantı şekilleriyle birlikte birçok değişik dizayna sahiptir. Serbest arka süspansiyonun en basiti fakat en ilkel şekli esnek dingildir. Bu sistem orijinal Volkswagen kaplumbağa gibi küçük ve arkadan motorlu aile otomobillerinde tercih edildi. Çünkü bu araçlarda, şaft mili ve yardımcı ekipmanlara gerek yoktu, ayrıca maliyet de düşüktü. Esnek dingillerdeki problem, devrilme merkezinin diğer araçlara göre nispeten yüksek olmasıdır. Bu da virajlarda savrulmalara, tekerleklerin pozitif kamber açısı yapmasına ve tutunmada azalmalara neden olmaktadır. Kullanılmakta olan serbest arka süspansiyonların çok azı yarı esnek dingilli tiptir. Diğerleri ise; bağlantılı, yarı bağlantılı kol, salıncak kol yada destek-bağlantılı tiptir Şekil 23. MacPherson destekli arka süspansiyon (VOLKWAGEN) 1.3.1.1. Bağlantılı ve yarı bağlantılı kollar Şekil 24. Arka süspansiyon (MAZDA) Bu iki tip arasındaki temel fark; bağlantı kollu tipte eksen, otomobil eksenine göre dik açıdadır. Yol ve gürültü izolasyonu için, yarı-bağlantılı süspansiyon sisteminde, geniş kesitli ve V şekilli yardımcı şasi ve üç adet geniş çaplı kauçuk halkalar kullanılmıştır. Yarı bağlantılı süspansiyon geometrisinde temel eksiklikler, çoğunlukla tekerleğin hareketi ile oluşan, kamber ve toe açılarında meydana gelen değişikliklerle ilgilidir. Salıncak yataklarını yeterince yumuşak yapma ihtiyacı, toe açısında problemlere neden olmaktadır. Şekil 25. Grana’da 23° olan arka açı (trail angle) Sierra’da 18°’ ye düşürülmüştür. Ford Sierra (üstte) ve Ford Grana’da yarı bağlantı kollu arka süspansiyon Yarı-bağlantı kollu süspansiyon sistemi, virajlarda meydana gelen toe ve kamber açısı değişim miktarım seçmede çok fazla yapım esnekliği sağlamaz. Seçilmiş her bir arka açı (trail angle) için, toe açısında belli miktarlarda değişiklikler olacaktır. Bu değişikliğin etkileri gerekli kol uzunluğu, mil bağlantılarının yatay düzlemle olan eğimi ve halkalardaki uzunlukla birlikte düşünülmelidir. Ford Granada'da 23 derece civarında olan arka açılar. Ford Sierra'da güç iletimi ve kesimine cevap verme ve sakin viraj alma açısından optimum çalışma verebilmesi için 18 dereceye düşürülmüştür.(Şekil 25.) 1.3.1.2. Salıncak kollu ve destek-bağlantı tip arka süspansiyonlar Şekil 27' de çift salıncaklı ve çok bağlantılı bir süspansiyon sistemi görülmektedir. Bu süspansiyon sistemi, tekerlek hareketiyle birlikte, toplam statik geometri esnekliği ve geometri değişiklikleri sağlar. Özellikle ekonomik tasarlanırlarsa yaylanmayan kütle ağırlıkları düşüktür. (Jaguar'da aksların tekerlek pozisyonu sağladığı gibi) Şekil 27. Mercedes-Benz 190 çok bağlantılı (Multi-link) arka süspansiyon Destek-bağlantılı ve çift salıncaklı süspansiyonlar temelde aynı tipte olduğu düşünülebilir. Fakat düzenlemeler çok farklı olabilir. Şekil 28' de önden çekişli Ford Escort'da kullanılan destek-bağlantı tip süspansiyon sistemi görülmektedir. Şekil 29' da ise bu tipin Mazda 323'de kullanılan değişik bir örneği görülmektedir. Şekil 28. Önden çekişli Ford Escort destek-bağlantı tip arka süspansiyon Şekil 29. Mazda 323 Destek-Bağlantı tip arka süspansiyon Çift salıncaklı sistemin gelişmiş şeklinde; alt salıncağın iç taraftaki saplaması sarkaç olarak tarif edilen bir parça üzerine veya diferansiyel muhafazasının önündeki çapraz boyunduruk askıya monte edilmiştir. Bu durum iç uygunluk sağlar. Sonuç olarak, süspansiyon kollarının çapraz kontrolü ile darbe şokları bağımsız olarak absorbe edilebilir. Ön ve arka tekerlerin iz takibi uygunluğu yol gürültüsünü azaltmak için gereklidir. Bu uygunluk olmadığı takdirde araçta; frenleme, sürüş ve virajlarda meydana gelen bir tarafa çekme olayı olur. Mercedes'in en son serbest arka süspansiyonu, gövdeye dört noktadan esnek bir şekilde bağlanmıştır. Yay mesnetten ve amortisör üst bağlantıları kauçuktur. Mercedes sistemindeki yenilik şekil 1.30'da gösterilen sistemin iskelet yapısıyla daha kolay anlaşılacaktır. Alt ve üst tarafta üçgen oluşturan ikişer bağlantı kolu ve kolların her iki ucunda kauçuk mafsallar vardır. Ayrıca alt arka tarafta besinci bir bağlantı kolu ve kolun ortasında, yayın ve amortisörün kararlı çalışmasını sağlayan kauçuk halka bulunur. Ayrıca beşinci kolun ucunda, plastik soket içerisinde metal mafsal vardır. Bu kol kararlılığı sağlar ve sistem için gereklidir. Eğer süspansiyon alt ve üst bağlantılarını oluşturan kollar, düşeyde tekerlek-yol temas noktasının orta noktasına göre üçgen şeklinde düzenlenselerdi, küresel mafsallardaki esneklik bir miktar ön ve arka harekete neden olurdu. Tekerlek ekseni doğrultusunda bir kuvvet uygulanması durumunda, üçgenlerin kesişme noktasında bu küresel mafsalları ileriye doğru iten bir kuvvet oluşurdu. Ön bağlantıdaki basınç ve arka bağlantıdaki gerilme, tekerleğe toe-in vererek tekerlek göbeğinde bir miktar dönme etkisi yaratır. Bu olumsuzluğu ortadan kaldırmak için, düşeyde temas noktasının orta noktasına göre ön hareket için tekerleğe toe-out vermek çözüm sayılmaz. Bu yüzden bağlantılara uygun açılar verilir. Böylelikle, herhangi bir direksiyon sapma eğilimi olmadan ön ve arka tekerlerin iz takibi uygunluğu sağlanabilmektedir. Dolayısıyla beşinci kolun görevi kolaylaştırılır. 1. Devrilme merkezinin yüksek 2. Esnek dingil-etkisinin istenilen miktarı Devrilme merkezi yüksekliğinin sabit olması ile ilgili önemli noktalar, arka tarafta gereken toplam kütle transferi miktarı ve bunun süspansiyonun devrilmeye karşı direnciyle sağlanan büyüklüğüdür. Gereken toplam kütle transferi miktarı esnek dingil etkisi dolayısıyla da değişir. Yaylanma ile birlikte, gövdenin devrilme hareketi tekerlekleri yola dik bir şekilde bırakır. Tekerlek mil merkezleri araç merkezinden biraz dışa doğrudur ve her iki tekerleğe de virajlarda içe doğru eğiklik verir. Fakat kütle transferinden dolayı meydana gelen tekerlek sapması değişiklikleri, yardımcı kamberi azaltma eğilimindedir. Esnek dingil etkisi olmadan tekerlekler otomobille birlikte bir tarafa yatacaklar ve her ikisi tarafından meydana getirilen pozitif kamber oluşacaktır. Aktif süspansiyon: Dört tekerleğin amortisörlerinin farklı seviyelerde ayarlanabildiği sistemde, sensörler tekerleklerin hızı aracın hızı, direksiyon açısı ve yük durumuna ilişkin bilgileri sağlamakla yükümlüdür. En konforlu şehir içi sürüşünü sağlamak için, amortisörler araçla geldiği gibi "minimum" pozisyonunda bırakılmalıdır. Aşınan amortisör, otomobilin fren mesafesini uzatır. 80 km/h hızda kuru ve düzgün olmayan yolda fren mesafesi 2.6 metre artar. 50 km/h hızda virajda fren mesafesi 2.3 metre artar. Bu da emniyetli bir duruşla bir kaza arasındaki farktır. Ani manevra sırasında, iyi bir amortisör daha iyi kontrol sağlar. Amortisörleri yüzde 50 aşınmış bir aracın virajdaki maksimum emniyet hızı, kuru bir zemindekine oranla maksimum emniyet hızı yüzde 10 azalır. Amortisörlerin mutlaka değiştirilmesi gerekir. 3.3. Sönümleme Elemanları, Amortisörler Tekerleklerin araca bağlantısını yapan parçaların tümüne birden askı sistemi denir. Ön tekerleklerin tekere bağlantısını yapan parçaların tümüne ön askı sistemi veya ön süspansiyon adı verilir. Arka tekerlerin araca bağlantısını yapan parçaların tümüne de arka askı sistemi veya arka süspansiyon adı verilir. Askı Sisteminin Görevleri: a.Aracın emniyetli olarak kısa zamanda yüksek hızlara ulaşmasını sağlar. b.Virajlarda tekerlerin devamlı olarak yolla temasını sağlar. c.Yol üzerindeki pürüzlerden, girinti ve çıkıntılardan oluşan titreşim ve darbeleri en aza indirir. Böyle titreşim ve darbelerin olduğu gibi araca geçmesini engeller. Askı Sistemlerinin Çeşitleri: Askı sistemleri; serbest askı sistemi (serbest süspansiyon) ve sabit dingil askı sistemi olmak üzere ikiye ayrılır. Serbest askı sisteminde her tekerlek birbirinden bağımsız olarak yaylanma özelliğine sahiptir. Serbest askı sistemi, binek arabalarının tümünde ön askı sistemi olarak, bazılarında ise arka askı sistemi olarak da kullanılır. Sabit dingil askı sisteminde ise bir tekerin yaylanması, aynı dingil üzerinde bulunan diğer tekeri de etkiler. Sabit dingil askı sistemi; yük taşımacılığında kullanılan araçların ön ve arka askı sistemlerinde kullanılır. Askı Sistemlerinde Kullanılan Yaylar Ve Diğer Parçaların Yapım Özellikleri: Askı sisteminin en önemli parçalarından birisi yaylardır. a.Yayların Görevleri: 1. Tekerlekler hariç aracın bütün yükünü üzerinde taşır. 2. Tekerleklerin yol üzerinde bulunan girinti ve çıkıntılara denk gelmesi halinde veya aracın yük durumuna göre, tekerlerin şasiye yaklaşmasına veya uzaklaşmasına imkan sağlar. 3. Yol üzerinde bulunan bozulmalardan oluşan titreşim ve vuruntuları üzerine alır, yumuşatır ve yaylanma halinde fasılalarla araç gövdesine geçmesini sağlar. 2.2.5. Elektronik Kontrollü Süspansiyon Sistemleri (ESS, ASS) Süspansiyon sistemleri taşıtın statik konstrüksiyona sahip gövdesini dinamik tekerlekler ile esnek bir şekilde bağlama görevini üstlenir. Tekerleklere gelen yüklerin karoseriye dengeli veya yumuşatılarak iletilmesi taşıtın gerek dengeli hareketi, gerekse sürücü ve yolcuların konforu açısından önemlidir. Bu noktada süspansiyon sistemi yol ve yük şartlarından dolayı oluşan bu yüklerin absorbe edilmesi işini yapar. Süspansiyon sistemleri yoldan kaynaklanan titreşimleri absorbe etmenin yanı sıra, Şekil 2.41’ de gösterildiği gibi taşıtın arka veya önden çekişli olmasına göre diferansiyelde oluşan köprü momentini üzerine alma, frenlemede öne yük transferi nedeniyle oluşan dalma ve virajlarda oluşan savrulmayı da önlemek üzere dizayn edilirler. Bu açıdan taşıtın her türlü hareketi süspansiyon sistemi ile ilişkilidir. Şekil 2.41. Farklı Taşıt Hareketlerinde Süspansiyon Sistemin İhtiyacı Taşıt akslarına gelen titreşimler yaprak veya helisel yaylar tarafından sönümlenir, ancak bu yayların titreşim hareketlerinin sönüm süreleri uzun olduğundan hidrolik veya gazlı amortisörler vasıtasıyla hızlı bir sönümlemenin sağlanması gerekir. Bir başka deyişle yaylar yükü üzerine alır, ancak yaylanma frekansını amortisörler düzenler. Klasik süspansiyon sistemleri pasif sistemler olduklarından sabit titreşim katsayılarına sahiptirler ve her yol yük şartında istenilen verimi sağlamazlar. Taşıt emniyeti açısından sert, konfor, açısından da yumuşak süspansiyon gerektiğinden ideal şartları yakalamak mümkün değildir. Son yıllarda elektronik sistemlerin yaygınlaşmasıyla sabit yaylanma veya sönümleme katsayısı yerine değişken yaylanma veya sönümleme işlevi görebilecek aktif süspansiyon sistemleri (Active Suspension System) geliştirilmiştir. Şekil 2.42.’ de elektronik süspansiyon sistemi (Electronic Suspension System) ve elemanları gösterilmektedir. Şekil 2.42. Elektronik Kontrollü Süspansiyon Sistemi Elektronik kontrollü süspansiyon sistemleri yarı aktif ve aktif gibi farklı yapısal özelliklerde taşıtlara uygulanmakla birlikte sistemlerin çalışma algoritması temelde aynıdır. Bu mantık taşıtın tekerleklerine gelen titreşimlerin büyüklüğünü ve aks başlarındaki farklı yük transferlerini hissederek taşıtın dengesini bozmadan bu titreşimlerin veya yük transferlerinin süspansiyon sistemi tarafından absorbe edilmesini sağlamaktır. Bu noktada farklı bilgileri toplamak üzere sensörlere, elektronik bir kontrol ünitesine ve amortisör basıncını değiştirebilecek çıkış elemanlarına ihtiyaç vardır. Sabit amortisör basıncı yerine değişken basınç kullanımında taşıt dengesinin sağlanması için yaylar ve amortisörlerin silindir piston mekanizmasındaki hareket tarzı Şekil 2.43.’ de şematik olarak gösterilmektedir. Şekil 2.43. Aktif Süspansiyon Sistemi Çalışma Şekli Aktif süspansiyon sistemlerinde kullanılan sensörlerden alınan bilgiler doğrultusunda elektronik kontrol ünitesi elektrohidrolik valf sistemine kumanda ederek amortisör basıncının bir başka ifadeyle amortisör sönümleme katsayısının değiştirilmesini sağlar. Basit elektronik süspansiyon sistemlerinde yumuşak ve sert amortisör özelliği taşıyan iki farklı çalışma konumu vardır. Bunlardan yumuşak süspansiyon konumu taşıtın düz hareketinde yani yük dağılımlarının ve titreşimlerin çok değişken olmadığı durumlarda kullanılır ve düşük sönümleme katsayısına sahiptir. Sert süspansiyon konumu ise virajlarda, frenleme ya da ivmelenme gibi aks başlarına ani ve fazla yük transferi olan durumlarda kullanılır ve yüksek sönümleme katsayısına sahiptir. Bu sistemlerde sert veya yumuşak çalışma konumu ve konum geçişleri kontrol ünitesince yapıldığı gibi bazılarında sürücü tarafından da bu seçim yapılabilmektedir. Şekil 2.44.’ de yarı aktif bir süspansiyon sistemi blok şeması verilmiştir. Ancak sensör sayısı ve çıkış elemanları sistemlere göre değişken olabilmektedir. Aktif bir süspansiyon sisteminde genel olarak şu sensörler bulunmaktadır. Taşıt ivme sensörü: Taşıtın üç eksendeki hareketini algılamakta kullanılır. Direksiyon açı sensörü: Taşıtın viraj hareketlerini algılamakta kullanılır. Süspansiyon konum sensörü: Süspansiyon sisteminin araç karoserisine göre bağıl hareketini algılar. Gaz kelebek konum sensörü: Taşıtın gaz kelebek açısına bağlı olarak ani hızlanma ya da yavaşlama hareketlerini algılamak için kullanılır. Taşıt hız sensörü: Taşıtın sabit hız veya değişken hız konumlarını algılar. Yük sensörü: Taşıt aks başlarındaki yük dağılımını izler. Sensörlerin bazıları benzer algılama işlerini yapabilmekle birlikte farklı algoritmalara sahip kontrol sistemlerinde kullanılabilmektedirler. Şekil 2.45. Yarı aktif süspansiyon sistemi blok şeması Şekil 2.46. Aktif süspansiyon sistemi şematik resmi Şekil 2.45.’ deki blok şema ve Şekil 2.46.’daki şematik resimde de görüldüğü gibi ECU taşıtın üç boyuttaki ivmelenmelerini, aracın yerden yüksekliğindeki değişimleri, direksiyon konumu ve taşıt hızına ait bilgileri alır ve bu bilgiler doğrultusunda amortisör basınçlarını değiştirmek üzere sinyal üretir. Sistemde hareket elemanı olarak amortisör basıncını değiştirmek üzere selenoid valfler veya elektromekanik sistemler kullanılmaktadır. Amortisör basıncı ya da sertliği içindeki sıvı miktarı veya amortisör silindirindeki pistonun hareketini dengeleyen by-pass kanallarının kesit alanlarının değişimiyle mümkün olur. Farklı elektronik süspansiyon sistemlerinde her iki uygulamayı da görmek mümkündür. SÜSPANSİYON SİSTEMLERİ Islak zeminde kayar Yüzeyi 6 mm suyla kaplı bir yolda amortisörleri yüzde 50 aşınmış önden çekişli bir araç, amortisörleri yeni olan bir araca göre yüzde 10 daha düşük hızda kaymaya başlar. Amortisörlerin mutlaka çifter çifter ya da tercihen dördünün birden değiştirilmesi gerek. Ön amortisörleri değiştirdikten sonra daima bir ön takım ayarı yaptırın. Normal koşullar altında bozuk amortisörler, sürücünün yorgunluğunu artırır ve reaksiyon süresini yüzde 26 oranında geciktirir. Amortisörünüzü kontrol ettirin. Yıpranmış Amortisörlerin Etkileri 1.Sürüş Kalitesi Ve Konforu: Sürüş kalitesi, taşıttaki sürücü ve yolcuların duygu ve hisleri ile ilgili bir terimdir. Sürüş konforu, yüzey düzgünsüzlükleri, aerodinamik kuvvetler, motor ve transmisyon titreşimleri tarafından üretilen taşıt titreşimleriyle ilgili bir ifadedir. Uzun süreli taşıt titreşimleri, sürücü ve yolcuları rahatsız etmekte, baş dönmesi, araba tutması gibi etkiler yaparak sürüş veriminin azalmasına neden olmaktadır. Titreşimler ayrıca, taşınan yükü ve taşıtın kendisini de etkilemektedir. Bu sebeplerle düzgün sürüş ve konforun sağlanması, taşıt tasarımındaki ana hedeflerden birisidir. Titreşimler çoğunlukla yoldaki düzgünsüzlüklerden kaynaklanmaktadır. 3 ≈ 5 mm yüksekliğinde ve 8 ≈ 10 mm uzunluğundaki düzgünsüzlükler küçük, pürüzler, 10 ≈ 12 mm yükseklik ve 5 ≈ 8 mm uzunluğundaki düzgünsüzlüklerde dalga olarak adlandırılmaktadır. 2.Titreşim Karakteristikleri : Genel olarak 5 ≈ 13 Hz arasındaki taşıt titreşimleri yüksek frekanslı titreşimler , 0.8 ≈ 2 Hz arasındakilerde düşük frekanslı titreşimler olarak tanımlanmaktadır.Çoğunlukla yaysız kütleler yüksek frekanslı , yaylı kütleler ise düşük frekanslı titreşimler yapmaktadır.Yüksek ve düşük frekanslı titreşimlerin her ikisi de rahatsız edicidir.Yürüme sırasındaki vücut titreşimleri 1.17 ≈ 1.66 Hz arasındadır.Vücudun buna alışık olması nedeniyle bu frekanstaki titreşimler rahatsız edici değildir.Modern otomobillerdeki titreşimlerde bu düzeydedir ( 1 ≈ 1.3 Hz ).Titreşimin frekansındaki değişme , insan vücudunu genliğindeki değişimden daha çok etkilemektedir.Bu sebeple şiddetli titreşimler için genlik ve frekansın birleşik etkisini belirten ve titreşim karakteristiği olarak adlandırılan bir parametre kullanılmaktadır. Co=Zmax*fk Burada ; Co : Titreşimin karakteristiği [m/s] Zmax : Maksimum genlik [m] f :Frekans k :Titreşimin şiddetine bağlı bir katsayı ( k = 1.5 ≈ 1.7 ) Durum Hissedilmez Zor hissedilir Hissedilir Çok hissedilir Çok rahatsız edici C0 (m/s) 0,035 0,035-0,1 0,1-0,2 0,2-0,3 0,3-0,4 Titreşim ivmesinin insan vücuduna etkisi çoğunlukla titreşim frekansı ile bağıntılı olarak ortaya çıkmaktadır. Frekans arttığında, küçük ivme artışları bile rahatsız edici olmaktadır. Tablo 1.2 de bu duruma ilişkin bazı değerler verilmiştir. Taşıt gövdesinin titreşim yaptığı frekanslardaki ivme artışlarında, rahatsız edici değerler 25 – 40 m/s 3 aralığında olmakta ve 25 m/s3 ün üzerindeki sıçramalar arzu edilmemektedir. AMORTİSÖRLER Bir araçta, sadece yay ile donatılmış bir süspansiyon olsa, araç herhangi bir yol sarsıntısı ile karşılaşınca sürekli olarak aşağı yukarı bir salınım yapacaktır.Herhangi bir şekilde bu salınımı durdurmak sürüş konforu ve sürüş emniyeti ,yani aracın yol tutuşu açısından gereklidir.İşte bu nedenle,bu salınımları frenlemek amacı ile amortisörler kullanılır. Ayrıca, amortisörler, lastiklerin yolu daha iyi tutmasına yardımcı olurlar.Böylece güvenli bir sürüşe imkan tanırlar. Amortisörler, hidrolik ve gazlı olmak üzere iki gurupta incelenebilirler. 3.AMORTİSÖR TEORİSİ : 3.1 Yaylardaki Salınım ( OSİLASYON ) : Araç düz ileri giderken, tekerlekler bir tümseğe çarpınca kullanılan tipe bağlı olmaksızın yay çabucak sıkıştırılır. Sıkıştırılmış durumdaki yay daima önceki normal yüklenmiş konumuna geri gelmeye çalışacaktır. Bu bakımdan araç, tümseğin oluşturduğu sıkıştırma ortadan kalkar kalkmaz yay eski konumuna gelmeye başlayacaktır. Bu çalışmayı yaparken açılacak ve aracın gövdesinin kalkmasına neden olacaktır. Sıkıştırılmış yay bir enerji depolamış olduğundan, açılma hareketi sırasında önceki konumunun ötesine kadar açılır. Aracın yükselmeye çalışması da bu harekete yardım eder ve böylece yay normal açılma miktarının ötesine taşacak kadar uzayacaktır. Aracın ağırlığı yayı aşağı bastırır. Fakat, aracın gövdesi aşağı inme hareketine geçtiğinden meydana gelen enerji yayı normal yük altındaki boyutlarının altına kadar sıkıştırır. Bu yayın tekrar açılmaya çalışmasına yol açar. Bu işleme ve kendiliğinden meydana gelen yay çalışmasına yay salınımı denir ve aracın gövdesi dengeli halini buluncaya kadar tekrarlanır. Yayın bu kontrolsüz salınımı sadece sürüşün düzensiz ve rahatsız edici olmasına yol açmaz; aracın kontrol altında tutulmasını da tehlikeye sokabilir. Bu nedenle araç tekerleğinin yol tümsekleriyle karşılaşması halinde meydana gelebilecek bu tür salınımları ve sarsıntılı çalışmaları ortadan kaldırabilecek ya da etkilerini azaltabilecek bir mekanizmaya ihtiyaç vardır. Yukarıda açıklandığı gibi ideal bir yay bulma olanağı yoktur. Yayların hem yeter derecede sert hem de eğilebilir özellikte olmaları gereklidir. Üzerindeki sıkışma etkisi ortadan kalktıktan sonra eski konumuna gelirken araçta aşırı sarsıntılara yol açmamalıdır. Böyle bir yayı bulmak oldukça güçtür. Bu nedenle sarsıntı ve darbeyi araca iletmeden yayın yavaşça gevşemesini ve sıkışmasını sağlayan aşırı hareketleri frenleyen bir düzene ihtiyaç vardır ve bunu da amartisörler sağlar. 3.2 Amortisörün Kontrollü Çalışması: Yayların osilasyonlarını yumuşatmak amacıyla amortisörler kullanılır. Ancak, amortisör terimi bir bakıma yanlış anlaşılmaktadır. Denilir ki amortisörler yolun darbe ve şoklarını üzerine alarak absorbe ederler. Aslında yaylar yolun şoklarını karşılarlar. Yukarıda da açıklandığı gibi aracın yolun tümsekleriyle, kasisleriyle karşılaşması halinde meydana gelen darbeyi karşılayan yay aşağı – yukarı salınıma geçer ve bu salınımına, üzerine almış olduğu enerjinin tümü yavaş yavaş yok oluncaya kadar devam eder. Yaprak yaylarda yavaşlatıcı etki yapraklar arasındaki sürtünmeden doğar. Bu çok azdır, çünkü sürtünme yay yaprakları arasında bir dereceye kadar sağlanmaktadır. Hatta helisel yaylar ile burulma çubuklu yaylarda bu daha da azdır. Çünkü bunlarda tek yavaşlatıcı tesir yataklayıcı ya da kılavuz elemanlarının yataklarında oluşan sürtünmeden doğar. Bu bakımdan ortaya çıkan aşırı salınım ve titreşimleri azaltacak cihazlara gerek vardır ve bunlar amortisörlerdir. Değişik tipte amortisörler vardır. Bunlardan pistonlu, kanatçıklı tip vs. gibi amortisörler araçlar üzerinde görülmektedir. Ancak en tanınmış olanları gerek ön ve gerekse arka askı donanımlarında kullanılabilen çift tesirli hidrolik teleskobik tesirli amortisörlerdir. Bu tür amortisörlere uçak tipi amortisörde denilmektedir. Amortisörün bir ucu şasi çerçevesine diğer ucu ise aksa bağlanmıştır. Yay basılıp açılırken meydana getirmiş olduğu hareket tarafından yavaşlatılır. Şasi çerçevesi aracın aks köprüsünden gelen aşağı – yukarı salınım hareketine bağlı olarak kalkıp inerken amortisör de uzamaya ya da kısalmaya çalışır. Amortisörün boyunda oluşan bu uzama ve kısalma çalışması bir dirençle karşılaşır. Amortisörün bu tür çalışmasına teleskobik çalışma denir. Teleskobik çalışmaya gösterilen direnç şasideki aşağı – yukarı salınımı yavaşlatır.Böylece kontrolsüz olan bir seri osilasyon yerine daha yumuşak bir salınım ortaya çıkar ve araç tekrar normal yüklenmiş konumunu çabucak bulur. Hidrolik amortisörlerde sıvı ile doldurulmuş bulunan silindir, aksa, silindir içindeki piston ise şasiye bağlanmıştır. Aracın gövdesi aksa ya da köprünün hareketine bağlı olarak salınıma geçince piston silindir içindeki dar kanaldan sıvıyı itmeye çalışır. Sıvının akışına gösterilen direnç bir karşı dirençtir ve çalışmayı yumuşatır. Silindir içindeki dar delikten ( orifis = menfez ) sıvının akmasını sağlayan basınç, akış hızının karesiyle doğru orantılı olarak değişir. 3.3 Amortisörün Yapısı Ve Çalışması: Direkt, çift tesirli, teleskobik hidrolik amortisör; iç ve dış silindirler, piston kolu ile toz ya da darbe zırhı gibi parçalardan ibarettir. Pistonun ve silindirin içinde bulunan bir seri sübap amortisör içindeki sıvının hareketini kontrol altına alır. 3.3.1 Sıkışma Hali : Piston ve piston kolu basınç borusu içinde aşağıya hareket eder, sıvı piston süpapı içinden basınç borusunun üst bölmesine geçmek üzere zorlanır. Piston kolu, önceden sıvı ile dolu bulunan yeri işgal ettiği için bir miktar sıvı alttaki supap üzerinden depo borusuna geçmek zorundadır. Supaplar sıvının geçeceği menfezde belirli bir direnç oluşturabilecek şekilde kalibre edilmiştir. Amortisör yavaşça sıkıştırıldığı zaman sıvı supaplardan rahat bir şekilde geçmesine rağmen, sıkıştırmanın hızında herhangi bir artma direncin derhal artmasına yol açar. Böylece amortisör yayın sıkışmasının şiddetini yumuşatır. Yayın eski durumuna gelmesi sırasında piston basınç borusu içinde yukarıya doğru harekete zorlanır ve üst tarafta toplanmış bulunan sıvı pistonun içinden diğer bir supap aracılığı ile aşağıya hareket eder. Basınç borusu içinde bulunan ve piston kolunun eksilttiği sıvı miktarını tamamlamak; böylece gereken tanzimi yaparak dengeyi sağlamak için depo görevini yapan borudan tabandaki supap üzerinden gereken takviye yapılır, içeriye ilave sıvı yollanır. Amortisörün yayın geri gelme hareketini kontrol altına alması da basılma hareketindeki çalışma gibidir. Ancak bazı amortisörlerde sıkıştırmadan sonra meydana gelen açılma hareketini kontrol altına alma çalışmasında devreye giren supaplar daha fazla direnç gösterecek şekilde kalibre edilmektedirler. Amortisörleri bağlamak için kauçuk burçlar kullanılır. Üst kauçuk burçlar aracılığı ile şasiye tespit edilir. Alt uç ise ön askı sisteminin alt salıncak koluna bağlanır. Böylece askı donanımının alt salıncak kolu aşağı yukarı salınma hareketini yaptığı zaman amortisörü de çalıştırır. Bazı amortisörler, normal yumuşak ya da sert bir çalışmayı yapmak üzere yapılırlar; daha doğrusu bu tür çalışmaları otomatik olarak yapabilecek şekilde düzenlenmişlerdir. 3.4 Yaylı Amortisör: Bu sadece normal amortisöre bir yük yayı ilavesi ile meydana getirilen bir amortisördür. Normal yükler altında yay çok az sıkışır. Yükün artması ile amortisörün tahrik muhafazası artan yükü yaya geçirir. Arka uç yüke göre desteklik yapar. Amortisörün üzerinde aşırı yüklere karşı koruyuculuk yapan lastik bir yay da vardır. Bunun yük sınırı 700 – 800 kg civarındadır. Yaylı amortisörlerde kullanılan sıvı da özeldir; sıcaklık değişimlerine karşı dayanıklıdır. Kullanılan sıvıya belirtilen özelliğinden dolayı “ CVB “ – sabit viskoziteli bileşik – adı verilmektedir. Yaylı amortisör şüphesiz daha fazla yük taşıma kapasitesine sahiptir. Örneğin ağır hizmet tipi bir amortisörde 250 kg.lik yük 500 mm uzunluğundaki bir amortisörü 280 mm kısaltırken, yaylı tip amortisörde ancak 500 kg. Lik bir yük aynı işi yapar. 3.5 Diğer Amortisörler: Günümüzün otomobilleri üzerinde daha çok boru tipi teleskobik amortisörler kullanılır. Ancak bunlardan başka amortisörler de vardır. Bunlar özellikle eski araçlar üzerinde rastlanan tek ya da çift etkili kollu amortisörler, kanatçıklı hidrolik amortisörler, mekanik olarak çalışan amortisörler ve jiraskop tipi amortisörlerdir. 2.1. AMORTİSÖRLER 2.1.1. Sönümleme Tipleri Sönümlemesiz titreşim, meydana geliş anından itibaren uzun bir süre devam eder. Pratikte sönümleme üç şekilde oluşur; sürtünme, viskoz ve havanın varlığıdır. Statik ve dinamik sürtünme arasındaki küçük fark önemsenmezse, bu sönümlemeler ayrı ayrı olmak üzere; sabit bir direnç, hızla orantılı bir direnç ve hızın karesiyle orantılı bir direnç ifade eder. Taşıtlarda süspansiyon; yol bozukluklarından kaynaklanan istenmeyen hareketleri taşıt gövdesine minimum derecede iletmek amacıyla tasarlanırlar. Süspansiyon bağlantılarındaki sürtünme, süspansiyonun kendisinin hareketsizliğini ifade eder. Lastiğin sapması, statik sürtünme kuvvetine eşit kuvvet artışı anlamına gelir. Bu yüzden sürtünme kuvveti değerine ulaşan kuvvetler direk olarak yaylanan kütleye etki eder ve onun hareketine neden olurlar. Hava sönümlemesi, yaylanan ağırlığın hareketlerini önleme gerekliliğiyle karşılaştırıldığında çok küçüktür ve ihmal edilebilir. Gerekli sönümleme miktarı, mühendislikte çoğu durumda olduğu gibi, bununla bağlantılı bir alanda bir takım olumsuzluklara gidilerek sağlanır. Tek darbe etkisiyle meydana gelen natürel frekansta bir titreşimin uzun süre sürüp gitme halinin önlenmesi gerekir. Aynı zamanda seri darbelerle olan kuvvetli bir titreşimde aşırı genleşme meydana gelmesi önlenir. Diğer taraftan sönümleme kuvveti ne kadar küçük olursa olsun zemin bozukluklarının yaylanan kütleye iletimi de o kadar çok olur. Bu taşıt konforunu olumsuz etkiler. Sönümleme kuvveti, süspansiyon yayının sapmasından başka yaylanan ağırlık üzerinde ilave bir rahatsızlıktan sorumludur. 2.1.3. Hidrolik Amortisörler F.W. Lanchester, yağın sıkıştırılabilirliğini yağın esneme vasıtası olarak kullanılması fikrinin patentini almıştır. Yağın sıkıştırılabilmesi ona esneklik özelliği kazandırmaktadır. Bu esneklik, amortisörlerde yüksek basınç kullanma zorunluluğunu ortadan kaldırmakla birlikte akışkanın bölgesel ısınma etkisini ve yüzey sürtünmesini azaltmaktadır. Akışkan hareketinin diyaframlarla sağlandığı hidrolastik ve hidropnömatik süspansiyonlardan farklı olarak; hidrolik amortisörlerde akışkan hareketi, sönümleme kuvveti için basıncı gerektiği şekilde ayarlayan piston vasıtasıyla sağlanır. 2.1.4. Teleskopik Amortisörler Amortisörler, darbe etkisiyle meydana gelen çevrimsel titreşimleri sınırlamak için kullanılan hidrolik cihazlardır. Akışkanı bir orifise doğru pompalamak, enerjiyi ısıya dönüştürür, bu ısı daha sonra atmosfere verilir. Atmosfer valf dizaynındaki amaç; her türlü yük durumunda ve hızda, laminer akış karakteristiklerinin tutarlı olmalarını sağlamaktır. Bu bir tane büyük nozul ya da jet yerine birçok sayıda nozul ya da jetler kullanılması anlamına gelir. Bu nozul ya da jetler darbe ve iç basıncın etkisiyle aşama aşama açılırlar. Böylece istenilen rezistans sağlanır. Hidrolik amortisörün en çok kullanılan şekli çift borulu amortisördür (Şekil 2). Süspansiyonun darbe ve geri sıçrama hareketlerini ayırır. Bunun için aynı boşaltma valfleri vardır. Amortisörün kendisi, bir kol tarafından hareket ettirilen ve silindir içerisinde çalışan bir piston gibidir. Pistonla beraber yayların basıncına karşı açılan darbe valfleri vardır. Bu valfler basınç altında yaylara karşı açılır ve sıkışmaz akışkan vasıtasıyla piston hareketine izin verilir. Bu valflerin boşaltım karakteri stilden, bunların profil dizaynı ve yay hareketi aracılığı ile kontrol edilebilmektedir. Şekil 2. Çift borulu teleskopik amortisör Dikey silindirde bir kol tarafından hareket ettirilen çift etkili bir piston vardır. Piston kolu amortisör üst kapağına kadar uzanır. Dolayısıyla piston kolu, yaylanan kütleye silindir ise yaylanmayan kütleye bağlıdır. Çok kullanılan bu yapı, çift borulu amortisör olarak bilinir çünkü pistonun altında denge kolu yoktur, boyu kısalmış piston silindir uçlarında, boyu uzamış pistona göre daha az akışkan vardır. Bu yüzden amortisör sıkışırken (süspansiyon darbe hareketi) akışkan silindirlerde yer değiştirir. Bu sırada akışkanın bir yere depolanması gerekir. Dolayısıyla çift borulu amortisörlerde silindir tüpün dış tarafı ile ikincinin iç tarafı arasında akışkan depolama alanı vardır. Burada akışkan ısıyı amortisörün dışına iletir ve depolama alanını mümkün olduğu kadar çok akışkanla doldurmak için genel olarak akışkanın sıcaklık artışını azaltır. Sınırlama, akışkan üzerindeki gazın basınç artışıdır. Teleskopik amortisörlerin daha gelişmiş bir şekli şekil 3 'de gösterilen gaz basınçlı amortisörlerdir. Dış tüpteki akışkan üzerindeki boşlukta yaklaşık 0,5 N/m2 basınç vardır. Bu boşluk yaylanmayan kütle hareketlerinin kontrolünü iyileştirmek içindir. Bir miktar yüzey sürtünmesiyle beraber bazı durumlarda amortisör sertliğinde hafif bir azalma gerekir. Bu amortisör düzeni, süspansiyon sisteminde ilave bir yük ve değişik yay oranı meydana getirir. Tek tüplü amortisörlerde genel uygulama, çalışma boşluğunun alt sürekli temas halinde tutulur. Tek tüplü amortisörün bir dezavantajı yağ içinde yüzen sert parti küllerden çabuk zarar görmesidir. Tekerleğin geri sıçrama harekelinde amortisör pistonunun etkili alanı, pistonu hareket ettiren kolun kesit alanı yüzünden azalır. Amortisörün darbe hareketlerinde bunu dengelemek için silindirin karşı ucundaki valfler yoluyla kuvvet uygulanır. Dış odada önemli miktarlarda akışkan giriş ve çıkışı olur. Akışkan bu odada taşıtın ileri hareketiyle meydana gelen hava akımıyla soğutulur. Şekil 5. Gaz dolgulu amortisör Tek tüplü teleskopik amortisörlerde piston kol alanı olumsuzluğunu ortadan kaldırmak için kullanılan ilave odanın yerine, alttaki silindirde yüzer bir piston vasıtasıyla akışkandan ayrılan bir miktar soygaz bulunur. Bu yüzden tek tüplü amortisörler, gaz dolgulu amortisörler olarak bilinir. Darbe hareketi esnasında ana hidrolik piston, akışkan tarafından itilirken, gaz yüzer piston üzerindeki artan basınç vasıtasıyla sıkıştırılır. Bu yüzer piston, çalışma alanım etkili bu şekilde küçültecek darbe akışkan miktarını arttırır. Çift yönlü amortisörde farklı olarak gaz dolgulu amortisörler için direnç eğrisi, azalma yerine daha tutarlı sürüş karakteristikleri vererek sabit bir oranda artar. Akışkanın hava ile temas riski yoktur ve ilave bir dış oda olmaksızın tüm yüzeyde daha iyi bir soğutma sağlanır. Amortisör, iyi bir şekilde çalışması için, süspansiyonun hareketli parçalan ile ana gövdenin nispeten rijit kısımları arasına bağlanmalıdır. Çünkü amortisör, harekete direnç oluşturur. Amortisör ünitesi; iç gürültü, titreşim ve sertlikten yalıtılmış olmalıdır. Amortisör uzamasında (süspansiyon geri sıçrama hareketi) etkili piston alanı, piston kolu ve çapı arasındaki halka seklindeki alandır. Genel olarak geri sıçrama hareketinde amortisör yükü ne kadar yüksekse, piston alanı da o kadar geniş olur. Sabit bir amortisör çapı ile piston kol çapı, darbe ve geri sıçramalarda etkili piston alan oranlarını büyük ölçüde belirler. Amortisörün, süspansiyon destek bağlantılarında yaptığı kılavuzluk görevi, piston ve piston kol yatağında yanal kuvvetlerin varlığı demektir. Bu kuvvetleri destekleyen geniş piston kolu darbe ve geri sıçrama arasındaki alan oranını bozmaya zorlar. (Şekil 4). Piston ve piston kolu kılavuzunu mümkün olduğu kadar uzak ve ayrı tutarak, yanal kuvvetler minimize edilmiştir. Bu durum çift tüplü amortisörlerde çok daha kolay uygulanır. Şekil 4. Piston ve piston kol yatağındaki yanal kuvvetleri destekleyen geniş piston kolu, darbe ve geri sıçrama arasındaki alan oranını bozmaya zorlar. Woodhead, içinde yüzer pistonu olmayan tek tüplü bir amortisör geliştirmiştir (Şekil 5) Bu çalışma, akışkanın bir emülsiyon olması ve valf uygulamalarında bazı düzenlemelere gidilmesi demektir. Pratikte pistonun üzerindeki akışkan altındakinden daha fazla gaz içerir. Araba durur vaziyette iken gaz ve yağ birbirinden ayrıdır. Yaylanmayan kütle amortisör gövdesine bağlanır. Maksimum ivmelenme hareketiyle birlikte yeniden emilsüyonlaşma çok hızlı ve performans da tutarlı olmaktadır. Bu tip tek tüplü amortisörün avantajları, yüzer piston tip ile karşılaştırıldığında bu amortisörler, kriko ile kaldırma imkansızlığı, yüzer pistondan sızıntı ve piston kolu eğilmesi gibi olumsuzluklardan uzaktır. Şekil 5. Yüzer pistonlu amortisör Bu tip amortisörler, normal çift tüplü amortisörlerden daha kısa ölü uzunluğa sahiptir. Hava alma ve boşluğa müsaade etmez. Normal tek tüplü amortisörle karşılaştırıldığında, normal tek tüplüde olmayan kriko ile kaldırma serbestliğine sahiptir. Ek olarak, çok daha azalmış ölü uzunluk, silindirin harici etkilerden uzak oluşu, geri sıçrama hareketlerinin (hidrolik basınç) kolay kontrolü gibi avantajlara sahiptir. Basıncı, tek tüplü amortisörlerden daha düşük olabilir. Böylece silindirler daha ince yapılabilir. Genelde emülsiyonlu sönümlemede, normal amortisörlere göre, sıcaklıkla birlikte daha az sönümleme kuvveti azalışı görülür. 2.1.5. Hidropnömatik Amortisörler Hidropnömatik süspansiyonlu otomobillerde sönümleme için genellikle, akışkan ve gaz arasındaki diyaframı hareket ettiren itici kol durumundaki akışkan kullanılır. Akışkan bir süspansiyon bağlantısından hareket alan diyafram veya bir piston vasıtasıyla hareket ettirilmek zorundadır. En mantıklı ve ekonomik olanı, diyaframı bir amortisör valfinden gelen akışkanla hareket ettirmektir. Akışkan hareketi piston vasıtasıyla sağlanan sistemlerde kullanılan akışkanın yağlama görevinin de olması gerekir. Bu yüzden akışkan olarak yağ kullanılır. Bunun yararı şekil 7'da gösterildiği gibi sönümleme hassasiyetinin sıcaklıktan daha az etkilenmesidir. Şekil 6. Hidrogaz süspansiyonun sönümlemedeki kabiliyeti. Şekil 7. Hidrogaz süspansiyonun sönümlemedeki kabiliyeti Amortisörler, yaylanan ve yaylanmayan kütleler arasındaki harekete bir direnç oluştururken, aynı zamanda yol şoklarının gövdeye iletilmesinde ek bir aracı olurlar. Bu yüzden konforlu bir sürüş için kabul edilebilir sönümleme limitleri vardır. 2.1.6. Sensa-Trac (Akıllı Amortisör) Sensa-Trac sertliğini yol koşullarına göre otomatik olarak ayarlıyor. Güvenli olması istenen süspansiyon sistemlerinde genellikle sert amortisörler kullanılıyor. Ancak yol tutuşu olumlu etkileyen sert süspansiyon sistemi sürücünün konfor beklentilerini karşılayamıyor. Otomobillerde yumuşak amortisör kullanıldığındaysa zeminlerdeki bozukluklar hissedilmez. Ancak ıslak ve kaygan zeminlerde, virajlarda, yan rüzgarlarda ve frenlemelerde otomobilin kontrol edilmesi zorlaşıyor. Sansa-Trac teknolojisine kısaca PSD (Position Sensite ve Damping: Koşullara duyarlı amortisör) adı verilmiş. Bugüne kadar kullanılan amortisörlerde içinde bulunan piston silindirin neresinde olursa olsun darbelere karşı aynı karşı kuvveti uygulayarak çalışmaktadır. Darbe anında silindir içindeki piston çabuk hareket edebiliyorsa amortisör yumuşak, silindir içerisindeki piston yavaş hareket ediyorsa amortisör sert olmaktadır. Yeni tip amortisörün silindir yüzeyi orta kısımda derinliği yaklaşık 0.4 mm olan dikey ve minik bir kanala sahiptir. Bu kanalın yeri otomobilin tipi ve ağırlığına göre aşağıda veya yukarıda olabilmektedir. Amortisörün sertliği, pistondaki supapların yağı aşağı veya yukarı geçirme kapasitelerini küçültüp büyülterek sağlamaktadır. Amortisör pistonundaki delikler supaplardır. Ancak bu supapların sıvı geçirgenliği sabittir, yani istendiğinde daha çok veya daha az yağ geçirilemez. Sansa-Trac belki küçük kanal bulunduğu bölgede ek bir yağ geçişi sağlayarak amortisörün yumuşak olmasını mümkün kılarken amortisöre yük bindiği zaman piston silindirin alt bölümlerine inerek sertleştirir. Bu sayede amortisör pistonu virajda, frenlemelerde, su birikintisine girdiğinde, kasislerden geçildiğinde kanalın bulunmadığı bölgelere girdiği için sert ve güvenli olabilir. Şekil 8. Sensa-Trac (Akıllı Amortisör) GAZLI AMORTİSÖRLER Gazlı amortisörler temelde aynı prensiple çalışırlar.(Piston yağ doldurulmuş tüpün içinde ileri geri hareket eder.)Fakat en altta küçük bir haznede yüksek basınçlı (25 bar) nitrojen gazı bulunur. Gezer bir piston bu gaz ile yağ kısmını birbirinden ayırır, karışmalarını önler. Gazlı amortisörlerde; gaz tarafından yağa yapılan sürekli basınç piston valflerinin sessiz çalışmasını ve yağın köpüklenmesini engeller. Buradaki gaz haznesi, hidrolik amortisörlerdeki rezerve borusunun görevini üstlenmiştir. 4. Süspansiyon Sistemindeki Diğer Uygulamalar 4.2.1. Adaptif süspansiyon sönümlemesi Konvensiyonel hız duyarlı üniteler; geniş çalışma alanı ihtiyaçlarının başarılı bir şekilde karşılasalar da, değişen tekerlek kontrolü anlayışı, çalışmaları aynı tekerlek hızında meydana gelseler bile farklı sönümleme ihtiyaçlarım ayırabilen akıllı amortisörler doğrultusuna yöneltmişlerdir. Bugün amortisör mantığını, çeşidi sensörlerden ve nispeten konvensiyonel ünitelere yerleştirilen ayarlanabilir, sürüş valflerinden gelen bilgilerle çalışan bir on-board mikroişlemci vasıtasıyla kontrol edebilmektedirler. Alternatif sönümleme metotları geniş bir şekilde araştırılmakla birlikte, şimdiye kadar bunlardan hiçbiri hidrolik ünite enerji yoğunluğu ile rekabet edememiştir. Amortisörün uğraşmak zorunda olduğu en önemli çalışma materyali çok farklı ve tamamen gelişigüzel karakteristiklere sahip yol profilidir. Süspansiyona bu kaynaktan gelen frekans bilgileri, düzensiz veya tekrarlamak dalga şekilleri yada yoldaki derin çukur veya bunların onarımıyla meydana gelen bir defalık ve keskin rahatsızlıklar olarak görünür. Bu durumların çoğu, ana görevi lastik ve yol arasındaki tutunmayı korurken, gövde içinde hissedilen rahatsızlıkları minimize etmek olan süspansiyon sönümlemesi ile ihtilaf yaratır. Yol durumundan kaynaklanan rahatsızlıklar tekrarlanmalı bir şekilde olduğu zaman sönümleme kuvvetlerinin maksimum olması gerekir. Tepki miktarını düşük tutmak hem konforu hem de tutunmayı iyileştirir. Diğer taraftan kısa ve bir kerede oluşan rahatsızlıklar daha az sönümleme kuvvetleriyle en iyi bir şekilde kontrol edilir. Dolayısıyla gövdeye iletilen kuvvetler de az olur. Ayarlanabilir amortisör valf ayarı etkileri şekli 5.22 de gösterilmekledir. Şekil 8. Ayarlanabilir valfin amortisör valfine etkisi Şekil 8. Ayarlanabilir valfin amortisör valfine etkisinin (sağda), konvensiyonel sabit ayarlı ünite ile karşılaştırılması. Gövde hareket alanı üzerindeki kontrol her iki durumda da benzerdir. Fakat yüksek genlikli süspansiyon hareketlerinde önemli farklar vardır. İvmelenme ve frenleme, yaylanmayan kütle salınımlarına (tekerleğin yanal kayması veya zıplaması) yol açabilen uzunlamasına kütle transferine neden olur. Sönümleme kuvvetleri, aracın hareketi değişirken sadece ivmelenme ve frenleme esnasında aracın ön ve arkasının aşağı-yukarı hareketlerini (pitch motions) etkileyebilir. Sakin konuma ulaşıldığı anda ve süspansiyon hızı sıfır iken sönümleme kuvvetleri etkisizdir. Bu kuvvetler, ivmelenme ve frenlemedeki gövde hareketlerinin değişim oranını azaltabilirler. Fakat, bundan sonra taşıt seviyesi, sürüş kontrolü için olması gerekenden daha yüksek olur ve sonuç olarak yol yüzeyindeki bozukluklardan gövdeye iletilen darbeler artar. Aynı zamanda, virajlarda ve aracın manevra hareketlerinde meydana gelen yanal kütle transferi dolayısıyla gövdenin devrilme eğilimi de amortisörler vasıtasıyla azaltılabilir. Fakat uzunlamasına kütle transferinde olduğu gibi sönümleme kuvvetleri, sabit konum durumlarında değil sadece geçici hareketlerde etkilidir. Amortisör ayarı, genellikle düz yolda yüksek sürüş kontrolü için gerekenden daha farklıdır. Bu farklılıklar yüksek hızlarda kararlılığı etkileyebilir. (Yüksek hızda şerit değiştirmede). 4.2.2. Adaptif sürüş yükseklik kontrolü Yükseklik kontrolünün faydaları daha önce açıklanmıştır. Sönümleme kuvvetlerinin hem yaylanan kütle ile hem de yay sertliği ile bağlantılı olduğu eğilimi vardır. Çünkü yay oranı azaldığı zaman, yaylanan kütleye transfer edilen sönümleme enerjisindeki azalma, Citroen sistemindeki kadar çok olmayabilir. Adaptif yükseklik kontrolü, virajlarda savrulmayı azaltmak ya da yok etmek ve frenleme ile ivmelenme sırasındaki gövde hareketlerini azaltmak veya önlemek amacıyla kullanılır. Alternatif olarak adaptif yükseklik kontrolü, adaptif sönümleme kontrolü ile birleştirilebilir. Sabit piston alanı kontrolünün çok geniş yük değişimlerine maruz kaldığı durumlarda (önden çekişli araçlarda arka tarafa daha çok yük binmesi gibi) gaz hacminde basınç artması vasıtasıyla meydana gelen azalma, sürüşü aşırı bir şekilde sertleştirir. Yükün artması, aynı zamanda sönümleme kuvvetlerinde istenen uyumu sağlamanın zor olduğu anlamına gelir. Bu kusurları olmayan süspansiyon ideal süspansiyondur. Mekanik dengelemeli yükseklik kontrollü süspansiyonun bir örneği sekil 4.12'de gösterilmektedir. Sistem, hidrolik depo, akışkan yer değiştiricili pompa ve hidrolik akümülatör, kontrol valfi ve her tekerlekte bulunan pnömatik (havalı) yaylardan meydana gelmiştir. Sistemin tipik özelliklen arka tekerleklerde hidrolik yer değiştiricilerin kullanılması, her bir pistonun alt tarafının karşı ön yer değiştiricinin üst tarafına bağlantılı olması ve kontrol valfleridir. İki arka yer değiştiricinin üstü ortak bir havalı yaya bağlıdır. Arkada, dingilin ortasına bağlanan tek bir kontrol valfi vardır. Kontrol valfleri Şekil 13’de gösterilmektedir Burada sadece ön süspansiyon gösterilmiş ve arka yer değiştiricilerin bağlantıları gösterilmemiştir. Tekerlek hareketini piston valf çalışmasına dönüştüren dirsekli mafsal vardır. Piston valf basınçlı akışkanın, yer değiştiricinin üst tarafına gitmesine izin verir veya onu serbest bırakır. Valfin farklı bir özelliği, mafsalın yatay koluna eklenen dengeleyici kütledir. Süspansiyon kolunu mafsala birleştiren bağlantı (üzerinde amortisör ve bir yay vardır); Süspansiyon yayı ve amortisör, aracın yaylanan kütlesini üzerine alırken, aynı davranışı dengeleyici kütleye iletir. Aracın yüke binişi veya yükten inişi durumlarında olduğu gibi süspansiyon yayının yavaş hareketi, mafsalı normal bir şekilde çalıştırır ve süspansiyonu kendi normal pozisyonuna getirir. Şekil 12. aktif süspansiyon genel görünüm Ön taraftaki düzen, özel kontrol valfleri ve arka çalıştırıcılara giden borular hariç, normal bir yükseklik kontrolü taşıttaki ünite ile benzerdir. Arkadaki çalıştırıcılar çift etkilidir ve üst tarafları, akışkan sisteminden dolayı anti-roll sertliği olmaması için ortak bir havalı yaya bağlanmıştır. Yükseklik kontrol valfi bir tanedir. Ön çalıştırıcılardan gelen çapraz bağlantılar, her bir karşı arka çalıştırıcının ait kısmına birleşir ve virajlarda arka kütle transferi kontrol edilir. ( automotive prodüks) Şekil 13. Kontrol valfleri. Süspansiyon kolundan gelen bir bağlantı, dirsekti mafsal yükseklik kontrol valfini kontrol eder. Bu mafsalın yatay kolunda dengeleyici bir kütle vardır. Bu kütle eksen pimine göre aşağı hareket eder. Eksen pimi hareketi ile valfler çalıştırılır. Bir yay ve amortisörün paralel çalıştığı özel bir bağlantı vardır. Frenleme anında, aracın ön tarafının alçalma hareketiyle birlikte ön yaylarda meydana gelen ekstra basınç, arka taraftaki çift etkili pistonların alt tarafına etki eder. Bu arka kontrol valfleriyle birlikte, arka süspansiyonu da kendi normal pozisyonuna getirir. Benzer bir durum da hızlanma sırasında taşıtın arka tarafının çökmesi ile meydana gelebilir. Ön ve arka arasındaki bağlantı, reaksiyonun hızını arttırır ve basınç sistemine dolayısıyla pompa ve motora olan ihtiyacı azaltır. Arkadan öne yan yana olan bağlantıların nedeni virajlarda belli olur. Virajda dış ön tekerlekteki yük artışı, çalıştırıcı üzerindeki basıncı arttırarak otomatik bir şekilde iç arka teker tekteki yükü azaltır. (Ortadaki pistonun alt tarafındaki ekstra basınçtan dolayı) İç ön tekerlek yükünde ki azalma kendi pistonunun üzerindeki ve dış arka tekerlek pistonunun altındaki azalmış basınç vasıtasıyla, dış arka tekerlek tarafından taşınan yükü arttırır. Kontrol valfleri, araç seviyesini korumak için ön yaylarda hacim değişiklikleri sağlarlar. Dengeleyici kütlenin ağırlık merkezinin, mafsal mil ekseninin altında olması lastik sapmalarına izin vermek için ekstra tekerlek hareketleri sağlamaktadır. Tekerleklerin yukarı hareketi, yay yüklerini arttırarak araç gövdesini yukarı doğru ivmelendirir. Piston kolu aynı ivmelenmeyi mafsal kolu üzerindeki dengeleyici kütleye verir. Mafsal hareket etmez ve süspansiyon yayları, basınç sistemine ihtiyaç duyulmadan normal bir şekilde hareket eder. Aşırı yük altında, yay sertliği ve azalmış sönümleme etkisi yavaş yavaş yok olma eğilimindedir. Bunların birinin diğerine olan üstünlüğü, mafsalın dolayısıyla valfin hareketini meydana getirir. Virajlarda, valf gecikmesini önlemek için direksiyona bağlı ve aracın yanal hareketi meydana gelmeden önce valfleri çalıştıran bir bağlantı sistemi Şekil 4.14'de gösterildiği gibi düzenlenebilir. Şekil 14. Direksiyon ve dirsekli mafsal arasındaki ünite virajlarda valf gecikmesini önler. 4.4. Aktif Süspansiyon Sistemleri Lotus, aktif sistemlerindeki burun sıkıntıları, yay ve amortisör ünitelerini çift etkili hidrolik çalıştırıcılarla değiştirerek büyük ölçüde ortadan kaldırmıştır. Ani yüklerin ve her bir tekerleğin yer değiştirme miktarı hesaplanarak ve hidrolik çalıştırıcıların kontrolü için bilgi işleme yoluyla sentetik yayları harekete geçiren karmaşık bir mikroişlemci ünitesi meydana getirilmiştir. Lotus sistemi için ilk fikir 1977-1982 yılları arasındaki Formula1 yarışlarında yapılan aerodinamik gelişmelerden ortaya çıkmıştır. Aracın aerodinamik profilinin meydana getirdiği aerodinamik kuvvet aracın statik kütlesini yaklaşık üç katına çıkarmaktaydı. (Örneğin 750 kg'Iik bir otomobil için, sadece aerodinamik kuvvet 180 mph de 1200 kg civarında) Yükün tamamı şasiye uygulanırken ve süspansiyon vasıtasıyla Tekerleklere iletilirken yaylarda ve amortisörlerde aşırı zorlamalar olmaktaydı. Yani, sadece 750 kg yerine, süspansiyon yaklaşık 2000 kg'lık bir kütle ile başa çıkmak zorundaydı. Bu kuvvetlerin birlikte etkisi, problemi daha da büyüterek virajlarda aracın yanal ivmesini (savrulma ivmesi) 3,5.g'nin üzerine çıkmasını sağlamıştır. Bu konvensiyonel yay sınırlarının da epey ötesindedir. Aktif ve konvensiyonel süspansiyon sistemleri arasındaki en önemli fark aktif sistemler, yol tarafından oluşturulan kuvvetlere ve gövde atalet kuvvetlerine karşı bağımsız davranış gösterir. Bu sistemler, bu yüzden sürüş ve çalışma karakteristikleri arasında yapılması zorunlu olan fedakarlıkları tamamıyla bertaraf etme kabiliyetine sahiptir. Çoğu sistemde yol bozuklukları, konvensiyonel sistemde olduğu gibi, fakat çok daha yumuşak yay ve amortisör ayarlamasıyla karşılanır. Viraj alma, frenleme ve ivmelenme ile ortaya çıkan gövde kuvvetleri, sistemdeki aktif elemanlar tarafından kontrol edilir. Bu elemanlar; taşıt seviyesini ve sürüş performansını daha iyi korumak için hem geçici hem de geçici olmayan durumlarda frenleme- ivmelenme gövde hareketleri ve devrilmeye karşı direnç oluştururlar. Bu fonksiyonel serbestliği sağlamak için helezon yayların yerini hidropnömatik destekleri ve amortisör valfleri olan havalı yaylar almıştır. Aracın ön köşelerinde ön destekler ve havalı yay destekleri bulunmakla birlikte bunlar, çaprazlarındaki arka desteklerin alt taraflarına bağlanmışlardır. Arka desteklerin üst tarafı, taşıtın arka tarafını taşımak üzere ortak bir havalı yaya bağlanmıştır. Sürüş frekanslarından bağımsız olarak, devrilme kontrolü için relatif piston alanları kullanılır. Sürüş yükseklik sensörleri yük tatbiki halinde dengeleme yapmak için desteklerdeki hidrolik basıncı artıran veya azaltan seviye ayarlama valflerini harekete geçirir. Normal tekerlek hareketlerine izin vermek için elektronik ya da hidrolik kontrollü gecikme mekanizması kullanılır. Ön destek basınçları, hızlı cevap verebilen atalet sensörleri veya darbe, devrilme ya da frenleme-ivmelenme gövde hareketlerini ayırabilen ve bunlara karşı ayrı ayrı düzenlenmiş olarak cevap verebilen valfler tarafından kontrol edilir. Lincoln sistemi, uzun süreli park periyotlarında kendi fonksiyonlarını koruyucu bir devreye sahiptir. Sık sık marş yapma durumlarında (aracın herhangi bir nedenle çalışmadığı durumlar) bilgisayarı korumak için sistemin güç kaynağı, marş sona erdikten sonra bir saatlik süre zarfında aktif tutulur. Bu süreden sonra mikroişlemci kendini tekrar marş yapılana kadar devre dışı tutar. Ön askı donanımı resmi 1. Piston kolu 2. Dışa kaydırılan ve piston üzerine belirli bir açıyla yerleştirilen alt yay fincanı McPherson Tasarımı * Amortisör piston kolu üzerinde sürtünme etkisi yok edilmiş * Yanal kuvvetleri azaltma * Geliştirilmiş yol tutuş ve sürüş özelikleri * Az yer tutma özelliği * Daha hafif Ön Askı donanımı Tekerlek Mafsalı Alt kol Ön aks traversi Arka aks