Bir binek araç için çift aksonlu Macpherson tipi ön süspansiyon sisteminde kullanılacak bilyalı kutu tipi ve kremayer tipi direksiyon sistemlerinin geliştirilmesi

Günümüzde gelişen araç teknolojileri ile birlikte özellikle elektrikli araçlar üzerinde yapılan çalışmalar artmakta ve büyük otomotiv üreticileri de elektrikli araçlara daha fazla yatırım yapmaktalardır. Elektrikli araçlar ile birlikte enerji tüketimi, güvenlik önlemleri ve sürücü odaklı tasarımlar da önem kazanmaktadır. Direksiyon sistemleri de gelişen teknoloji ile birlikte daha farklı tasarımlara yönelmekte, enerji tüketimi az ve müşteri odağı daha fazla olan sistemler üretici firmalar tarafından geliştirilmektedir. Bu çalışmada önden çekişli bir binek araç için çift aksonlu Macpherson tipi ön aks süspansiyonunda kullanılan hem sağdan hem de soldan direksiyonlu iki farklı direksiyon sistemi tasarımı yapılmıştır. Tasarımı yapılmış araç için ön aks sistemi ortak kullanılmak üzere farklı pazarlarda kullanımı düşünülen iki farklı direksiyon sistemi tasarımı gerçekleştirilmiştir. Sağdan direksiyonlu araç için ihale şartnamesi olan U-dönüş çapı 8,535m olan bir direksiyon sistemi tasarlanmıştır. Şartnamede sürücünün iki duvar arasındaki mesafesi 8,535m olan bir yerden duvarlardan birinden paralel bir şekilde hareketine başlaması ve geri geri gitmeden karşı duvardan dönebilmesi talep edilmektedir. Dönüş yarıçapı hedefi göz önünde tutularak aracın boyutlarında bazı değişikliklere gidilmiştir. Yapılan araştırmalarda sadece ön aks yönlendirmesi yapılarak aracın istenilen dönüş yarıçapını sağlaması hedeflenmiştir. Bu sebeple de istenilen dönüş yarıçapını sağlayacak teker dönüşüne imkan veren çift aksonlu Macpherson tipi ön süspansiyon sistemi tercih edilmiştir. Genellikle ağır ticari vasıtalarda (kamyon, tır, otobüs vb.) ve offroad araçlarında tercih edilen kutu tipi bilyalı (recirculating ball and nut – RCB - ) direksiyon kutusunun bu araçta kullanılması gerekli görülmüştür. Bahsi geçen direksiyon kutusu ile birlikte ek olarak kullanılan bağlantı parçalarının, braketlerin ve direksiyon kutusunun araca adapte edilmesi gerekmektedir. Aracın boyutları, yolcu kapasitesi, motor lokasyonu ve tipi (önden motorlu, elektrikli motor) ile çarpışma test şartnamalerinin gereklilikleri düşünüldüğünde direksiyon kutusunu ve bahsi geçen diğer direksiyon bağlantı parçalarını içeren bir direksiyon sistemi tasarımı gerçekleştirilmiştir. Aynı ön aks kullanılmak üzere aracın soldan direksiyonlu kremayer tipi direksiyon sistemine sahip bir versiyonu daha çalışılmıştır. Bu sayede ortak bir ön aks geliştirilmesi yapılarak aracın hem sağdan direksiyonlu Londra Belediyesi isterlerini sağlayan hem de soldan direksiyonlu başka pazarlarda binek araç olarak kullanılabilecek bir versiyonu tasarlanmıştır. Çalışma esnasında öncelikle yüksek dönüş açılarına müsaade edebilen çift aksonlu Macpherson tipi ön süspansiyon sisteminden bahsedilmiştir. Direksiyon sistemi parametrelerini etkileyen ve geometrik olarak direksiyon sistem parçalarına girdiler veren ön düzen geometrisine değinilmiştir. Sonrasında ise hem sağdan direksiyonlu araç için kullanılan kutu tipi bilyalı direksiyon sisteminden hem de soldan direksiyonlu araç için kullanılan kremayer tipi direksiyon sistemi tasarımından bahsedilmiştir. Bu sayede iki farklı direksiyon sistemi karşılıklı olarak incelenmiştir. Bilyalı kutu tipi direksiyon sistemi tasarımında direksiyon kutusu torkunu belirleyebilmek için park halinde teker döndürme momentinin hesaplanmasını içeren bir metot geliştirilmiştir. Daha sonra dönüş yarıçapını sağlayacak direksiyon kinematiğinden ve direksiyon sistemi parçalarının tasarımlarına girilmiştir. Özellikle araç tasarımlarında ortaya çıkan proje başında kabul edilen ağrılıkların proje sonlarına doğru değişmesi konusu için de değişen ağırlıkların direksiyon dönme karakteristiğine olan etkileri ve bu etkilerin düzeltilmesi için yapılan çalışmalara değinilmiştir. Farklı çevrim oranları ile dönme karakteristiklerindeki değişimlere de bakılmıştır. Aynı metodoloji kullanılarak kremayer tipi direksiyon sistemi de incelenmiş ve tasarımları gerçekleştirilmiştir. Böylelikle bilyalı kutu tipi ve kremayer tipi direksiyon sistemleri aynı metrik kriterler içerisinde tasarlanmış olmaktadır. Son olarak ise araç dinamiği açısından da irdelenen farklı direksiyon çevrim oranlarından hem bilyalı kutu tipi için hem de kremayer tipi sistem için en uygun çevrim oranının belirlenmesi konusu incelenmiştir. Çevrim oranı seçiminde literatürde steering catch olarak adlandırılan hadiseye bakılmıştır. Elektro-hidrolik direksiyon tahrik mekanizmasında farklı modellerdeki hazır pompa ünitelerinin kapasiteleri ile çevrim oranları iki farklı direksiyon sistemi için de incelenmiş ve en uygun çevrim oranı seçilmiştir.