Vehicle Dynamics

 First of all, ı want to explain myself. ı use the website for improving myself. This post will update as ı learn something about that.

Camber, Caster and Toe angle doesn’t stranger for somebody that deal with that. These angles provide safety on road to cars. In the same time, they are the greatest factor about tire life that using. By optimally adjusting these angles according to usage, vehicle driving abilities can be increased.

Camber Angle

Camber, caster and toe angles are the most controversial things but Camber Angle the most complicated thing. When I look at wheels front side of vehicle about vertical axis, The wheels are sloping to the right or left. It is the camber angle. If the top side of wheel is sloping to outer side, It is positive camber.

Negative camber angle is the most popular for using but positive and negative camber angle have advantage and disadvantage situation when they using. Front side geometry that set up with negative camber angle is provide high road dominance to driver when car is return. When the car go straight road, The driver has low road dominance. Because the contact region between tire and road is reduce.

Also when negative camber angle set up, wheels apply force each other. When the wheels contact between road, the force is balanced. But one of two wheels doesn’t contact between road, the car contact tends to slip toward the interrupted side.

If the camber angle is zero, the contact between wheels and road is stronger when the car go on straight road. But when the car return, high wear happened on tire.

Optimum camber angle using is depend on using. For example, Positive camber angle use on off-road vehicle. The situation provided that reacting more aggressively. Positive camber angle use on normal car for more grip.

Caster

Taşıt tekerleklerine yandan bakıldığında görülen, aks piminin veya alt ve üst salıncak rotillerini birleştiren doğrunun taşıtın önüne veya arkasına doğru yaptığı eğime kaster denir. Tekerleğe yan tarafından bakıldığında pimin üst kısmının arkaya doğru eğimi “Pozitif Kaster“, tersi ise “Negatif Kaster” olarak adlandırılır. Günümüz taşıtlarında her iki duruma da rastlamak mümkündür.

Genel itibarı ile pozitif kaster açısı yüksek hızlarda daha stabil davranmasını sağlamaktadır. Ayrıca pozitif olarak verilen  kaster yol üzerinde daha kolay direksiyon kabiliyeti sunmaktadır.

Şehir içerisinde kullanılan bir çok araçta, cross-kaster şekilde bir kaster açı düzeni bulunmaktadır. Bu düzen sayesinde , sürücü araç direksiyon kabiliyetini kaybettiğinde aracın sağa doğru yönelmesini sağlamaktadır. Bu  şekilde araç karşıdan gelen trafiğe doğru yönelmesi engellenmektedir. 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.

 

Toe Açısı

Araca hareket veren ön tekerleklere üstten bakıldığında görülen, tekerleklerin ön kısmının arkaya göre farklı mesafede olması durumudur. Ön tarafın arkaya göre kapalı olmasına toe-in, açık olmasına da toe-out denir.

 

Taşıt düz yolda hareket ederken tahrik tekerleklerinin ve yükün etkisi ile ön tekerlekler, arkadan itişli araçlarda genellikle dışa doğru açılmaya, önden çekişli araçlarda ise içe doğru kapanmaya zorlanır. Bu nedenle önden çekişli araçlarda ön tekerleklere toe-out,arkadan itişli araçlarda toe-in verilir.

 

Taşıt ön tekerleklerine, üretici firma tarafından belirlenmiş değerlerin dışında fazla miktarda toe-in veya toe-out verilmişse bu durum tekerleklerde yuvarlanma direncinin artmasına neden olur. Ayrıca tekerleklerin, içten veya dıştan anormal derecede düzensiz aşınmalarına yol açar. Bu aşınma, yanal yönde testere dişi şeklinde kendisini gösterir.

 

Özet

Kamber açısının negatif açıda olması, kaster açısının pozitif açıda ve aracımız arkadan itişli ise toe açısının in açıda olmasını tercih ederim.

Direksiyon Dönme Ekseni

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.

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.

Sapma Dairesi Yarıçapı

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.

Yalpa Ekseni Nedir, Nasıl Bulunur?

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

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

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

değiştirilir.

 

 

 

 

 

 

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *