https://www.subaruclubtr.com/topic/10299-otomobillerde-on-duzen-geometrisinin-onemi/
1.1. Ön Düzen Geometrisinin Önemi
Ön düzen geometrisi, ön tekerleklerin, süspansiyon ve direksiyon parçalarının
birbiriyle yolla ve sürüş yönüyle olan açısal ilişkileri olarak tanımlanır. Bu parçaların gövde
veya şasiye birleştirilmelerinden sonra geometrik açı ve boyutlarının ayarlanması da ön
düzen ayarı olarak tanımlanır. Taşıtın süspansiyon ve direksiyon sistemi ile doğrudan ilişkili
olan ön düzen elemanları Şekil-1 A da görülmektedir.
İdeal bir ön düzen geometrisi taşıt için şu özellikleri sağlamaktadır:
Emniyetli, düzgün bir hareket ve manevra kabiliyeti,
Daha iyi bir yol tutuşu,
Direksiyon kolaylığı: Direksiyon hâkimiyeti, kararlılığı, virajdan sonra
direksiyonun yerine hemen geri gelmesi (toplaması),
Lastik ve ön düzen bağlantılarındaki aşınmaların en aza indirilmesi,
Yakıt tasarrufu,
Şekil 1.1: Taşıtın ön düzen sistemini oluşturan parçalar ve kamber açısı
Direksiyon ve süspansiyon sistemlerinin görevlerini kusursuz bir şekilde
yapabilmeleri için ön tekerlek açıları doğru olarak düzenlenmelidir. Ön düzen geometrisinin
uygun ayarlanması ile dinamik gerilmeler ve parçaların aşınmaları azalacaktır.
Ön düzen açı ve boyutlarının ayarları süspansiyon sistemine, tekerlek tahrik sistemine
ve direksiyon sistemine göre değişir. Bu ayarlar sürüş performansını, direksiyon kararlılığını
ve parçalarının dayanıklılığını artırmak için yapılır.
Bağımsız arka süspansiyona sahip araçlarda, arka tekerleklere de ön tekerleklerde
olduğu gibi kamber ve toe açısı verilir.
1.2. Ön Düzen Açıları
Ön düzen açıları, taşıt yükünün tekerlek yatakları ve süspansiyona uygun şekilde
dağılımını sağlamalıdır. Tekerleklerin yola teması, yol yüzeyine dik olmalıdır. Bu şekilde
kararlı bir hareket ve iyi bir tutunma sağlanabilir. Bu amaçla tekerlek bağlantılarının, belirli
açılarda tasarımları yapılmıştır. Bu açılar ve etkileri aşağıda açıklanmıştır.
1.2.1. Kamber Açısı
Taşıtın ön tekerleklerine önden bakıldığında düşey eksene göre, tekerleğin üst
kısmının aracın merkezine ya da dışarı doğru eğimine kamber açısı denir.
Tekerleğin üst kısmı dışa doğru belirli bir açı ile eğim yapıyorsa pozitif kamber, içe
doğru eğimli ise negatif kamber olarak tanımlanır.
Şekil 1.2: Pozitif ve negatif kamber açıları
Kamber açıları genellikle pozitif verilir. Bazı küçük çaplı tekerlekler için negatif
kamber daha iyi sonuçlar vermektedir. Günümüz araçlarında kamber açısı oldukça küçük
verilmektedir. Çünkü lastiklerin yüzeyleri genişletilmiş ve araç hızları artmıştır.
Kamber Açısının Amacı ve Etkileri
Lastiğin yol yüzeyine iyi bir temas yapmasını sağlar,
Pozitif kamber, lastiğin yere temas noktasını yük ekseninin yola temas
noktasına getirerek, meydana gelen momenti azaltır. Böylece direksiyon
kolaylığı sağlar,
Aracın ağırlığını dingil başına momentsiz bindirerek, dingil pimi
burcunda veya rotiller de ki sürtünmeyi azaltır direksiyon kolaylığı sağlar,
Tekerleğe gelen normal tepki kuvvetinden dolayı dingil pimi veya
rotiller de meydana gelen yük ve aşınmaları azaltır,
Gereğinden fazla pozitif kamber açısı tekerleğin dıştan aşınmasına
negatif kamber ise içten aşınmasına sebep olur,
Kamber açısının iki tarafta eşit olmaması taşıtın bir tarafa çekmesine
neden olur. Taşıt, (+) pozitif kamber açısının büyük olduğu tarafa çekme
yapar. İki tekerlek arasındaki kamber açısı farkı 0,5 dereceden büyük
olmamalıdır
Şekil 1.3: Serbest süspansiyonlu taşıtlarda kamber açısı
1.2.2. King-Pim Açısı
Dingil piminin (Başlık pimi ya da King-pim) üst kısmının taşıt merkezine doğru
eğimidir. Günümüzde kullanılan serbest süspansiyon sistemlerinde alt ve üst salıncak
rotillerinin eksenlerini birleştiren doğru ile düşey eksen arasında meydana gelen açıdır. Şekil
A.4'te sabit dingilli (akslı) (a) ve serbest süspansiyonlu (b) araçlarda bu açı gösterilmiştir.
King-pim açısı, aracın tekerleklerine gelen yükün pim veya rotil bağlantı parçaları
üzerindeki etkisini azaltır. Tekerlek ekseni ile king-pim ekseninin yere temas noktaları
arasındaki farkın (ofset) azaltılması ile direksiyon döndürme kolaylığı sağlanır
Şekil 1.4: King-pim açısı(döndürme ekseni)
King Açısının Taşıt Üzerindeki Diğer Amaç ve Etkileri
Fazla kambere olan ihtiyacı azaltır.
Tekerleğin temas noktasını pim eksenin yol yüzeyini kestiği noktaya
yaklaştırarak yol darbelerinin ön takım ve direksiyon sistemi üzerindeki
olumsuz etkilerini azaltır.
Dönüşlerde direnç momentini azaltarak direksiyon kolaylığı sağlar.
Dönüşlerden sonra tekerleklerin tekrar düz konuma gelmesini sağlar.
Direksiyon geri toplama momentinin oluşmasını sağlar.
Şekil 1.5: Direksiyonun simidinin çevrildikten sonra direksiyon geri toplama momenti ile düz
sürüş konumuna gelmesi
1.2.3. Toplam Açı
Kamber ve King-pim açılarının toplamıdır. Toplam açı tekerlek ekseni ile King-pim
ekseninin kesişme noktasının yerini belirlemek bakımından önemlidir. Pratikte bu nokta, yol
yüzeyinin yaklaşık 5 cm altında olmalıdır.
Tekerlek ekseni ile başlık pimi ekseni yolu keserse (kesişme noktası yol yüzeyinin
altında ise) tekerlekler dışa açılmaya zorlanır. Tekerlek ekseni, yol yüzeyini başlık piminin
kestiği yerden içeride kalacak şekilde keserse (kesişme noktası yol yüzeyinin üstünde ise)
tekerlek gidiş sırasında içe kapanmaya çalışır.
Şekil 1.6: Toplam açı
Kesişme noktası yol yüzeyinde ise yol direnci, dönme ekseni üzerinden geçtiği için
tekerlekleri içe veya dışa doğru açma-kapama (toe-in, toe-out) etkisi yapmaz. Bu durum
taşıt hareket halinde iken rot başları ve direksiyon boşluğu nedeniyle tekerleklerin sağa-sola
yalpa yapmasına neden olur. Direnç moment kolu sıfır olduğundan, taşıt hareket halinde iken
yol darbeleri direksiyon sistemini fazla etkilemez, ancak taşıt durur vaziyette iken direksiyon
dönüşü zorlaşır.
King-pim açısının çok küçük olduğu durumlarda, tekerlekleri açma-kapama etkisi
nedeniyle, tekerleklerin yalpalaması azalabilir; ancak yük dağılım dengesi uygun olmaz.
1.2.4. Kaster Açısı
Taşıt tekerleklerine yandan bakıldığında görülen, dingil 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.
Şekil 1.7: Kaster açısı
Kaster Açısının Amacı ve Etkileri
Kaster açısının asıl amacı taşıta hareket kararlılığı sağlamaktır. Pozitif
veya negatif kaster verilmiş araç tekerleklerinde, yolun durumundan
dolayı sapma meydana geldiğinde, tekerlekler tekrar eski konumuna
gelir.
Dönüşlerden sonra tekerlekler tekrar düz duruma getirilmeye
çalışıldığında direksiyonun kolayca toplanmasına yardımcı olur. Örneğin
sağ tarafa dönen araçta sağ tekerlek aksı yere yaklaştırılmaya çalışılır.
Ancak, tekerlek yere gömülmeyeceğinden, aracın sağ direksiyon mafsalı
yukarı doğru kalkar ve araç gövdesini de yukarı kaldırır. Dönüşten sonra
direksiyon serbest bırakıldığında aracın ağırlığı ve yol direncinin etkisiyle
sağ direksiyon mafsalı tekrar aşağıya doğru itilir ve tekerlekler tekrar düz
konumuna döndürülür. Kasterin bu etkisini king-pim açısı da
desteklemektedir.
Taşıta kolay manevra yapma imkânı verir.
Pozitif kasterli taşıtta yol ve sürüş kararlılığı etkili iken negatif kasterli
taşıtta viraj alma kabiliyeti fazladır.
Gereğinden daha büyük açıda verilen kaster direksiyonu zorlaştırır, aşırı
yol darbesi etkisi ve titreşimlere neden olur. Buna karşılık yol kararlılığı
artar.
Gereğinden daha küçük kasterde ise düşük hızlarda direksiyon kolaylığı
sağlandığı halde yüksek hızlarda direksiyon kontrolü azalır ve taşıt sağa sola
gezinti yapar.
Pozitif kasterli bir taşıtta kaster açısının küçük olduğu tekerlek tarafına,
negatif kasterli bir taşıtta ise kaster açısının büyük olduğu tarafa doğru
çekme meydana gelir.
Şekil 1.8'de kaster açısının durumu görülmektedir. Burada, king-pim ekseni tekerlek
düşey ekseninin önündedir ve araç öne doğru hareket ettiğinde tekerlekler direksiyon
ekseninin arkasından çekilir. Böylece, gerek sağa ve sola dönüşlerde gerekse ileri doğru düz
hareketlerde tekerlekler düz konuma dönmeye zorlanacaktır.
Şekil 1.8: Arka tekerlekten tahrikli araçta, ön tekerleklere verilen negatif kaster
1.2.5. Toe Açısı(Toe-in veya Toe-out)
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 (Şekil 1.9).
Şekil 1.9: Toe açıları
Toe Açısının Amaç ve Etkileri
Toe değeri araçların uzun rotlarının uzatılıp kısaltılması ile değişen ve ayarlanabilen
bir tekerlek pozisyon ayarıdır. Açı olarak veya tekerleklerin ön tarafının kapalılık-açıklık
mesafesi (mm.) olarak ifade edilir.
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 çekişli 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.
Günümüzün bazı önden çekişli taşıtlarına sıfır (0) veya negatif toe (toe-out)
verilebilmektedir. Kullanılan lastiklerin de verilen toe değerlerine etkisi vardır. Mesela,
radyal dokulu lastik kullanılan taşıtlara, bias dokulu lastik kullanılanlara göre daha düşük toe
değeri verilmektedir. Çünkü radyal gövdeli lastiklerin yanal kuvvetlere karşı direnci daha
fazladır.
1.2.6. DönüşAçısı(Dönüşte toe-out)
Taşıtların sağa veya sola dönüşleri sırasında iç tekerleğin dış tekerleğe göre daha
büyük açı ile dönmesine dönüş açısı veya dönüşte toe-out denir. Yani taşıt viraj alırken
dıştaki tekerlek daha büyük yarıçaplı(r1), içteki tekerlek ise daha küçük yarı çaplı çember
üzerinde (r2) dönüş yapar.
Şekil 1.10: Taşıtın sola dönme anındaki dönüş açısı
Dönüşlerde iç ve dış tekerleğin farklı açılarda dönmesini sağlayan, deveboynu (ya da
tekerlek trapezi) olarak adlandırılan bağlantı elemanlarının rotlara dik olarak değil de belirli
bir açı ile bağlanmasıdır. Şekil 1.11'de bağlantı kolunun araç eksenine paralel olarak
bağlandığı durum ve etkisi görülmektedir. Bu bağlantıda iç ve dış tekerlekler aynı açıda
döndürüldüğü için, tekerleklerde kayma sürtünmeleri meydana gelir. Taşıtın manevra
kabiliyeti azalır
Şekil 1.11: Bağlantı kolu taşıt eksenine paralel olduğunda dönüş açısı
Şekil 1.12'de gösterildiği gibi, bağlantı kollarının belirli bir açı ile bağlanması, iç
tekerleğin daha büyük açıyla, dış tekerleğin ise daha küçük açıyla döndürülmesini
sağlamıştır. Çünkü bağlantı kolu, yatay eksene yaklaşırken daha büyük açı, düşey eksene
yaklaşırken ise daha küçük açı yapar. Böylece hem taşıtın manevra kabiliyeti artırılmış olur,
hem de lastiklerde anormal aşınmalar önlenmiş olur.
Şekil 1.12: Bağlantı kolu taşıt eksenine açılı olduğunda dönüş açısı
1.2.7. Dingil Paralelliği (İz Takibi)
Bir taşıtta iz takibini iyi kavrayabilmek için geometrik eksenler tanımlanmıştır.
Bunlar:
Sürüş Ekseni: Arka aksa dik olarak, aksın tam ortasından geçer. Bu eksen, aracın
düz sürüşündeki gidiş yönünü gösterir.
Boyuna Eksen: Araç şasisinin ortasından boylamasına geçen eksendir.
Simetrik Eksen: Ön ve orta aksın ortasından geçen eksendir.
Taşıt hareket halinde iken, arka tekerleklerin ön tekerleklerin izlerini paralel takip
etmesi haline iz takibi denir. Bu durumda, aracın düz sürüşünde; sürüş ekseni, boyuna eksen,
simetrik eksen tek bir çizgi üzerinde bulunur.
Bir eksen diğerlerinden saparsa düz sürüş yönü bozulmuş olur.
Şekil 1.13: Taşıtta geometrik eksenler
Arka aksın(arka köprü) eğik oluşu bunun için tipik bir örnek olabilir. (Şekil 1.14)
Arka aks herhangi bir nedenle eğildiğinde, arka tekerleklerin simetrik eksene ve ön
tekerleklere olan paralelliği bozulur. Arka aksın ortasından dik açıyla geçen sürüş ekseni,
simetrik eksenden sol tarafa doğru kayar.
Aracın düz sürüşü için direksiyonun döndürülmesi gerekir. Böylece ön tekerlekler
tekrar arka tekerleklere ve sürüş eksenine paralel hale getirilir. Bu da düz sürüşte aracın
yamuk (paytak) gidişine neden olur.
İz takibinin amacı ön düzen ayarına başlamadan önce arka süspansiyonların ve şasi
doğruluğunun uygun durumda olup olmadığını belirlemektir. İz takibinin hatalı oluşu, lastik
aşınmasına ve direksiyon sertliğine sebep olur.
İz Takibinin Bozulmasının Nedenleri
Arka köprünün kayması(Sürüş ekseninin, simetrik eksenden ayrılması)
Ön ve arka süspansiyon sistemindeki parçalarındaki deformasyonlar
Şasi çerçevesinin ya da araç şasisinin(monolog gövdenin) eğik oluşu
1.1. Ön Düzen Geometrisinin Önemi
Ön düzen geometrisi, ön tekerleklerin, süspansiyon ve direksiyon parçalarının
birbiriyle yolla ve sürüş yönüyle olan açısal ilişkileri olarak tanımlanır. Bu parçaların gövde
veya şasiye birleştirilmelerinden sonra geometrik açı ve boyutlarının ayarlanması da ön
düzen ayarı olarak tanımlanır. Taşıtın süspansiyon ve direksiyon sistemi ile doğrudan ilişkili
olan ön düzen elemanları Şekil-1 A da görülmektedir.
İdeal bir ön düzen geometrisi taşıt için şu özellikleri sağlamaktadır:
Emniyetli, düzgün bir hareket ve manevra kabiliyeti,
Daha iyi bir yol tutuşu,
Direksiyon kolaylığı: Direksiyon hâkimiyeti, kararlılığı, virajdan sonra
direksiyonun yerine hemen geri gelmesi (toplaması),
Lastik ve ön düzen bağlantılarındaki aşınmaların en aza indirilmesi,
Yakıt tasarrufu,
Şekil 1.1: Taşıtın ön düzen sistemini oluşturan parçalar ve kamber açısı
Direksiyon ve süspansiyon sistemlerinin görevlerini kusursuz bir şekilde
yapabilmeleri için ön tekerlek açıları doğru olarak düzenlenmelidir. Ön düzen geometrisinin
uygun ayarlanması ile dinamik gerilmeler ve parçaların aşınmaları azalacaktır.
Ön düzen açı ve boyutlarının ayarları süspansiyon sistemine, tekerlek tahrik sistemine
ve direksiyon sistemine göre değişir. Bu ayarlar sürüş performansını, direksiyon kararlılığını
ve parçalarının dayanıklılığını artırmak için yapılır.
Bağımsız arka süspansiyona sahip araçlarda, arka tekerleklere de ön tekerleklerde
olduğu gibi kamber ve toe açısı verilir.
1.2. Ön Düzen Açıları
Ön düzen açıları, taşıt yükünün tekerlek yatakları ve süspansiyona uygun şekilde
dağılımını sağlamalıdır. Tekerleklerin yola teması, yol yüzeyine dik olmalıdır. Bu şekilde
kararlı bir hareket ve iyi bir tutunma sağlanabilir. Bu amaçla tekerlek bağlantılarının, belirli
açılarda tasarımları yapılmıştır. Bu açılar ve etkileri aşağıda açıklanmıştır.
1.2.1. Kamber Açısı
Taşıtın ön tekerleklerine önden bakıldığında düşey eksene göre, tekerleğin üst
kısmının aracın merkezine ya da dışarı doğru eğimine kamber açısı denir.
Tekerleğin üst kısmı dışa doğru belirli bir açı ile eğim yapıyorsa pozitif kamber, içe
doğru eğimli ise negatif kamber olarak tanımlanır.
Şekil 1.2: Pozitif ve negatif kamber açıları
Kamber açıları genellikle pozitif verilir. Bazı küçük çaplı tekerlekler için negatif
kamber daha iyi sonuçlar vermektedir. Günümüz araçlarında kamber açısı oldukça küçük
verilmektedir. Çünkü lastiklerin yüzeyleri genişletilmiş ve araç hızları artmıştır.
Kamber Açısının Amacı ve Etkileri
Lastiğin yol yüzeyine iyi bir temas yapmasını sağlar,
Pozitif kamber, lastiğin yere temas noktasını yük ekseninin yola temas
noktasına getirerek, meydana gelen momenti azaltır. Böylece direksiyon
kolaylığı sağlar,
Aracın ağırlığını dingil başına momentsiz bindirerek, dingil pimi
burcunda veya rotiller de ki sürtünmeyi azaltır direksiyon kolaylığı sağlar,
Tekerleğe gelen normal tepki kuvvetinden dolayı dingil pimi veya
rotiller de meydana gelen yük ve aşınmaları azaltır,
Gereğinden fazla pozitif kamber açısı tekerleğin dıştan aşınmasına
negatif kamber ise içten aşınmasına sebep olur,
Kamber açısının iki tarafta eşit olmaması taşıtın bir tarafa çekmesine
neden olur. Taşıt, (+) pozitif kamber açısının büyük olduğu tarafa çekme
yapar. İki tekerlek arasındaki kamber açısı farkı 0,5 dereceden büyük
olmamalıdır
Şekil 1.3: Serbest süspansiyonlu taşıtlarda kamber açısı
1.2.2. King-Pim Açısı
Dingil piminin (Başlık pimi ya da King-pim) üst kısmının taşıt merkezine doğru
eğimidir. Günümüzde kullanılan serbest süspansiyon sistemlerinde alt ve üst salıncak
rotillerinin eksenlerini birleştiren doğru ile düşey eksen arasında meydana gelen açıdır. Şekil
A.4'te sabit dingilli (akslı) (a) ve serbest süspansiyonlu (b) araçlarda bu açı gösterilmiştir.
King-pim açısı, aracın tekerleklerine gelen yükün pim veya rotil bağlantı parçaları
üzerindeki etkisini azaltır. Tekerlek ekseni ile king-pim ekseninin yere temas noktaları
arasındaki farkın (ofset) azaltılması ile direksiyon döndürme kolaylığı sağlanır
Şekil 1.4: King-pim açısı(döndürme ekseni)
King Açısının Taşıt Üzerindeki Diğer Amaç ve Etkileri
Fazla kambere olan ihtiyacı azaltır.
Tekerleğin temas noktasını pim eksenin yol yüzeyini kestiği noktaya
yaklaştırarak yol darbelerinin ön takım ve direksiyon sistemi üzerindeki
olumsuz etkilerini azaltır.
Dönüşlerde direnç momentini azaltarak direksiyon kolaylığı sağlar.
Dönüşlerden sonra tekerleklerin tekrar düz konuma gelmesini sağlar.
Direksiyon geri toplama momentinin oluşmasını sağlar.
Şekil 1.5: Direksiyonun simidinin çevrildikten sonra direksiyon geri toplama momenti ile düz
sürüş konumuna gelmesi
1.2.3. Toplam Açı
Kamber ve King-pim açılarının toplamıdır. Toplam açı tekerlek ekseni ile King-pim
ekseninin kesişme noktasının yerini belirlemek bakımından önemlidir. Pratikte bu nokta, yol
yüzeyinin yaklaşık 5 cm altında olmalıdır.
Tekerlek ekseni ile başlık pimi ekseni yolu keserse (kesişme noktası yol yüzeyinin
altında ise) tekerlekler dışa açılmaya zorlanır. Tekerlek ekseni, yol yüzeyini başlık piminin
kestiği yerden içeride kalacak şekilde keserse (kesişme noktası yol yüzeyinin üstünde ise)
tekerlek gidiş sırasında içe kapanmaya çalışır.
Şekil 1.6: Toplam açı
Kesişme noktası yol yüzeyinde ise yol direnci, dönme ekseni üzerinden geçtiği için
tekerlekleri içe veya dışa doğru açma-kapama (toe-in, toe-out) etkisi yapmaz. Bu durum
taşıt hareket halinde iken rot başları ve direksiyon boşluğu nedeniyle tekerleklerin sağa-sola
yalpa yapmasına neden olur. Direnç moment kolu sıfır olduğundan, taşıt hareket halinde iken
yol darbeleri direksiyon sistemini fazla etkilemez, ancak taşıt durur vaziyette iken direksiyon
dönüşü zorlaşır.
King-pim açısının çok küçük olduğu durumlarda, tekerlekleri açma-kapama etkisi
nedeniyle, tekerleklerin yalpalaması azalabilir; ancak yük dağılım dengesi uygun olmaz.
1.2.4. Kaster Açısı
Taşıt tekerleklerine yandan bakıldığında görülen, dingil 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.
Şekil 1.7: Kaster açısı
Kaster Açısının Amacı ve Etkileri
Kaster açısının asıl amacı taşıta hareket kararlılığı sağlamaktır. Pozitif
veya negatif kaster verilmiş araç tekerleklerinde, yolun durumundan
dolayı sapma meydana geldiğinde, tekerlekler tekrar eski konumuna
gelir.
Dönüşlerden sonra tekerlekler tekrar düz duruma getirilmeye
çalışıldığında direksiyonun kolayca toplanmasına yardımcı olur. Örneğin
sağ tarafa dönen araçta sağ tekerlek aksı yere yaklaştırılmaya çalışılır.
Ancak, tekerlek yere gömülmeyeceğinden, aracın sağ direksiyon mafsalı
yukarı doğru kalkar ve araç gövdesini de yukarı kaldırır. Dönüşten sonra
direksiyon serbest bırakıldığında aracın ağırlığı ve yol direncinin etkisiyle
sağ direksiyon mafsalı tekrar aşağıya doğru itilir ve tekerlekler tekrar düz
konumuna döndürülür. Kasterin bu etkisini king-pim açısı da
desteklemektedir.
Taşıta kolay manevra yapma imkânı verir.
Pozitif kasterli taşıtta yol ve sürüş kararlılığı etkili iken negatif kasterli
taşıtta viraj alma kabiliyeti fazladır.
Gereğinden daha büyük açıda verilen kaster direksiyonu zorlaştırır, aşırı
yol darbesi etkisi ve titreşimlere neden olur. Buna karşılık yol kararlılığı
artar.
Gereğinden daha küçük kasterde ise düşük hızlarda direksiyon kolaylığı
sağlandığı halde yüksek hızlarda direksiyon kontrolü azalır ve taşıt sağa sola
gezinti yapar.
Pozitif kasterli bir taşıtta kaster açısının küçük olduğu tekerlek tarafına,
negatif kasterli bir taşıtta ise kaster açısının büyük olduğu tarafa doğru
çekme meydana gelir.
Şekil 1.8'de kaster açısının durumu görülmektedir. Burada, king-pim ekseni tekerlek
düşey ekseninin önündedir ve araç öne doğru hareket ettiğinde tekerlekler direksiyon
ekseninin arkasından çekilir. Böylece, gerek sağa ve sola dönüşlerde gerekse ileri doğru düz
hareketlerde tekerlekler düz konuma dönmeye zorlanacaktır.
Şekil 1.8: Arka tekerlekten tahrikli araçta, ön tekerleklere verilen negatif kaster
1.2.5. Toe Açısı(Toe-in veya Toe-out)
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 (Şekil 1.9).
Şekil 1.9: Toe açıları
Toe Açısının Amaç ve Etkileri
Toe değeri araçların uzun rotlarının uzatılıp kısaltılması ile değişen ve ayarlanabilen
bir tekerlek pozisyon ayarıdır. Açı olarak veya tekerleklerin ön tarafının kapalılık-açıklık
mesafesi (mm.) olarak ifade edilir.
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 çekişli 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.
Günümüzün bazı önden çekişli taşıtlarına sıfır (0) veya negatif toe (toe-out)
verilebilmektedir. Kullanılan lastiklerin de verilen toe değerlerine etkisi vardır. Mesela,
radyal dokulu lastik kullanılan taşıtlara, bias dokulu lastik kullanılanlara göre daha düşük toe
değeri verilmektedir. Çünkü radyal gövdeli lastiklerin yanal kuvvetlere karşı direnci daha
fazladır.
1.2.6. DönüşAçısı(Dönüşte toe-out)
Taşıtların sağa veya sola dönüşleri sırasında iç tekerleğin dış tekerleğe göre daha
büyük açı ile dönmesine dönüş açısı veya dönüşte toe-out denir. Yani taşıt viraj alırken
dıştaki tekerlek daha büyük yarıçaplı(r1), içteki tekerlek ise daha küçük yarı çaplı çember
üzerinde (r2) dönüş yapar.
Şekil 1.10: Taşıtın sola dönme anındaki dönüş açısı
Dönüşlerde iç ve dış tekerleğin farklı açılarda dönmesini sağlayan, deveboynu (ya da
tekerlek trapezi) olarak adlandırılan bağlantı elemanlarının rotlara dik olarak değil de belirli
bir açı ile bağlanmasıdır. Şekil 1.11'de bağlantı kolunun araç eksenine paralel olarak
bağlandığı durum ve etkisi görülmektedir. Bu bağlantıda iç ve dış tekerlekler aynı açıda
döndürüldüğü için, tekerleklerde kayma sürtünmeleri meydana gelir. Taşıtın manevra
kabiliyeti azalır
Şekil 1.11: Bağlantı kolu taşıt eksenine paralel olduğunda dönüş açısı
Şekil 1.12'de gösterildiği gibi, bağlantı kollarının belirli bir açı ile bağlanması, iç
tekerleğin daha büyük açıyla, dış tekerleğin ise daha küçük açıyla döndürülmesini
sağlamıştır. Çünkü bağlantı kolu, yatay eksene yaklaşırken daha büyük açı, düşey eksene
yaklaşırken ise daha küçük açı yapar. Böylece hem taşıtın manevra kabiliyeti artırılmış olur,
hem de lastiklerde anormal aşınmalar önlenmiş olur.
Şekil 1.12: Bağlantı kolu taşıt eksenine açılı olduğunda dönüş açısı
1.2.7. Dingil Paralelliği (İz Takibi)
Bir taşıtta iz takibini iyi kavrayabilmek için geometrik eksenler tanımlanmıştır.
Bunlar:
Sürüş Ekseni: Arka aksa dik olarak, aksın tam ortasından geçer. Bu eksen, aracın
düz sürüşündeki gidiş yönünü gösterir.
Boyuna Eksen: Araç şasisinin ortasından boylamasına geçen eksendir.
Simetrik Eksen: Ön ve orta aksın ortasından geçen eksendir.
Taşıt hareket halinde iken, arka tekerleklerin ön tekerleklerin izlerini paralel takip
etmesi haline iz takibi denir. Bu durumda, aracın düz sürüşünde; sürüş ekseni, boyuna eksen,
simetrik eksen tek bir çizgi üzerinde bulunur.
Bir eksen diğerlerinden saparsa düz sürüş yönü bozulmuş olur.
Şekil 1.13: Taşıtta geometrik eksenler
Arka aksın(arka köprü) eğik oluşu bunun için tipik bir örnek olabilir. (Şekil 1.14)
Arka aks herhangi bir nedenle eğildiğinde, arka tekerleklerin simetrik eksene ve ön
tekerleklere olan paralelliği bozulur. Arka aksın ortasından dik açıyla geçen sürüş ekseni,
simetrik eksenden sol tarafa doğru kayar.
Aracın düz sürüşü için direksiyonun döndürülmesi gerekir. Böylece ön tekerlekler
tekrar arka tekerleklere ve sürüş eksenine paralel hale getirilir. Bu da düz sürüşte aracın
yamuk (paytak) gidişine neden olur.
İz takibinin amacı ön düzen ayarına başlamadan önce arka süspansiyonların ve şasi
doğruluğunun uygun durumda olup olmadığını belirlemektir. İz takibinin hatalı oluşu, lastik
aşınmasına ve direksiyon sertliğine sebep olur.
İz Takibinin Bozulmasının Nedenleri
Arka köprünün kayması(Sürüş ekseninin, simetrik eksenden ayrılması)
Ön ve arka süspansiyon sistemindeki parçalarındaki deformasyonlar
Şasi çerçevesinin ya da araç şasisinin(monolog gövdenin) eğik oluşu
