Kontrollü titreşimin direksiyon sistemlerinde oluşan teker-yol sürtünmesine etkilerinin araştırılması

Abstract

Bu çalışmada hidrolik destekli bir direksiyon sisteminde oluşan dümenleme kuvvetinin kontrollü titreşim ile azaltılmasının mümkün olup olmadığı incelenmiştir. Dümenleme kuvvetlerinin büyüklüğünü belirleyen en önemli faktör olan teker yol arasındaki sürtünme katsayısı kontrollü titreşim yardımı ile statik değil sürekli dinamik ve hıza bağlı olarak değişen sürtünme katsayısı olarak hesaplanmıştır. Özellikle ticari araç direksiyon sisteminde direksiyon simidi ve tekerler arasındaki direksiyon mekanizmasının direksiyon kutusu ve tekerler arasındaki mekanizma kısmına odaklanılmıştır. Mekanizma çubuklarından kısa rot olarak isimlendirilen çubuk yerine geçecek yeni bir sistem tasarlanmıştır. Yeni tasarlanan sistem sayesinde kısa rot yerine geçen parça, belirlenen genlik ve frekansta uzatılıp kısaltılmak suretiyle çeşitli genlik ve frekans değerleri için kontrollü titreşim sağlanarak teker yol arasındaki sürtünme sürekli dinamik sürtünmede tutulmuştur. Tasarlanan yeni sistem matematiksel olarak modellenmiş ve sonrasında da deneysel olarak doğrulanmıştır. Bu şekilde titreşim frekansı ve genliğinin teker ile yol arasındaki sürtünme katsayısını en düşük dinamik sürtünme katsayısına dönüştürecek en uygun değerlerini belirlemek için çalışılmıştır. Araç üstünde yapılan testlerin sonuçlarına göre; yeni tasarlanan sistem ile yapılan testlerde aracın orijinal tasarımı kısa rot ile yapılan testlere göre dümenleme kuvvetlerinde ölçülebilir ve anlamlı bir azalma tespit edilmiş, buna bağlı azalan yeni dinamik sürtünme katsayısı da belirlenmiştir. Oluşturulan kontrollü titreşimin sisteme mekanik bağlı olan direksiyon simidine doğrudan temas eden sürücüye olan etkileri de objektif ve sübjektif olarak değerlendirilmiştir.

This study investigates the vibration control as a new method for reducing the steering forces and tire-road friction which occurred on steering systems. In this study, the coefficient of friction between the tire and road, which is the most important factor determining the magnitude of the steering forces, is calculated as a continuously dynamic and speed-dependent friction coefficient, not static, with the help of controlled vibration. Particularly in the commercial vehicle steering system, the steering mechanism between the steering wheel and the wheels is focused on the portion between the steering box and the wheels. A new system has been designed to replace the so-called drag link in the steering mechanism. Thanks to the newly designed system, the drag link replacement part is lengthened and shortened at the specified amplitude and frequency to provide controlled vibration for various amplitude and frequency values. In this way, the friction between the wheel and road has been kept at continuously dynamic friction. The new designed system was mathematically modeled and then experimentally verified. Hereby, it has been tried to determine the optimal values of the vibration frequency and amplitude to convert the coefficient of friction between the wheel and the road to the lowest dynamic coefficient of friction. According to the test results on the vehicle; When the tests with the newly designed system are compared with the tests of the original design of the vehicle with

drag link, a measurable and significant reduction in steering forces has been determined. Accordingly, the reduced dynamic coefficient of friction is also determined. The effects of the generated vibration on the driver who is directly in contact with the steering wheel, which is mechanically connected to the system, were evaluated objectively and subjectively.