Dönmek mi, Döndürmek mi? - 3

Kısa Bir Tarihçe

Günümüzde sadece üst gam araçlarda kullanılmakta olan 4WS, aslında çok yeni bir sistem değil. Araçlara arka tekerleklerden de yön verme düşüncesi Birinci Dünya Savaşı yıllarına kadar dayanmakta; ancak otomobiller için seride kullanma düşüncesi 1980’li yıllara rastlıyor. İlk örnekleri mekanik olarak tasarlanan bu sistemler, dijital teknolojinin yıllar içerisinde hızla ilerlemesi sonucunda, 2000’li yıllarla birlikte Elektrik Kontrol Üniteleri (ECU) ve elektrik motorları kullanılarak son ve modern şekline kavuşmuştur.

Çalışma Prensibi

Dört Tekerlek Yön Kontrol (4WS- 4 Wheel Steering) sisteminin, ön 2 tekerlekten araca yön verme sisteminden (2WS) farkı, isminden de anlaşılacağı üzere arka tekerleklerin de dönüşlere katkıda bulunmasıdır. Yani direksiyonu sağa veya sola çevirdiğimizde, arka tekerlekler de sağa veya sola (veya tersine, sola veya sağa!) dönüş yaparlar.

Aracın arka tekerlek sistemi üzerinde de ön tekerleklerde olduğu gibi bir kremayer direksiyon kutusu bulunmaktadır. Bu direksiyon kutusu, hareketini bir elektrik motorundan alır ve bu hareket klasik rot kolları vasıtasıyla arka tekerleklere iletilir. Elektrik motorunun hareketi bir ECU (Elektronik Kontrol Ünitesi) vasıtasıyla kontrol edilir. Direksiyon simidinin dönüş yönü, direksiyon simidinin dönüş açı değeri, araç hızı gibi temel bilgiler ECU’nde değerlendirilir ve elektrik motoruna kumanda edilerek arka tekerleklerin ön tekerleklere uygun şekilde dönüşü sağlanır.

Ön tekerleklerin dönüş açıları ne olursa olsun -araç modellerine göre farklılık göstermekle birlikte- arka tekerlek dönüş açıları maksimum 3.50 – 40 civarlarındadır.

Bu sistemin bir diğer önemli özelliği de arka tekerlek dönüş yönlerinin, araç hızına bağlı olarak ön tekerleklerle aynı yönde veya zıt yönde olmasıdır.

Şimdi bu durumları inceleyelim:

Düşük Hız Modu

Genellikle 0-60 Km/h hız aralığı düşük hız olarak kabul edilir ancak bu aralık, modelden modele göre farklılık gösterebilir. Bu hız aralığında aracın ön tekerleklerinin sağa veya sola dönüşüyle arka tekerleklerinin dönüşü ters yönlerdedir.

Yazı dizimizin ilk bölümünde (Kasım 2019) sadece ön tekerlekten yönlendirilen klasik sisteme (2WS) sahip bir aracın ön tekerlek dönüş eksenlerinin arka tekerlek dingil ekseninde kesişmesi gerektiğini anlatmıştık. O noktası bu merkez olup, (2WS) sisteme sahip klasik bir aracın ön sol tekerleğin dönüş çapı OA doğrusudur.

Ancak, yukarıda da söylediğimiz gibi, araç düşük hız aralığında iken, arka tekerlekler ön tekerleklerle zıt yönde bir dönüş yaparsa, yani şekilde görüldüğü gibi ön tekerlekler sola dönerken arka tekerlekler sağa dönüş yaparsa, dönme merkezi O noktasından O1 noktasına kayacaktır. Bu durumda O1A<OA olacak ve bu da 4WS sistemine sahip olan bir aracın daha küçük çapta dönüşler yapabileceği, yani manevra kabiliyetinin artacağı anlamına gelecektir.

Yüksek Hız Modu

Araç hızı 60 Km/h hızın üzerine çıktığında ön tekerleklerle arka tekerleklerin dönüş yönü aynı olur. Düşük hızda sola dönüş yapan bir aracın ön sol tekerleğinin dönme merkezi olan O1 noktasının, yüksek hızdayken ön tekerleklerle aynı yönde dönüş yapması nedeniyle O2 noktasına kaydığını görürüz. Dikkatli bir okuyucu, bu kez dönüş çapının büyüdüğünü, yani aracın manevra kabiliyetinin düştüğünü görebilecektir (O2A>O1A). Gerçekten de manevra kabiliyetinin düşmesi anlamına gelen bu durumun aslında bir sakıncası yoktur. Yüksek hızlarda seyrederken direksiyon simidini küçük hareketlerle kullandığımız hepimizin malumudur. O halde bu hızlarda manevra kabiliyeti aradığımız bir özellik olamaz.

Yüksek hızlarda aranan özellik aracın stabilitesidir. Bunu da ön tekerleklerle beraber ve aynı yönde dönüş yapan arka tekerleklerin hareketi sağlar. Örneğin; kendi şeridimizde hızla ilerlerken önümüze aniden bir engel çıktığını düşünelim. Engele çarpmamak için direksiyonu sola kırıyoruz, hemen ardından sağa kırarak şeridimize dönüyoruz. Sol yapıp aniden sağ şeride geri dönüş esnasında araç hızından kaynaklanan bir kuvvet aracımızın arkasını yolu soluna doğru savuracaktır. İşte bu esnada, arka tekerlekler de ön tekerlekler gibi aynı yöne, yani sağa dönüş yaparsa, araç arkasının savrulması engellenecek, şeride daha rahat girmesi sağlanacaktır.

O halde sonuç olarak diyebiliriz ki, 4WS- 4 Wheel Steering (Dört Tekerlek Yön Kontrol) sistemi, düşük hızlarda manevra kabiliyeti, yüksek hızlarda ise stabilite kabiliyeti olarak sürüş konforu ve emniyeti sağlamaktadır.

Bir başka otomobil yazısında buluşmak ümidiyle sevgi ve saygılar.

Ahmet Kurtlutepe – Makina Mühendisi
33. Dönem MMO İstanbul Şubesi Motorlu Araçlar Komisyonu Üyesi