Hidrolik Direksiyon Sisteminin Yapısı Çalışması ve Parçaları

Hidrolik direksiyon çok yaygın olarak kullanılan direksiyon yardımcı sistemlerinden biridir. Direksiyonun daha kolay döndürülmesi için hidrolik yağ basıncının kullanılması esasına dayanır. Yeni nesil binek araçlarda hidrolik direksiyon giderek yerini elektrikli direksiyon sistemine bırakmaktadır.

Hidrolik direksiyon sistemi, hem “pinyon kremayer dişli kutusuna” hem de “sonsuz vida bilyeli tip dişli kutusuna” uygulanabilir. Burada temel olarak hidrolik pinyon kremayer direksiyon sistemi temel alınacaktır.

Hidrolik Direksiyon Sisteminin Parçaları

1. Direksiyon simidi

2. Direksiyon mili ve kolonu

3. Hidrolik Valf ünitesi (direksiyon mili ve pinyon dişli arasında)

4. Direksiyon dişli kutusu

5. Hidrolik silindir

6. Hidrolik pompa

7. Hidrolik yağ kutusu (rezervuar)

8. Bağlantı boruları ve hortumları

Hidrolik Direksiyon Sisteminin Çalışma Prensibi

Hidrolik direksiyonda, basınç ve kuvvet arasındaki ilişkiden faydalanılır. Hidrolik basınçtan elde edilen kuvvet, direksiyon çevrildiğinde uygulana kuvvete ilave bir kuvvet olarak katkı sağlar. Sistemi tek başına çalıştırmaz, bu sebeple “yardımcı sistemdir”.  Sistemdeki hidrolik basınç, direksiyon kutusundaki hidrolik silindir içerisindeki çift yönlü piston sayesinde, itme kuvvetine dönüştürülerek, direksiyonun döndürülmesine ilave bir kuvvet sağlar, direksiyon simidi yumuşarken, tekerleklere etki eden yönlendirme kuvveti artmış olur.

Hidrolik basınç, direksiyon hidrolik pompasındaoluşturulur. Pompa, hareketini kayış-kasnak ile motordan alır ve bu hareket enerjisini hidrolik basınca dönüştürerek kumanda valfine (döner kumanda valfi) gönderir.

Hidrolik pompanın ve sistemin ihtiyaç duyduğu yağ, hidrolik yağ kutusunda (rezervuar) depolanır. Ayrıca sistemden geri dönen yağ, depoya boşalır.

Pompadan gelen basınçlı yağ, direksiyon kutusunda bulunan kumanda valfi (döner valf) ile, hidrolik silindire yönlendirilir. Kumanda valfi ile hidrolik silindir arasında iki hat vardır, silindir pistonunun sağ ve sol yöne çalışması için bu iki hat, silindirin iki basınç odasına ayrı ayrı bağlanmıştır. Kumanda valfi, direksiyonun döndürülme yönüne göre, basınçlı hidrolik yağın hangi hattan gönderileceğini belirler. Direksiyon düz konumdayken (döndürülmezken), pompanın kumanda valfine  gönderdiği yağ, tekrar depoya geri yönlendirilir, böylece basınçlı yağın hiçbir etkisi olmaz.

Dişli kutusu gövdesinde hidrolik silindir bulunur, hidrolik silindirin içinde çift yönlü çalışan piston vardır, yağ basıncının uygulanma yönüne göre pistonun hareketi belirlenir. Piston kolunun ucu kremayerebağlıdır, kremayerin ucu uzun rot kolunabağlıdır, uzun rot kısa rotu, kısa rot ise rot başıyla aks taşıyıcısını (tekerleği) yönlendirir.

Hidrolik sistem “pascal prensibi” ne göre çalışır. F=P.A formülüne göre, kuvvetin artması için basıncın veya piston yüzey alanının artması gerekir. Sistemin ürettiği kuvvet, hidrolik basıncın miktarına bağlıdır, yüksek basınç; silindir içerisindeki pistonda daha fazla kuvvet oluşmasını sağlar, böylece tekerleklere etki eden kuvvet artarken, direksiyon daha da yumuşar.

(F: kuvvet: Newton,  P:basınç:Pascal, A:piston yüzey alan:m2)

Araçta Direksiyonu Döndürmeyi Zorlaştıran Etkiler

1. Düşük hız veya aracın durması. Araç durur haldeyken veya çok yavaş giderken, direksiyonu döndürmek için gereken kuvvet çok artar, bunun sebebi lastiğin zeminle olan sürtünmesinin; direksiyon simidine ters yönde bir etkide bulunmasıdır. Hız arttıkça direksiyonu döndürmek için gereken kuvvet de azalır, örneğin mekanik direksiyonlu araçlarda araç yürümeye başlayınca direksiyonun yumuşadığı gözlenebilir. Bu bakımdan bir direksiyon sisteminde, ek donanım (hidrolik veya elektrikli direksiyon) en çok düşük hızlarda ve araç dururken (örneğin park ederken) gerekli ve işlevsel olmaktadır.

2. Aracın ağırlığı veya yüklenmesi. Aracın ağırlığının fazla olması direksiyonu döndürmek için gereken kuvveti arttıran en önemli faktörlerden biridir. Özellikle yük taşıyan ticari araçların tekerleklere binen yükü çok fazla olmaktadır, bu durumda direksiyon simidini döndürmek çok zor olacaktır. Bunun sebebi; lastik-yol arasındaki sürtünme kuvvetini, zemine uygulanan dikey kuvvetin (ağırlığın) ve sürtünme katsayısının belirliyor olmasıdır. Ağırlık arttıkça sürtünme artar, lastiğin yönlendirilmesi sırasında ters yönlü momentin büyüklüğü artar, direksiyonu döndürmek zorlaşır.

3. Geniş lastikler kullanılması. Daha geniş lastikler, direksiyonun daha zor dönmesine sebep olur.

4. Direksiyon simidinin çapının küçük olması. Direksiyon çapı küçüldükçe, direksiyonu döndürmek için gereken kuvvet artar, bunun sebebi direksiyon milini döndüren etki olan momentin, kuvvet ve yarıçapın çarpımından oluşmasıdır.

Moment (döndürme kuvveti)= Direksiyonu döndüren kuvvet x direksiyon yarıçapı

Hidrolik Direksiyon Sisteminin Görevleri

1. Yumuşak direksiyon ve konforlu sürüş. Özellikle park etme ve düşük hızlarda ağırlaşan (zor dönen) direksiyonun, konforlu ve yumuşak bir şekilde döndürülmesini sağlar. Yani düşük hızlarda büyük güç üreterek direksiyonu yumuşatır.

2. Hız arttıkça, destek gücünü azaltır. Aracın hızı arttıkça direksiyonu çevirmek için gerekli kuvvet azalacaktır, ayrıca yüksek hızlarda direksiyon manevrası da çok çok az olmaktadır, bu sebeplerle hız (bazıları devire duyarlıdır) arttıkça hidrolik direksiyon sisteminin desteği azalır, direksiyon sertleşir.

3. Yoldan tekerleklere etkiyen darbeler sebebiyle direksiyon simidinin sapmasını engeller, fakat aynı zamanda sürücünün yol tepkileri algılaması için iyi bir sürüş (direksiyon) hissini vermesi gerekir. Böylece sürüş - manevra performansı ve güvenliği iyileşir. Hidrolik direksiyonun destek gücü çok fazla olursa, sürüş hissi azalacaktır.

4. Direksiyon simidinin hareketinde hızlı ve hassas olarak devreye girer, sürücü bunu hissetmez.

Hidrolik Direksiyon Sistemi Devre Dışı Kalırsa

Hidrolik direksiyon desteği devre dışı kalsa bile, direksiyon sistemini kullanmak ve aracı yönlendirmek halen mümkündür, sadece direksiyonu döndürmek oldukça zor olacaktır. Direksiyon sistemlerini güçlendirici donanımlar (hidrolik-elektrikli), direksiyon simidi ve tekerlekler arasındaki mekanik bağlantıyı kesmezler, bunun sebebi güvenlik gerekçeleridir, arıza durumunda aracın yönlendirilmesi mutlaka sağlanmak zorundadır.

Ağır ticari vasıtalarda (kamyon vb.) yük çok fazla olduğundan, hidrolik direksiyon devre dışı kalırsa direksiyonu çevirmek imkansız olur; bu durumun önüne geçebilmek için bu araçlarda çift hidrolik direksiyon devresi kullanılır, ana sistem arızalanırsa yedek hidrolik sistem devreye girer.