Elektromekanik Servo Direksiyon (Servotronik Direksiyon Nedir)

Elektromekanik Servo Direksiyon (Servotronik Direksiyon Sistemi) Yapısı Parçaları ve Çalışması

Elektrikli direksiyon sistemi çeşitlerine bakıldığında iki temel tasarım görülüyor; elektrik motorunun direksiyon milini döndürmesi (elektrik motoru direksiyon miline monte edilmiş) ve elektrik motorunun direkt olarak kremayeri hareket ettirmesi (elektrik motoru gövde üzerinde kremayer ile bütünleşik). Bu iki sistem de elektromekanik direksiyon sistemidir. Bu kısımda, elektrik motorunun direkt olarak kremayeri tahrik ettiği çift pinyonlu elektrikli direksiyon sistemi anlatılacaktır. Hıza duyarlı elektrkli direksiyon sistemine servotronik direksiyon sistemi denir. 

Hıza Duyarlı Elektromekanik Servo Direksiyon Sistemi (Çift Pinyonlu)

Az yer kaplayan, hafif, motordan güç çekmeyen, sistem kullanılmadığında enerji harcamayan, yakıt tasarrufu sağlayan ve bunun sonucu daha çevreci bir sistem olan elektrikli direksiyon sistemi, hidrolik  direksiyon sisteminin yerini alarak en yaygın sistem haline gelmiştir. Sürücünün direksiyon simidini döndürme kuvvetine, takviye olarak (servo etkisi) bir elektrikli motorun döndürme kuvveti (tork) eklenmiştir. 

Sistemin elektronik olarak çalışması, çok hassas bir kumanda imkanı sağlamıştır. Direksiyon sertliğinin hıza duyarlı olarak artması, manevra sırasında maksimum destekle direksiyonun yumuşaması, otomatik park yardımı sistemiyle direksiyonun kendiliğinden çevrilmesi ve manevra yapılması, şerit takip sistemine olanak tanıması, direksiyonun kendiliğinden toplanmasına (düz konuma getirilmesine) destek olması, düz sürüş pozisyonunu desteklemesi gibi büyük avantajları sunmaktadır.

Sisteme çift pinyonlu denmesinin sebebi; iki adet pinyon dişlinin, kremayere (dişli mil) geçmiş halde olması ve ikisinin de kremayere kuvvet uygulamasıdır.

Manevra (Kumanda) Pinyon Dişlisi: İlk pinyon dişli, klasik pinyon kremayer dişli kutusundaki gibidir; direksiyon simidinin dönüş hareketini kremayere iletir, böylece dairesel hareket doğrusal harekete dönüştürülmüş olur ve tekerlekler yönlendirilir. 

Tahrik (Destek) Pinyon Dişlisi: Bu dişli, hareketini elektrik motorundan alarak, kremayere iletilir. Yani direksiyon döndürüldüğünde, hem manevra pinyon hem de tahrik pinyonu beraberce kremayeri (sağa-sola) hareket ettirirler. Elektrik motorunun döndürme kuvvetini (tork) arttırmak ve dönüş hızını azaltmak için, tahrik pinyonu ile elektrik motoru arasında,  büyükçe bir redüksiyon dişlisi bulunur. Elektrik motorunun çıkış dişlisi bir sonsuz vida şeklindedir ve redüksiyon dişlisini döndürür, redüksiyon dişlisi de tahrik pinyonuna hareket verir.

Elektrikli Direksiyon Sisteminin Parçaları:

*Direksiyon simidi

*Direksiyon mili ve kolonu

*Direksiyon dişli kutusu

*Pinyon ve kremayer

*Elektrikli motor

*Direksiyon açısı sensörü (direksiyon simidinde)

*Burulma (tork) sensörü (direksiyon dişli kutusu girişinde)

*Direksiyon kontrol ünitesi (elektrikli motorla bütün halde)

Hıza Duyarlı Elektromekanik Servo Direksiyon Sisteminin Çalışması (Servotronik Direksiyonun Avantajları)

Direksiyon desteğinin (servo), ihtiyaca göre (yol ve sürüş şartlarına göre) otomatik olarak ayarlandığı sisteme “servotronic” denir. Direksiyon elektronik kontrol ünitesi (direksiyon ECU’sü), diğer elektronik kontrol üniteleriyle beraber çalışarak (haberleşerek), direksiyon sisteminin ihtiyaç duyduğu ilave destek kuvvetini çok hassas ve otomatik olarak ayarlayabilir. 

Düşük hız, park etme ve manevra yapılması gibi anlarda, direksiyon simidi çok fazla çevrilir, bu durumlarda kontrol ünitesi, elektrik motoruna daha fazla akım göndererek daha fazla güç üretmesini, yani direksiyon simidini daha yumuşak hale getirmesini sağlar.

Yüksek hız, otoban kullanımı gibi sürüş modlarıysa, direksiyon manevrasının en az olduğu, üstelik direksiyonun sert olmasının istendiği durumlardır. Bu durumlarda direksiyon kumanda ünitesi, elektrik motoruna çok az akım gönderir veya hiç akım göndermez, direksiyonun sertleşmesi sağlanır. Böylece yüksek hızlarda sürüş güvenliği temin edilmiş olur. 

Elektrikli Direksiyon Kumanda Ünitesi (Direksiyon ECU’sü) 

Elektrikli direksiyon sisteminin çalışmasını kontrol ve kumanda eden elektronik beyindir. Elektrikli motorun gövdesinde tek parça olarak bulunur. Can-bus ağıyla diğer elektronik kontrol üniteleriyle de haberleşir.

Sensörlerden gelen sinyallere göre, sistemin çalışmasını düzenler. Bu sensörler: direksiyon açısı sensörü, direksiyon tork sensörü, araç hızı sensörü, motor devri sensörü, kontak ON sinyali vb.

Direksiyon Elektrikli Motoru: 

Sistemde kullanılan elektrikli motor, asenkron ve fırçasız tipte (verimli) bir elektrikli motordur. Yapısı dayanıklıdır ve hızlı bir tepki süresine sahiptir. Direksiyon kuvvetini desteklemek için yaklaşık 4-5 Nm’lik bir tork üretebilir. Fırçasız asenkron motorun kullanılmasıyla, bir arıza olduğunda ve elektrikli direksiyon desteği çalışmadığında, direksiyon çok fazla ağırlaşmaz. 

Direksiyon Açı Sensörü: 

Direksiyon kolonu ile direksiyon simidi arasında direksiyon açısı sensörü bulunur. Direksiyonun döndürülme miktarını (dönüş açısını) ve konumunu, direksiyon kumanda ünitesine gönderir.

Burulma (tork) Sensörü: 

Direksiyon dişli kutusunun üst kısmında (direksiyon milinin giriş yaptığı kısımda) bulunur. Sürücünün direksiyon simidini döndürmesiyle oluşan “direksiyon torkunu” ölçmek için kullanılır. Direksiyon torkunu ölçebilmek için, hidrolik direksiyonda olduğu gibi yine “burulma çubuğu” kullanılmıştır. Direksiyon simidi döndürüldüğünde, direksiyon mili döner; direksiyon milinin dönüşü, burulma çubuğunun burulmasına sebep olur, burulma çubuğunun burulma miktarı; bir manyetik sensörler elektronik olarak ölçülerek, bir sinyal olarak “direksiyon kumanda ünitesine” gönderilir. Direksiyon kumanda ünitesi (ecu), direksiyonun hangi yönde ve hangi kuvvette döndürüldüğünü algılar, buna göre ne kadar destekleme yapacağını hesaplar ve yine buna göre elektrikli motorun akım beslemesinin (amper) ne kadar olacağına kadar verir. Burulma çok olduğunda, elektrik motorunun akım beslemesi çok olur, direksiyon desteği daha fazla olur, böylece direksiyon daha yumuşak olur. 

Ayrıca elektrik motorunda bir adet devir sensörü (rotor devir sensörü) bulunur, elektrik motorunun dönüş miktarını algılar.

Araç Hızı: 

Aracın hızı, ABS kontrol ünitesinden alınır. ABS kontrol ünitesi bu bilgiyi tekerleklerde bulunan “tekerlek hız sensörlerinden” alır. Aracın hız bilgisi, hıza duyarlı direksiyon desteğinin çalışması için kullanılır.

Değişken Oranlı Elektromekanik Direksiyon Sistemi

Yeni nesil elektrikli direksiyon sistemlerinde, küçük direksiyon çevirme hareketine karşı daha az duyarlı; büyük direksiyon çevirme hareketi olduğundaysa daha fazla duyarlı (daha fazla manevra yapan), “değişken oranlı direksiyon sistemi” kullanılmaktadır. Direksiyonun orta-düz konumuna denk gelen kremayerin dişli şekillerinin küçültülmesiyle; direksiyon tepkisi azaltılmış; böylece yüksek hızlarda düz sürüş güvenliği arttırılmıştır.

Daha fazla bilgi ve ana konu için (Bkz: Direksiyon Sistemi Çeşitleri ve Yapısı)
(Bkz: Elektrikli Direksiyon Sistemi Çeşitleri)