Dört tekerlekten yön kontrol sistemleri (4WS- Four Wheel Steering)
Taşıtların yönlendirilmesi genel olarak ön tekerleklerden yapılmaktadır. Ancak ön tekerleklerden yapılan bu yönlendirmede özellikle yüksek hızlarda direksiyon hakimiyeti zorlaşmakta ve taşıt viraj dengesi bu olaydan olumsuz etkilenmektedir. Aracın küçük dönüş açılarında, ön tekerlekteki kayma açısına göre arka tekerleklerdeki kayma açısı daha küçüktür. Dolayısıyla, araç daha az savrulma riski taşır fakat araç teorik olarak izlemesi gereken dönme yarıçapında değil daha geniş bir yarıçapta dönme yapar. Büyük dönme açılarında ise ön tekerlek kayma açıları küçük, arka tekerlek kayma açıları ise daha büyüktür. Bu durumda öncekinin tersine aracın arka tarafının savrulma ihtimali daha yüksektir. Ayrıca aracın teorik olarak izlemesi gereken yola göre daha dar açılı bir yol izleme isteği vardır ki bu arka savrulma eğilimini arttırır.
Bu olumsuzluk dört tekerlekten tahrikli 4WD (Four Wheel Drive) taşıtlarda kısmen giderilebilmektedir. Taşıt tekerleklerine iletilen tahrik kuvveti, dolayısıyla tahrik gücü taşıtın çekiş ve sürüş yeteneklerini belirlemektedir
Normal yol ve yük şartlarında ön veya arka iki tekerlekten uygulanan tahrik kuvveti yeterli olurken, zorlu arazi veya yük şartlarında araçların iki tekerleğinden uygulanan tahrik kuvveti yeterli olamamaktadır. Bu nedenle kullanılan 4WD araçlarda, tekerleklerde dönme esnasında oluşan kayma açılarını taşıtın stabilizesini bozmadan telafi etmek daha kolaydır. Ancak ön veya arka çekişli taşıtlarda bu sorun dört tekerlekten yönlendirme yapmakla çözülebilmektedir.
Önden yön kontrollü 2WS (Two Wheel Steering) ve dört tekerlekten yön kontrollü 4WS (Four Wheel Steering) araçlardaki dönme hareketi kıyaslaması: 2WS taşıtlarda dönme hareketinde sırasıyla; direksiyon çevrilir, ön tekerlekler yön değiştirir, yanal kuvvet ön tekerleklere etki eder, ön ve arka tekerleklerde kayma açıları oluşur, araç yön değiştirir, yanal kuvvet arka tekerleklere etki eder ve dönme başlar. 4WS taşıtlarda ise bu hareket sırasıyla; direksiyon çevrilir, ön ve arka tekerlekler yön değiştirir, yanal kuvvet ön ve arka tekerleklere etki eder ki bu esnada kayma açıları telafi edilmiştir yani savrulma ihtimali ortadan kalkar ve dönme hareketi gerçekleşir. Anlaşılacağı üzere 4WS taşıtlarda hem kayma açılarının oluşturduğu savrulma riski ortadan kalkmakta, hem de dönme hareketinin süresi kısalmaktadır.
Normal yol ve yük şartlarında ön veya arka iki tekerlekten uygulanan tahrik kuvveti yeterli olurken, zorlu arazi veya yük şartlarında araçların iki tekerleğinden uygulanan tahrik kuvveti yeterli olamamaktadır. Ön veya arka çekişli taşıtlarda bu sorun dört tekerlekten yönlendirme yapmakla çözülebilmektedir.
4WS taşıt yönlendirme sistemleri, elektronik kontrol sistemlerinin kullanılmasıyla, farklı hız ve direksiyon açılarında olması gereken direksiyon tekerlek açılarının hesaplanması ve tekerleklerin bu istikamette yönlendirilebilmesini sağlar. Farklı uygulamaları olsa da program akış mantığı tüm sistemlerde benzerdir.
4WS elektronik kontrol sisteminin giriş bilgileri;
taşıt hız sensörü,
direksiyon açı sensörü,
direksiyon açısının direksiyon kutusu çıkışında ne oranda gerçekleştiğini ölçen gerçek açı sensörü,
araç tekerlek hız sensörleri,
arka tekerlek açı sensörü ve bu açının gerçekleşme oranını izleyen arka tekerlek açısı geri besleme sensör bilgileridir.
ECU gelen bu bilgiler doğrultusunda; araç hızını, direksiyon dönüş hızını hesaplar ve arka tekerlek dönüş açısını belirler. Arka tekerlek dönüş açısının gerçekleştirilmesi için hareket elemanına sinyal gönderir. Hareket elemanı genelde elektrik motorlu bir direksiyon kutusu sistemidir. Normal direksiyon kutusuyla aradaki fark sürücünün direksiyon ile kumanda etmesi yerine, elektrik motoruna ECU tarafından gönderilen sinyallerin kumanda etmesidir ve elektrik motoru krameyer dişliyi istenilen miktarda sürerek tekerleklerin yönlendirilmesini sağlar. Bu işlemler sürerken, ön ve arka tekerlek gerçek açı sensörlerinden olayın ne oranda gerçekleştiği bilgisi geri besleme olarak ECU'ya iletilir.
Kaynak: Doç. Dr. Metin GÜMÜŞ, “Elektronik Taşıt Hareket Kontrol Sistemleri”, Ders Notları, 2010.
