Kilitli diferansiyeller ve yanal sapma kontrolüne etkileri
Locked differentials and the effects of locked differential on yaw control
Yazar: ONURCAN BAHÇEKAPILI
Danışman: PROF. DR. ORHAN DENİZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
ÖZETTezin ilk bölümünde taşıt dinamiği kavramı incelenmiş, Ackerman dönüş geometrisi temelinde taşıtın yönlendirme bağıntıları açıklanmış, viraj kuvveti, kayma açısı ve viraj alma sertliği arasındaki ilişki ele alınmıştır. Newton'un temel bağıntıları referans alınarak taşıt yönlendirme açıları, yanal kuvvetler, kayma açısı denklemleri çıkartılmıştır.Taşıtın doğrultu kontrolünde önemli kavramlar olan zayıf, nötr ve aşırı yönlendirme karakteristikleri incelenmiştir.Tezin 2. bölümünde yanal taşıt hareketinin kinematik modeli incelenmiştir. Daha sonra dinamik bisiklet modeli referans alınarak taşıt yanal hareketi ve yanal sapma hareketi denklemleri çıkartılmştır. Yanal sapma kontrol sistemleri; bağımsız frenleme, elektronik direksiyon ve aktif tork dağıtım sistemleri olarak üç ana başlıkta incelenmiştir.3. bölümde diferaniyel mekanizması araştırılmıştır. Bu kapsamda, diferansiyel dişli kutusunun çalışma prensipleri açıklanmıştır. Diferansiyel çeşitleri; klasik diferansiyeller , sınırlı kayma yapabilen diferansiyeller, özel maksatlı diferansiyeller ve kayma yapmayan (kilitli) diferansiyeller olarak dört ana başlıkta incelenmiştir. İlk üç diferansiyel çeşitleri ve günümüzdeki uygulama biçimleri detaylı tanıtılmıştır.4. bölümde kilitli diferansiyel çeşitleri ve günümüzdeki kullanım biçimleri anlatılmıştır. Kilitli diferansiyellerin yanal sapma kontrol yöntemleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Kilitli diferansiyellerin gelişmiş bir versiyonu olarak kabül edilebilecek aktif diferansiyel ve çalışma prensipleri tanıtılmıştır.Tezin son bölümünde aktif diferansiyellerin yanal sapma olayına etkilerini incelemek için yapılan 4 serbestlik dereceli bir bilgisayar modeli sunulmuştur. Bu kapsamda, aktif diferansiyelin özellikleri klasik bir diferansiyel ile karşılaştırılmıştır. Farklı tork transferine bağlı olarak farklı yanal sapma momentlerinin elde edileceği gösterilmiştir. Aktif diferansiyel ile tork aktarımında gerçekleşen ilerlemelerin, ortaya çıkan yanal sapma momentlerinin kontrol edilmesini kolaylaştırdığı gösterilmiştir.Anahtar Kelimeler: Taşıt dinamiği, yanal sapma kontrolü, kilitli diferansiyel, aktiv diferansiyel, 4 serbestlik dereceli taşıt modeli

Abstract:
ABSTRACTIn the first part of the thesis, vehicle dynamics is investigated; vehicle directional equations are explained according to the Ackerman steering geometry. The relationship between the lateral force, slip angle and cornering stiffness are investigated. Vehicle steer angle, lateral forces and slip angle equations are computed according to Newton?s basic equations. Understeer, neutral and oversteer, which are the most important characteristics during the lateral control of a vehicle, are examined.In the second part of the thesis, kinematic model of lateral vehicle motion is investigated. After that, lateral motion and yaw motion equations are computed according to dynamic bicycle model. Three types of stability control systems have been proposed for yaw control; differential braking, steer-by-wire and active torque distribution.In the third part of the thesis, differantial mechanism is investigated. The working principle of the differantial gear is explained. Four types of differantials have been proposed; traditional differantials, limited slip differantials, private differantials and locked differantials. Traditional differantials, limited slip differantials (LSD) and private differantials are introduced in detail.In the fourth part of the thesis, types of locked differantial are introduced. The effects of locked differantial on yaw control are investigated. Active differantial ? an improved version of locked differantial ? and its working principle is introduced.In the last part of the thesis, a 4 DOF computer model is introduced to investigate the effects of active differantial on yaw control. Characteristics of an active differantial and a traditional differantial are compared. Different yaw moments are computed according to different torque transfer. It is introduced, that the developments of torque transfer according to active differantial can improve the handling behaviour of vehicles.Key Words: vehicle dynamics, yaw control, locked differantial, active differantial, 4 DOF vehicle model