Uçaktan arabaya: Direksiyon sistemi nasıl çalışıyor?

Geleceğin direksiyon sistemleri birçok mekanik bileşenden arındırılacak ve elektronik olarak kontrol edilecek. Bu da üretim maliyetlerini düşürecek. Sürücüler de bundan faydalanacak.

Kablolu sistem teknolojisi, uçaklarda onlarca yıldır standarttır. Pilot, direksiyonu bir joystick ile kontrol eder ve tüm komutlar elektronik olarak iletilir. E-mobilitenin ortaya çıkmasıyla birlikte, kablolu direksiyon sistemi artık otomobillerde de kullanılmaya başlandı. Ağır mekanik bileşenler ortadan kaldırılırken, direksiyon simidi ile direksiyon arasındaki bağlantı elektronik bir kontrol sistemiyle değiştirildi.

Elektronik direksiyon sistemi, sürücünün direksiyon hareketlerini artık dişliler ve miller aracılığıyla değil, sensörler, kontrol üniteleri ve aktüatörler aracılığıyla iletiyor. Direksiyon simidi, dijital sinyalleri bir mini bilgisayara gönderen bir giriş aygıtına dönüşüyor. Bu bilgisayar, tekerleklerin ne kadar dönmesi gerektiğini hesaplıyor ve komutları tekerlekleri hareket ettiren elektrik motorlarına iletiyor.

Teknoloji, otomobil üreticilerine sayısız avantaj sunuyor. Direksiyon simidinin kare veya yuvarlak olması ya da gösterge panelinden joystick gibi çıkıntı yapması artık önemli değil. Elektronik direksiyon bileşenleri, acil frenleme durumunda otomatik direksiyon gibi otonom sürüş işlevlerini entegre etmek için kullanılabilir.

Sistemler ayrıca daha hafiftir; bu, özellikle elektrikli otomobiller için önemlidir ve menzili artırır. Yüksek hızlarda veya ani manevralarda, direksiyon sistemi yıldırım hızında tepki vererek direksiyon hatalarını düzeltir ve aracı dengeler.

Direksiyon özellikleri ayrı ayrı ayarlanabilir

Sabit bir dişli oranı olmadığından direksiyon karakteristiği de üreticinin, sürücünün ve hızın isteğine bağlı olarak sportif ve direkt veya konforlu ve yumuşak olarak kişisel olarak ayarlanabiliyor.

Günlük hayatta bunun kesinlikle avantajları var: Son derece doğrudan bir direksiyon sistemi, aracı virajlarda oldukça çevik kılıyor. Ancak yüksek hızlarda, özellikle deneyimsiz sürücüler için sorun yaratabiliyor. Elektronik bir sistem, direksiyonun 180 km/s hızda ellerin en ufak bir seğirmesine bile tepki vermemesi için ayarlanabiliyor. Park etmek de daha kolay. Direksiyonu çeyrek tur çevirmek, aracı güvenli bir konuma sabitlemek için yeterli.

Yol koşulları hakkında geri bildirim yok

Ancak direksiyon simidi ile ön tekerlekler arasında doğrudan bir mekanik bağlantı olmadığında, yol koşullarıyla ilgili geri bildirim de kaybolur. Bu nedenle sürücü, ıslak yollarda lastiklerin yol tutuşunu kaybettiğini veya aracın virajlarda çok hızlı kayma tehlikesiyle karşı karşıya olduğunu fark etmez. Bu geri bildirim eksikliği ve "sentetik" direksiyon hissi, elektronik direksiyon destekli birçok yarı elektronik sistemde sorun olmuştur.

Elektronik direksiyon sisteminin öncüsü ZF, bu sorunu tork geri besleme ünitesi adı verilen bir sistemle çözüyor. Basitçe söylemek gerekirse, bu ünite direksiyon simidindeki küçük bir elektronik tahrik sistemi. Bir yandan direksiyonun farklı durumlarda ne kadar döndürülebileceğini ayarlıyor, diğer yandan da çok sayıda sensörden elde edilen verileri kullanarak doğal direksiyon hissiyatını ve yoldan gelen geri beslemeyi yeniden üretiyor.

Hala daha pahalı, ancak fiyatı düşecek

Elektronik direksiyon sistemleri, karmaşık kontrol sistemleri nedeniyle seri üretim geleneksel direksiyon sistemlerinden hâlâ daha pahalıdır. Ancak üretim hacimleri arttıkça fiyatlar düşecektir. Bunun nedeni, modüler direksiyon sistemlerinin neredeyse her yeni araca neredeyse hiç değişmeden entegre edilebilmesidir. Sadece yazılımın uyarlanması gerekir.

Bu yerden tasarruf sağlayan teknoloji, yepyeni tasarım olanakları da sunuyor. Kokpit ve iç mekan, yolcular için daha fazla alan sunarak daha özgürce tasarlanabiliyor. Yeni direksiyon simidi geometrileri, katlanır direksiyon simidi jantları veya gösterge paneline tamamen katlanabilen eteklikler de mümkün. Ara direksiyon mili olmadığında, iç mekan ile motor bölmesi arasındaki tüm bileşenler ortadan kalkıyor. Teorik olarak, direksiyon simidi herhangi bir yere konumlandırılabilir.

"En dar alanlarda manevra yapmak için en küçük direksiyon hareketleri yeterlidir"

Tekerlek yuvasında yaratılan boş alan, tekerleği daha fazla döndürmek için de kullanılabilir. ZF, Easy Turn ön aks sistemiyle, geleneksel direksiyon sistemlerinde bile direksiyon açısını önemli ölçüde artırmayı başardı. "Ancak mekanik bağlantılara güvendiğimiz sürece, sonunda fiziksel sınırlara ulaştık.

Proje yöneticisi Peter Kontermann, "Elektronik direksiyon sistemi sayesinde en küçük direksiyon hareketleri bile en dar alanlarda manevra yapmak için yeterli oluyor" diyor. Orta boy bir sedanda dönüş yarıçapı iyi bir on metreden yedi metrenin altına düşüyor.

Ya elektrik kesilirse?

Peki ya güç kesilirse? Mekanik sistemlerde, hidrolik destek arızalansa bile direksiyonu çevirmek mümkündür. Bu zor olsa da acil frenleme için yeterlidir.

Elektrikli bir otomobilde tüm sistemler yedekli olarak tasarlanmıştır. Bu, akü arızalanırsa veya güç akışı kesilirse, 12 voltluk aküye sahip ikinci bir elektrik sisteminin anında devreye gireceği anlamına gelir. Direksiyon için ZF, tork geri besleme ünitesine yazılım tarafından ayrı ayrı kontrol edilen iki sonsuz vidalı tahrik sistemi yerleştirmiştir. Biri arızalanırsa, diğeri hemen devreye girer.