KONUMUZ: DİREKSİYON.

_17.06.2020


Sürüş deneyimini eşsiz bir keyfe dönüştürmek için bir araya gelmesi gereken çok sayıda faktör bulunuyor ve ilk başta akla gelenler tasarım, motor, yürüyen aksam gibi unsurlar olsa da direksiyon sistemi de bunların en önemlilerinden biri. BMW’de direksiyon sistemlerindeki geliştirmelerden sorumlu yönetici Dr. Markus Viertlböck, “İyi direksiyon, otomobili hassas bir makineye dönüştürür ve zahmetsiz şekilde kullanılmasını sağlar. Bu sistemin eşsiz sürüş keyfi üzerindeki etkisi çok büyük.” diyor. Gerçekten de bir otomobilin direksiyonu iyi performans göstermiyorsa, sürüş keyfinden bahsetmek pek de olası değil. Bunu daha da iyi anlatmak için iki uzmanımız, BMW Group Direksiyon Sistemleri’nden Steffen Koch ve BMW Sürüş Dinamiği Geliştirme Departmanı’ndan Christian Heiss, hassas şekilde ayarlanmış direksiyonun tam olarak neleri içerdiğini ve direksiyon ayarı süreciyle ilgili oldukça değerli bilgiler paylaştı.

DİREKSİYON SİSTEMLERİ: TEMEL BİLGİLER.
Heiss, “Destek, sönümleme ve toplama, direksiyon deneyimini tanımlayan üç temel unsurdur.” diyor. Bunlar ve benzeri terimler, bu yazıda çokça karşınıza çıkacak. Bu yüzden işe bunları tanımlayarak başlayalım istedik.

Direksiyon desteği: Burada sürücünün aracı yönlendirirken direksiyona uyguladığı kas kuvvetini azaltan destek fonksiyonu anlaşılmalıdır. Geçmişte hidrolik teknolojisiyle sağlanan direksiyon desteği günümüzün BMW modellerinde elektrikli destekli direksiyon sistemleri ile sağlanmaktadır.

Direksiyon tepkisi: Bir otomobilin düz yolda ilerlerken direksiyon komutlarını sorunsuz şekilde ve doğrudan yerine getirebilme kapasitesidir. Döndürme kuvveti: Sürücünün direksiyonu hareket ettirmek için uygulaması gereken güçtür. Modern BMW otomobillerinde sürücüye elektrikli direksiyon sistemi destek sağlar. (Bkz: Direksiyon desteği)

Sönümleme: Direksiyon sönümleme, direksiyonun hiçbir zaman aşırı hızlı dönmemesini sağlar.

Stabil kalma sınırı: Otomobilin savrulmadan veya kontrolden çıkmadan bir virajı dönebildiği dar aralıktır. 

Toplama: Direksiyonun daima merkeze dönmesini sağlayarak otomobilin düz yolda ilerlemeye devam etmesini garanti eder. (bkz. yön dengesi)

Yön dengesi: Otomobilin direksiyon hareket ettirilmeden düz yolda ilerleme kapasitesidir.

Bir direksiyon sistemi nasıl geliştirilir?
Koch, “Her direksiyon mühendisi, otomobilin direksiyonu ve diğer tüm yürüyen aksam bileşenlerinin bir bütün olarak daha iyi bir sürüş için gerekli özellikleri sürücüye sunmasını amaçlar.” diyor. Bir otomobilin direksiyonunun en temel parçaları, bağlantı çubukları, direksiyon dişlisi, direksiyon simidi ve direksiyon kolonudur. Bazı modellerde arka tekerlek yönlendirmeli direksiyon adı verilen ve opsiyonel olarak sunulan bir özellikle de görmek mümkün. Bizim için en önemli noktalardan biri ise, BMW’ye özgü bir direksiyon hissi elde etmek. Bu yüzden tüm tedarikçilerle yakın işbirliği içinde çalışmaya büyük önem veriyoruz. Tedarikçiler, direksiyon sistemi bileşenlerini BMW’ye modüler formda gönderiyor, hassas ayar BMW tarafından yapılıyor. Mühendisler ve test sürücüleri direksiyon sistemi parçalarını yürüyen aksam, sönümleme, yaylar ve frenlere göre uyarlıyor.

Yukarıda da öğrendiğimiz gibi, direksiyon deneyimini tanımlayan üç temel unsur destek, sönümleme ve toplama olarak sıralanıyor. Bu faktörlerin tümü, otomobilin hızına, direksiyon hızına ve direksiyon dişli kutusundaki dişli çubuğuna uygulanan kuvvetlere bağlı ve tüm bu parametreler, BMW model programının her birinde bireysel tercihlere göre ayarlanıyor. Bu nedenle, aynı model ailesi içinde bile motor ve gövde modellerinin direksiyon ayarları ve bunlarla ilgili masraflar farklılık gösterebiliyor.

Direksiyonu mükemmel yapan nedir?
İyi bir direksiyon, ayarı iyi yapılmış bir direksiyondur ve yoldaki engebeler ve sürücünün yaptığı hatalar için sürücü farkına bile varmadan gerekli düzeltmeleri uygular, otomobil kullanımını basitleştirir, daha rahat ve dolayısıyla daha güvenli hale getirir. Koch şöyle bir örnek veriyor: “Otomobilinizi yol çalışması nedeniyle önemli ölçüde daralmış bir yolda kullanıyorsanız, direksiyonu çevirerek yönünüzü sık sık düzeltmeniz gerekir. Otomobilin direksiyon sistemi, böyle bir düzeltmeye gerekli kalmayacak şekilde ayarlanmalıdır.”

İyi bir direksiyon, yolun durumunu sürücülere aktarır. Böylece virajları dönmek Heiss’ın deyişiyle “süpermarkete gitmek” kadar keyifli hale gelir. Bu aktarım, aynı zamanda sürüş koşullarının tamamını da kapsamalıdır. Bir BMW’nin sunduğu kullanım, profesyonel veya acemi bir sürücü olması fark etmeksizin her sürücü için öngörülebilir olmalıdır. Koch bu konuyla ilgili şunları söylüyor: “Kullanım öngörülebilir ve doğrusal olmalıdır. Ayrıca otomobil, hızı ne olursa olsun sürücünün beklentisini karşılamalıdır.”

İyi bir direksiyonun döndürme kuvveti öncelikli olarak otomobilin tipine ve doğrudan sapmayla ilgili ağırlığına göre ayarlanmalıdır. Otomobil direksiyon komutlarına doğrudan tepki verir; eğer vermiyorsa yavaş hareket ediyor demektir. Direksiyon çok gevşekse, sürücü fazla çaba harcar; yani istem dışı çok fazla güç kullanır. Bu durumda direksiyon ayarında, direksiyon dişlisi gibi hassas şekilde ayarlanmış bileşenler kullanılması gerekir. Bu bileşenler ne kadar gelişmiş olursa, hassas ayar için o kadar fazla seçenek mevcut olur.

İşin püf noktası, mevcut geniş uyarlama seçeneklerini ilgili modele göre uyarlamakta. Örneğin, BMW Z4 modelinde yolla doğrudan temas ve sürüş keyfi ön plandayken, BMW 7 Serisi için konfor daha önemli. Heiss bu bakımdan, her modelin sunduğu kendine özgü bireysel bir “his” olduğunu söylüyor. Bu his, her model için direksiyon ayarı yapılırken öncelikleri belirliyor.

Direksiyonun kısa bir tarihi…
Gelin, bir de direksiyon sistemlerinin tarihteki yolculuğunu, otomotiv tarihinde direksiyon sistemleriyle ilgili önemli gelişmelere bir göz atalım:

Hidrolik Direksiyon: Bu destekli direksiyon, direksiyon teknolojisinde devrim niteliğindeki en büyük gelişmelerden biriydi. Sürücünün direksiyon döndürme kuvvetini hidrolik olarak arttıran bu sistem hayatımızda yokken otomobil park etmek çok zahmetliydi. Daha büyük ve daha ağır otomobillerin daha geniş bir müşteri kitlesine sunulabilmesinin, hidrolik direksiyon sisteminin gelişiyle olduğunu söylemek yanlış olmaz.

Servotronik Direksiyon: Hidrolik direksiyon sistemindeki bir sonraki gelişme, direksiyon desteği miktarını otomobilin hızına göre ayarlamayı mümkün hale getiren bu direksiyon sistemiydi. Servotronik direksiyon, manevra desteği sağladığı için sürücünün harcaması gereken çabayı oldukça azalıyordu. Bu sistem ayrıca daha yüksek hızlarda denge sağlıyordu. Dolayısıyla park etmeyi kolaylaştırmanın yanı sıra hızlı sürüş sırasında sürüş keyfine odaklanan çevik bir kullanım da sunmuş oldu.

Elektrikli direksiyon (EPS): Koch’un direksiyon tarihinin Big Bang’i olarak adlandırdığı bu sistem, servotronik direksiyonun avantajlarının yanı sıra yakıt tasarrufu da sağlıyor. Bunun nedeni, EPS motorunun yalnızca direksiyonu yönlendirmek için elektrik kullanıyor olması. Otomobiller çoğunlukla yolda düz bir şekilde ilerlediğinden bu özellik, yakıt tüketiminin azaltılmasında aktif bir rol oynuyor ve en az %3 oranında yakıt tasarrufu sağlanıyor. (Bu size düşük bir rakam gibi görünebilir, fakat yollardaki otomobil sayısını göz önünde bulundurursanız, etkisi düşündüğünüzden oldukça büyük.) EPS, aynı zamanda park asistanından otonom sürüşe kadar tüm direksiyon fonksiyonlarını mümkün kılıyor.

Arka tekerlek yönlendirmeli direksiyon: Otomobilin çevik sürüş performansını daha da artırmaya yardımcı olan bu direksiyon sistemi, yüksek hızlarda otomobilin şerit dengesini artırırken, düşük hızlarda otomobilin manevra kabiliyetini iyileştiriyor. Şöyle anlatabiliriz: Düşük hızlarda arka tekerlekler ön tekerleklerle zıt yönde dönerek manevra kabiliyetini artırıyor (örn, park manevrası). Bu, dönüş yarıçapını önemli ölçüde azaltıyor. Yüksek hızlarda ise arka tekerlekler ön tekerlekleri aynı yönde çevirerek otomobilin yön değiştirme kabiliyetini artırıyor. BMW, Yeni BMW 5 Serisi ve diğer modeller için arkadan itişli direksiyon sunuyor.

MÜHENDİSLERİN EN SEVDİĞİ: POPOMETRE!
Almancada çocukların kullandığı eğlenceli bir sözcük var ve bu sözcük Türkçedekiyle aynı anlama geliyor! İşte bu güzide sözcükten türeyen “popometre”, Almanların bir otomobilin sürüş dinamiklerini hesaplamak yerine, oturdukları yerde hissederek ölçmeyi tanımlamak için kullandıkları eğlenceli bir ifade aslında. BMW olarak eminiz ki, dünyadaki hiçbir bilgisayar, sürücü koltuğundaki bir test sürücüsünün tepki ve deneyimlerinin yerini alamaz. Heiss’ın da ifade ettiği gibi, “Bizim için Popometre, istisnasız en önemli ayar cihazıdır.” En azından direksiyon ayarlamasının son adımında… Çünkü direksiyon geliştirmeden sonra uygulama bölümüne gelindiğinde, aslında her şey tamamen otomobilin sunduğu hisle ilgili.

Tabii ki bu aşamanın öncesinde ölçüm teknolojileri kullanılıyor. Koch, bu geliştirme sürecinin ilk %30’luk kısmının bilgisayar yardımıyla önceden yapıldığını sözlerine ekliyor. Orta vadede, geliştirme çalışmalarının yaklaşık %80’inin bilgisayar ortamında yapılması beklense de %20’lik kısım olan hassas ayar ya da “ideal direksiyon hissinin sırrı” için AR-GE mühendislerinin deneyimi daima önem taşıyacak. Çünkü Koch’a göre, bilgisayarlar bu görevleri insanlardan devralabilecek kapasiteye henüz ulaşmadı.

KONFOR VE GÜVENLİK ZİRVEDE: ÇEKME/SAVRULMA TELAFİSİ
BMW olarak, hassas şekilde ayarlanmış bir direksiyon sisteminin en güvenli sistem olduğuna inanıyoruz. Güvenlik açısından asla taviz vermiyor, bir yandan da sürekli olarak konforu artırmanın yollarını araştırıyoruz. BMW’nin direksiyon özelliklerinden bir diğeri olan çekme-savrulma telafisi de bu şekilde ortaya çıktı. Koch, çekme/savrulma telafisini şu örnekle açıklıyor: “Şeritler yağmur suyunun akmasını sağlamak gibi nedenlerle genellikle bir tarafa doğru eğimli olurlar. Sürücüler düz şekilde ilerlerken yolun kenarına çıkmamak için bu eğimi sürekli olarak telafi etmek zorundadır. Bu kuvvetin uzun süre korunması gerekli olabilir, bu da yorucu bir süreçtir ancak sistem, sürücünün düz şekilde ilerlemeye devam etmek istediğini algılar ve direksiyon desteği daha fazla güç sağlar. Sürücülerin yine de gücü bir miktar telafi etmeleri gerekse de uygulanması gereken kuvvet azalır.

OTONOM BİR GELECEKTE BİZİ NELER BEKLİYOR?
Son derece gelişmiş elektrikli direksiyon sisteminin özellikleri gelecekteki tüm gelişmeler ve özellikle de otonom sürüş açısından kilit rol oynayacak. Elektrikli direksiyon sayesinde mühendisler bilgisayar sistemlerinin otomobili otonom olarak kullanmasını mümkün hale getirecek. Bu sistem, halihazırda park asistanı fonksiyonunda kullanılıyor.

Kablolu sürüş de bu alandaki gelişmelerden biri. Bu, sürücünün kullandığı donanımlar (direksiyon, fren ve gaz pedalı) ile otomobili kontrol eden sistemler arasında artık mekanik veya hidrolik bağlantıların bulunmadığı sistemler için kullanılan geniş kapsamlı bir terim. Direksiyon sistemi için kablo kumandalı direksiyon, direksiyon ile ön lastikler arasındaki bağlantının tamamen elektronik olduğu anlamına geliyor. Elektrikli direksiyon dişlisi, güç desteğini devralmanın yanı sıra direksiyondan gelen sinyallere göre aksları bağımsız olarak hareket ettiriyor.

Kablo kumandalı direksiyonun en büyük avantajı, tekerleklerin ve direksiyonun birbirinden bağımsız olarak dönebilmesi. Bu, otonom sürüş için de önemli bir özellik, çünkü bu durumda artık direksiyonun dönmesine gerek kalmıyor, tıpkı park asistanında olduğu gibi. Fakat bir hata oluşması durumunda mekanik bir bağlantı olmasa bile sürücünün otomobili kontrol edebilmesi gerektiğinden tüm bunların önündeki, aşılması gereken en büyük zorluk, güvenlik sistemleri oluyor.

Otomobilin düz şekilde ilerlemesini sağlamak aslında büyük bir sorun yaratmamalı gibi gözükse de, bu basit eylemin gerçekleşmesi için bir dizi süreç gerekli. Heiss şunları söylüyor: “Bahsettiğimiz şey, bilgisayar için oldukça zorlayıcı. Sürücü ise şeridin bir tarafa hafifçe eğimli olması gibi durumlarda şeritte kalmak için sezgisel olarak tepki vererek bunu telafi edebilir.” Bilgisayar ile sezgisellik, her zaman birbiriyle uyumlu kavramlar olmayabiliyor. Kısacası, teknisyenlerin sürüş için gerekli olan insan sezgisini bilgisayarlarda elde edebilmeleri için kat etmeleri gereken daha çok yol var.