Binek araçlarda hava yayı kullanan aktif süspansiyon sisteminin ve hava yayı katılık parametrelerinin sistem performansına etkisinin incelenmesi

Abstract

Süspansiyon sistemleri, araçta oluşan yoldan ve/veya araç üzerindeki elemanlardan kaynaklı titreşimleri izole etmek ve dinamik konforu artırmak için kullanılır. Süspansiyon sistemleri dinamik konforu etkilerken aynı zamanda araç yol tutuşunu da etkilemektedir ve bu etkiler bir biriyle zıt çalışmaktadır. Hava yayı, sönüm elemanı üzerine konumlandırılmış spiral yay yerine kauçuk bir gövde monte edilerek üretilir. Hava yaylarının mekanik yaylardan farkı, içerisindeki basınç değişimiyle yay katılığının değişmesidir. Bu nedenle süspansiyon sistemlerinde, sürüş konforu arttırırken, araç yol tutuşunun da bozulmaması için aktif ve yarı aktif kontrol imkânı sağlayan hava yayları günümüzde daha çok tercih edilmeye başlanılmıştır. Hava yayları genellikle tren, ağır yük taşıtları ve üst sınıf binek araçlarda kullanılmaktadır. Bu çalışmada, binek araçlarda kullanılan hava yaylı pasif ve aktif süspansiyon sistemleri ve bunların sistem performansına etkisi incelenmiştir. Deneylerle hava yayının yay katılığı elde edilmiştir. Deneylerden elde edilen yay katılığı kullanılarak MATLAB programı ve MATLAB'ın altında çalışan Simulink kullanılarak çeyrek, yarım ve tam taşıt modelleri oluşturulmuştur. Bu modellere farklı giriş sinyalleri uygulanarak çıkıştaki düşey şase yer değiştirmeleri ve frekans cevapları incelenmiştir. Çalışmada aktif süspansiyon sisteminin kontrolcüsü olarak PID kontrol yöntemi uygulanmıştır.

Suspension systems are used in order to insulate the vibrations which are occurred during the travel on the roads and/or because of the different parts of the car, furthermore to improve the dynamic comfort. While the suspension systems are effecting the dynamic comfort, they also effect the stability of the car and these effects are working oppositely to each other. Air spring is produced by locating a rubber body on the amortization element rather than locating a spiral spring. The difference of the air springs from the mechanical springs is that, by the changing of the pressure inside, the strength of the spring changes as well. Thus, nowadays air springs are more preferred because while they are improving the driving comfort, they have also ability to control actively and semi-actively in order not to reduce the stability. Air springs are used generally in trains, heavy goods vehicles and passenger cars. In this study, passive and active suspension systems that are used in passenger vehicles and their effects on the system performance has been examined. By experiments, the strength of the air spring has been obtained/calculated. This air spring strength, which has been obtained by the experiments, is used to create quarter, semi and full vehicle models by using MATLAB and sub-system of MATLAB: Simulink. Different start signals are applied to these models to analyze the outputs of vertical chassis translocations and frequency responses. In the study LQR and PID control methods have been used as active suspension systems controller.