Şasi (otomotiv)

Aynı zamanda şasi olarak da bilinen araç şasisi bir organizmanın iskeleti gibi motorlu taşıtın ona bağlı tüm diğer parçalarını taşıyan ana destek yapısıdır.

1930'lara kadar neredeyse her arabanın gövdesinden ayrı bir yapısal şasisi vardı. Bu yapı tasarımı çerçeve üstü gövde olarak bilinir. 1960'lara gelindiğinde binek araçlarda yekpare yapı yaygınlaştı ve binek otomobiller için yekpare gövde eğilimi sonraki on yıllar boyunca devam etti^[1] Neredeyse tüm kamyonlar, otobüsler ve çoğu kamyonet şasileri olarak ayrı bir çerçeve kullanmaya devam etmektedir.

Araç gövdesi, tekerlekler, motor ve şanzıman gibi parçalar aracın yükünü taşıyan şasiye monte edilir. Motor, aktarma sistemi ve direksiyon kutusunun monte edildiği şasi yürür şasi olarak tanımlanır.

Modern otomobillerde ayrı bir şasi yer almaz, şasi ve gövdenin birleştiği monokok şasiler kullanılır.^[2] Arazi araçları ve kamyonlar gibi ağır vasıtalarda genellikle çelik bir çerçeveden oluşan ayrı bir şasi kullanımı devam etmektedir. Şasi herhangi bir kuvvete maruz kaldığı zaman onu karşılayabilecek direnci sağlaması gerekmektedir. Şasinin yapıldığı malzemelerin herhangi bir kuvvete maruz kaldığında şasi yapısının bozulmaması için dayanımlarının yüksek olması gerekmektedir. Günümüzde üretilen şasiler genel olarak alüminyum, çelik, karbon ve demir içeren malzemelerden yapılır. Bunun yanında, araçların verimli bir şekilde hareket edebilmeleri için, hafif malzemeler kullanılmaya çalışılır.

Günümüzde birçok araç üreticisi özellikle otomobil üreticileri, ürettikleri modelin sağlamlığından emin olmak için çeşitli testler yaparlar. Euro Ncap gibi bağımsız şirketler de şasilerin dayanıklılığını ortaya koymak için dayanıklılık testleri yapar.

Fonksiyonları[değiştir | kaynağı değiştir]

Bir motorlu taşıtta bir şasinin temel işlevleri şunlardır:^[3]

1. Aracın mekanik bileşenlerini ve gövdesini desteklemek için
2. Statik ve dinamik yüklerle gereksiz sapma veya bozulma olmadan başa çıkmak için.

Bunlar şunları içerir:

• Gövde, yolcu ve yüklerin ağırlığı.
• Engebeli yüzeylerin üzerinden geçerek iletilen dikey ve burulma kuvvetleri.
• Yol koşullarından, yan rüzgardan ve aracın yönlendirilmesinden kaynaklanan enine yanal kuvvetler.
• Motor ve şanzımandan gelen tork.
• Boylamasına çekme kuvvetleri, başlangıçtan ve hızlanmadan ve ayrıca frenlemeden kaynaklanan sıkıştırma kuvveti.
• Çarpışmalardan kaynaklanan ani darbe kuvvetleri.

Yapısına göre şasi çeşitleri:

• Merdiven tipi şasi: Günlük yaşamda sıkça görebileceğimiz pick-up tarzı araçlarda kullanılır.
• X tipi şasi: Adından anlaşılacağı üzere x şeklindedir. Bu tip şasiler genelde hafif olurlar.
• Ofset çerçeve
• Çapraz eleman çerçeveli ofset
• Çevre Çerçevesi

Temel olarak şasi 5 kategoride incelenebilir:^[4]

1. Paralel kollu şasi: Genellikle tır, otobüs gibi ağır vasıta araçlarda kullanılan şasi tipidir.
2. Merdiven tipi şasi: Günlük yaşamda sıkça görebileceğimiz pick-up tarzı araçlarda kullanılır.
3. X tipi şasi: Adından anlaşılacağı üzere x şeklindedir. Bu tip şasiler genelde hafif olurlar.
4. Tek kollu platform tipi şasi: Otomobillerde sıkça tercih edilen bir şasi çeşididir.
5. Çatal kollu şasi: Kullanımı açısından avantajlıdır. Otomobillerde, ön tarafa doğru uzanan çıkıntılar vardır. Bunlar genelde motor ve motor elemanlarını taşımak için tasarlanır.

Şasi profilleri[değiştir | kaynağı değiştir]

Genellikle araç şasisi yapımı için karbon çelik; veya daha hafif yapı oluşturmak için alüminyum alaşımı malzemeler kullanılır. Ayrı bir şasi olması durumunda, çerçeve "profiller" veya "kirişler" olarak adlandırılan yapısal eleman 'dan oluşur. Bunlar normalde çelik sac plakadan katlanıp, yuvarlanarak veya preslenerek yapılan çelik "kanal" bölümlerinden yapılır.

Bunlar için üç ana tasarım vardır. Malzeme iki kez katlanırsa, C şeklinde veya şapka şeklinde (U şeklinde) açık-uçlu kesit oluşur. "Kutulu" çerçeveler profiller kaynaklanarak veya önceden yapılmış metal boru kullanılarak kapatılan şasi profillerini kapsar.

C-şekil

Yassı bir çelik parçası (genellikle 1/8" ila 3/16" arasında değişen ancak bazı ağır hizmet kamyonlarında 1/2" veya daha fazla^[5][6]) alınır ve her iki tarafı da aracın uzunluğu boyunca C şeklinde bir kiriş oluşturur.

Şapka

Şapka çerçeveler "U" harfine benzer veya sağ tarafı yukarı bakacak şekilde ya da açık taraf aşağı bakacak şekilde ters çevrilebilir. Zayıflık ve paslanma eğilimi nedeniyle yaygın olarak kullanılmazlar. Ancak 1936–1954 Chevrolet arabalarında ve bazı Studebaker larda bulunurlar.

Bir süreliğine bırakılmış olan şapka çerçeve, şirketler onu tek parça arabaların altına kaynak yapmaya başladıklarında ve etkili bir şekilde kutulu bir çerçeve oluşturduklarında yeniden popüler oldu.

Kutulu

Başlangıçta kutulu şaseler, dikdörtgen profil yapmak için iki eşleşen C profilin birbirine kaynaklanmasıyla yapılmıştır. Ancak, modern teknikler çelik parçasının dört tarafa bükülmesi ve ardından her iki ucun birleştiği yerde kaynaklanması açısından C profil yapmaya benzer bir işlem kullanır.

1960'larda geleneksel Amerikan arabalarının kutulu şasileri, dikişin aşağısındaki birçok yerde nokta kaynakla yapılmıştır; NASCAR "stok arabası" kutu ek mukavemeti için uçtan uca sürekli kaynaklandı.

Tasarım özellikleri[değiştir | kaynağı değiştir]

İlk bakışta metalden yapılmış basit bir şekil olarak görünürken şaseler büyük miktarda stresle karşılaşır ve buna göre inşa edilir. Ele alınan ilk sorun, "kiriş yüksekliği" veya bir çerçevenin dikey kenarının yüksekliğidir. Şase ne kadar uzunsa, şasenin üstüne kuvvet uygulandığında dikey esnemeye o kadar iyi direnebilir. Yarı kamyonlar 'ın sadece daha kalın olmak yerine diğer araçlardan daha uzun çerçeve profillerine sahip olmasının nedeni budur.

Görünüş, sürüş kalitesi ve yol tutuşu tüketiciler için daha önemli oldukça, şasilere yeni şekiller eklendi. Bunlardan en görünür olanları kemerler ve kick-up'lardır.

Her iki aks üzerinde düz gitmek yerine, kemerli çerçeveler daha alçakta dururlar - akslarıyla kabaca aynı hizadadır - ve aksların üzerinde yukarı doğru eğilir ve ardından tamponun yerleştirilmesi için diğer tarafa geri döner.

Kick-up'lar, diğer tarafta aşağı kıvrılmadan aynı şeyi yapar ve ön uçlarda daha yaygındır.

Diğer bir özellik ise, bir aracın kabininin önünde dikey veya yatay olarak daralan konik profillerdir. Bu, ağırlıktan tasarruf etmek ve aracın ön tarafı arka taraf kadar çok yük taşımadığından motor için alanı biraz artırmak için çoğunlukla kamyonlarda kullanılır.

Tasarım geliştirmeleri, aynı şase profilinde birden fazla şekil kullanan şaseleri içerir. Örneğin, bazı kamyonetlerin kabinin önünde kutulu bir şasesi, kabinin altında daha kısa, daha dar profilleri ve yatağın altında normal C-profilleri vardır.

Çevre şaselerinde, profillerin önden merkeze ve merkezden arkaya bağlandığı alanlar normal şaselere göre zayıftır bu nedenle bu bölüm kutu içine alınarak "tork kutuları" yapılır.

Türleri[değiştir | kaynağı değiştir]

Tam gövde altı şasiler[değiştir | kaynağı değiştir]

Merdiven şasi[değiştir | kaynağı değiştir]

Bir merdivene benzerliği ile adlandırılan merdiven şasi, en eski, en basit ve en sık kullanılan alt gövde, ayrı şasi/şasi tasarımlarından biridir. Aracın uzunluğu boyunca uzanan ve birkaç enine çapraz bağlantıyla birbirine bağlanan iki simetrik kiriş, profil veya kanaldan oluşur. Başlangıçta hemen hemen tüm araçlarda görülen merdiven şasi, çevre şasileri ve birleştirilmiş gövde yapısı lehine arabalarda aşamalı olarak kaldırıldı. Artık daha çok büyük kamyonlarda görülüyor. Bu tasarım, önden arkaya kesintisiz profilleri nedeniyle iyi kiriş direnci sunar, ancak basit, dikey traversler kullanılıyorsa burulmaya veya bükülmeye karşı zayıf direnç sağlar. Aracın toplam yüksekliği, taban tavası şasinin içinde değil de üzerinde oturması nedeniyle daha büyük olur.

Omurga borusu[değiştir | kaynağı değiştir]

Omurga şasi, şasi üzerinde gövde tasarımına benzeyen şasili bir otomotiv konstrüksiyon türüdür. İki uzunlamasına, paralel çerçeve profiline sahip nispeten düz, merdiven benzeri bir yapı yerine, güç aktarma organını taşıyan ve ön ve arkayı birbirine bağlayan tek bir merkezi, güçlü boru şeklindeki süspansiyon bağlantı yapıları olan omurgadan (genellikle enine kesitte dikdörtgen) oluşur. Omurga sık sık yukarı doğru ve çoğunlukla aracın tabanının 'yukarısına çekilse de, gövde yine de bu yapının üzerine veya üstüne (bazen ikiye katlanır) yukarıdan yerleştirilir.

X şasi[değiştir | kaynağı değiştir]

Bu, 1950'lerin sonlarında ve 1960'ların başlarında tam boyutlu Amerikan modellerinde General Motors için kullanılan, motorun yanındaki profillerin yolcu kompartımanından geçerken göründüğü, her biri aracın diğer ucuna aracın en arkasındaki traverse kadar devam eden tasarımdır. Şanzıman ve kardan mili tümseklerinin boyutundaki artıştan bağımsız olarak araçların toplam yüksekliğini azaltmak için özel olarak seçildi çünkü her sıranın aynı zamanda şasi profillerini de kaplaması gerekiyordu. Çeşitli modellerde diferansiyel, aks ve çerçeve arasındaki alışılmış çubuk tarafından değil, şasinin traversine menteşelenmiş bir salıncak kemiğindeki bir yuvaya bağlanan diferansiyelin üzerindeki bir bilyeli mafsal ile yerleştirilmişti.

X-çerçevesinin önceki tasarımlara göre geliştirildiği iddia edildi ancak yan korkuluklardan yoksundu ve bu nedenle yeterli yan darbe ve çarpışma koruması sağlamadı.^[7] Bu tasarım, çevre çerçeveleri ile değiştirildi.

Çevre çerçevesi[değiştir | kaynağı değiştir]

Merdiven şasiye benzer, ancak çerçeve profillerin orta bölümleri, ön ve arka profillerin dış tarafında, yolcu ayak boşluklarının etrafından, külbütör ve eşik panellerinin içine yerleştirilmiştir. Bu, zeminin, özellikle yolcu ayak boşluklarının alçaltılmasına olanak tanıdı, yolcuların oturma yüksekliğini düşürdü ve böylece hem tavan çizgisi hem de toplam araç yüksekliğini ve ağırlık merkezini azaltarak binek araçlarda araç hakimiyetini ve yol tutuşunu artırdı.

Bu, Birleşik Devletler'deki karoser üstü otomobiller için yaygın tasarım haline geldi ancak unibody popülerlik kazanana kadar dünyanın geri kalanında değil. Örneğin Hudson bu yapıyı 1948'de 3. nesil Commodore modelleri üzerinde tanıttı. Bu şasi türü, pahalı yapısal değişiklikler olmadan satışları artırmak için 1950'lerde piyasaya sürülen arabaların yıllık model değişiklikleri’ ne ve daha alçak arabalara bir süreliğine izin verdi. 2011'de kullanımdan kaldırılan Ford Panther platformu, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki son çevre çerçevesi binek otomobil platformlarından biriydi.^[8] Bununla birlikte, dördüncü ila yedinci nesil Chevrolet Corvette, kapak olarak işlev gören bir iç iskeletle entegre edilmiş bir çevre çerçevesi kullandı.

Alçaltılmış bir tavana ek olarak çevre çerçevesi, istendiğinde daha düşük oturma pozisyonlarına izin verir ve bir yandan çarpışmada daha iyi güvenlik sunar. Ancak önden merkeze ve merkezden arkaya geçiş alanları kiriş ve burulma direncini azalttığından tork kutuları ve yumuşak süspansiyon ayarlarıyla birlikte kullanılır bu yüzden tasarımda sertlik yoktur.

Platform çerçevesi[değiştir | kaynağı değiştir]

Bu, yolcu bölmesi zemininin ve bazen de bagaj bölmesinin tabanının, mukavemet ve sağlamlık için yük taşıyıcı parçalar olarak şasiyle birleştirildiği çevre çerçevesinin veya omurga şasinin değiştirilmesidir. Bileşenleri birleştirmek için kullanılan sac metal 'in ona mukavemet kazandırmak için preslenmiş ve delikli olması gerekir.

Platform şasisi birkaç başarılı Avrupa otomobilinde kullanıldı. Bunlardan en bilineni, üzerine tava üstü gövde konstrüksiyonu adı verilen Volkswagen Beetle 'dir. Bir başka Alman örneği de 1950'ler ve 1960'ların Mercedes-Benz "Ponton" otomobilleridir,^[9] İngilizce reklamlarda "şasi tabanı" olarak adlandırılmıştır. Sekiz milyondan fazla üretilen Fransız Renault 4 da bir platform çerçevesi kullandı. Citroen 2CV nin çerçevesi, gövdesinin altındaki bir platform şasisinin çok minimal bir yorumunu kullandı.

VW Beetle "platform çerçeve" şasi

Renault 4 "platform çerçeve" şasi

Volkswagen şasi tasarımının büyük ölçüde güçlü bir omurgaya dayandığı yerlerde, Renault tasarımı tipik bir çevre çerçevesine çok daha yakındır.

Kaynakça[değiştir | kaynağı değiştir]