DİFERANSİYELLER
ve
DAĞITICI DİŞLİ
KUTULARI
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
1
DİFERANSİYELLER
Otomobilin tahrik edilen aksının viraj içinde kalan tekeri bir virajı ri yarıçapı ile
dönerken viraj dışındaki tekerleği ra yarıçapında döner. Bu sırada viraj içindeki
tekerlek si mesafesini alırken, viraj dışındaki sa yolunu kat eder. Tekerlek millerinin
zaman dilimi içindeki devir sayıları ni ve na farklı olurken, millerin ilettikleri tahrik
moment yaklaşık aynıdır.
Resim : Araçta viraj içi ve dışındaki
tekerleklerin kat ettikleri mesafeler
Klasik yapı tarzındaki diferansiyellerin görevi virajda tahrik tekerleklerinin devir
sayılarını farklı kılarken, tekerleklerin yaklaşık aynı döndürme momenti ile
tahriklerini sağlamaktır.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
2
.
.
Resim : Diferansiyel tipleri
Büyük iç sürtünmeli diferansiyeller ,eğer tahrik tekerlekleri arasında büyük bir devir
sayısı farkı mevcut ise, otomatik olarak devreye giren kendinden kilitleme etkisine
sahiptir.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
3
Diferansiyellerin Yapısı ve Çalışma Şekli
.
a
b
a
1
d
3
4
4
5
5
c
2
.
Resim : Konik dişlili diferansiyel a) Model b) Şematik gösterimi c) Standart kompakt
vaziyette yataklanmış konik dengeleme dişlili diferansiyel d) Kesit resmi
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
4
Konik Dengeleme Dişlili Diferansiyelin Çalışma Şekli
Dengeleme dişlisi, diferansiyel kovanındaki Md = F.r0 döndürme momentini tekerlek
dişlilerine aktarır..
Resim : Diferansiyelde tahrik momenti iletimi
Kuvvet akışı ise, pinyon dişliden gelerek, ayna dişli , diferansiyel kovanı, dengeleme
dişli aksları, dengeleme dişli çarkları üzerinden ve buradan dağılarak eşit şekilde
(F/2) aks dişlilerine ve oradan tekerleklere akar.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
5
Aracın doğrusal hareketi esnasında dengeleme dişlileri ve aks dişlileri
arasındaki hareket akışını anlamak için, aks dişlilerinin taksimat dairelerinden
kesildiklerini ve kremayer dişli şeklinde açıldıklarını hayal edelim.
b
a
d
c
.
Resim : a…c) Diferansiyelde doğrusal harekette devir sayısı ilişkisi
d) Doğrusal harekette çevresel kuvvetin aks dişlilerine dağılımı
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
6
Aracın virajdaki hareketinde Viraj dışındaki ve içindeki tekerleklerin dönme
hızları (nr  nl) birbirine eşit değildir. Bunun sonucu olarak dengeleme dişli çarkları
kendi eksenleri etrafında bir dönme hareketi yaparlar (nA  0).
Resim : Virajda nA devir sayısı
Diferansiyel kovanı içindeki
dengeleme ve aks dişlileri
devir sayıları arasında
genel olarak geçerli olan
ilişki:
2.nK  nl  nr
ve Örnek:
→
nK 
nl  nr
2
2.nK
=
nr
+
nl
Doğrusal Harekette........................2. 500 D/d = 500 D/d + 500 D/d
Virajda............................................2. 500 D/d = 400 D/d + 600 D/d
Bir tekerleğin çamura saplanması
veya patinajı halinde......................2. 100 D/d =
0 D/d + 200 D/d
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
7
Resim : Otomobil diferansiyeli (Motor momenti Mdmax=180 Nm, n=2900 D/d)
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
8
Resim : Bir kamyona ait ön kademeli diferansiyel (Motor momenti
Mdmax= 700 Nm, n = 1600 D/d)
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
9
Düz Dengeleme Dişli Çarklı Diferansiyelin Yapısı
Bu diferansiyeller dengeleme dişlisi olarak düz alın dişlilere sahiptir. Çalışma
şekli konik dişlili diferansiyelde olduğu gibidir. Alın dişliler diferansiyel sepeti
içinde yataklanmıştır. Bunlar çift olarak birbirleri ile temas halinde olurken, her
birisi bir aks dişlisi ile de temas halindedir. Doğrusal harekette, her iki aks dişlisi
aynı devir sayısı ile dönecek şekilde dengeleme dişlileri birbirini kilitler. Virajda,
dengeleme dişlileri karşılıklı dönmek suretiyle dengelemeyi sağlarlar
Pinyon dişli
Ayna dişli
Aks
dişlisi
Aks dişlisi
Dengeleme
dişlisi
Dengeleme
dişlisi
Resim : Düz dengeleme
dişli çarklı diferansiyel
Diferansiyel sepeti
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
10
Diferansiyellerde Kilitleme
Diferansiyel dengeleme kutusu üzerinden döndürme momentinin tahrik tekerleklerine
dağıtılmasında, tahrik tekerleklerinin birisi ile yol arasındaki en küçük sürtünmenin
mümkün olduğu tekerlekte büyük döndürme momenti etkili olamaz.
•
Bu nedenle, bir tekerlek yumuşak zemin üzerinde kayarken, diğeri sert bir
zeminde dönmeden durursa, diferansiyel çalışma şekli dezavantajlı
olmaktadır. Dengeleme etkisi nedeniyle kayan tekerlek ayna dişlinin 2 katı
devirle dönerek yumuşak zemini deşer ve araç olduğu yere saplanır kalır.
•
Kirli, kaygan veya buzlu bir zemin üzerinde tahrik tekerleğinin patinaj
yapması (kayması) halinde kalkış mümkün değildir. El freninin kısa bir süre
için çekili tutulması bu durumda yardımcı olabilir.
•
Çukurlu, mıcırla kaplı ve dar virajlarda da diferansiyel dengeleme etkisi aynı
şekilde hoş olmayan şekilde tesir eder.
Dengeleme etkisi kilitli diferansiyellerle bu dezavantajlı durumdan kaçınmak
mümkündür.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
11
İç Sürtünme Yoluyla Tahrik Kuvvetinin Artırılması :
Dengeleme dişlilerinin kendi eksenleri etrafında dönmek suretiyle yaptıkları hareket
iç sürtünme yoluyla zorlaştırılması ile tahrik tekerleklerinden daha fazla tahrik
kuvveti elde edilmesi mümkündür. Bu yolla kuvvetli zemindeki tekerleğin zayıf
zemindekine göre belirlenen tahrik kuvveti % 20 oranında arttırılabilir
Dengeleme dişlisinin yataklandığı mil etrafında dönüşünü zorlaştıralım. Dengeleme
dişlisinin bu zor dönüşü bir sürtünme kuvveti FR ‘ye karşılık gelir ki, bu değer geri
kalan aks dişlisinin çevresel kuvvetine eklenirken, önde giden aks dişlisininkinden
çıkartılır.
.
Eğer tahrik tekerlekleri herhangi bir nedenden dolayı
farklı devir sayılarında hızla dönerlerse, düşük hızlı
tekerleğe diğer hızlı dönen tekerleğe oranla daha büyük
bir döndürme momenti yani itme kuvveti etkir. Düşük iç
sürtünmeli diferansiyellerde bu fark pek bir anlam ifade
etmez. Kilitleme Değeri S:
F
Geri kalan tekerlekteki
 FR
döndürme momenti
ssssssssss
sssssssssssss
2

S
F
Hızlı giden tekerlekteki
 FR
döndürme momenti
2
Resim
: Devir sayılarının farklı olması durumunda aks dişlilerindeki farklı çevresel kuvvetler
.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
12
Örnek :
Tahrik tekerlerinden sağdaki buzlanmış bir zemin üzerinde (HR =0,1) ve diğeri normal
zeminde (HL=0,5) ve tahrik aksı yükü 5000 N olan bir otomobil kaymasız (yani
tekerleklerinden birisi kayma - patinaj yapmadan) doğrusal olarak hangi itme kuvveti
ile hareket edebilir ?
Sağ tekerlekte mümkün olan en üst tahrik kuvveti
FRr= FN. HR =2500 N.0,1=250 N.
Doğrusal harekette diferansiyel dengeleme dişlileri kendi eksenleri etrafında
dönmeksizin, aks dişlilerini sadece sürükledikleri için, döndürme momentini
aks dişlilerine eşit şekilde iletirler: Sol tekerlek de aynı şekilde 250 N kuvvet ile
tahrik edilir.
Bu durumda toplam maximal mümkün olan itme kuvveti yalnızca 500 N.
Tahrik tekerleklerinin farklı zeminlerde olma durumunda, tekerlekleri patinaj
yapmadan bir aracın tahrik edilebileceği döndürme momenti, kötü zeminde
olan tekerleğin iletebileceği momentin iki katı değerinde bir momenttir.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
13
Örnek :
Yukarıdaki örnekte verilen otomobilin sağ tekerleği buzlu zemin üzerinde patinaja
başladığında (kayma durumu G=0,08) araç kalkışta hangi tahrik kuvveti değerine
ulaşabilir?
Sol tekerlek gene normal zemin (H = 0,5) üzerinde bulunmaktadır.
Diferansiyel kilitleme değeri S = 1,2.
Hızlı dönen sağ tekerin tahrik kuvveti: FRR= FN. G =2500 N. 0,08 = 200 N.
Kilitleme Değeri
S
FR
geri kalan
FR
acele eden

FRL
FRR
üzerinden
FRL= FRR.S = 200 N . 1,2 = 240 N
ve toplam tahrik kuvveti FRR + FRL = 440 N.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
14
Dişli Kavrama Yardımıyla Kilitleme
En basit diferansiyel kilidi el veya ayak manivela kolu yardımıyla ileri sürülen bir dişli
kavramadan oluşmaktadır . Kilitlenmiş durumda aks mili ile diferansiyel gövdesi
bağlanmaktadır. Bu sayede dengeleme gerçekleşmez. Dengeleme kilidine gerek
duyulmadığı anda hemen çözülmelidir. Aksi halde, aks tahrikinde aşırı gerilme ve
zorlanmalar, gereksiz lastik aşıntıları meydana gelir, araç virajda savrulur. Yüksek
hızlı araçlar için bu tarz bir diferansiyel kilidi uygun değildir. Ancak, askeri araçlarda,
ağır kamyonlarda, arazi araçlarında ve traktörlerde kullanılmaktadır
.
Ayna dişli
Aks dişlisi
Dengeleme dişlisi
Dengeleme dişlisi ekseni
Diferansiyel sepeti
Kilitleme çatalı kanalı
Dengeleme kilidi
(Dişli kavrama)
Aks dişlisi
Dengeleme dişlisi
.
.
Resim : Dişli kavrama ile dengeleme kilidi olan diferansiyel (El ile kilitlemeli diferansiyel)
.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
15
Dişili sürgülü kilit
Dişili sürgülü kilit
Kumanda
koluna
Kumanda
koluna
Resim: Form bağlı kilitli diferansiyel (Prensip)
Sürtünme
diskleri
Resim: Kuvvet bağlı kilitli
diferansiyel
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
16
Otomatik Kilitlemeli Diferansiyeller
Otomatik kilitlemeli diferansiyeller esas itibariyle diferansiyel sepeti içerisindeki
dengeleme dişlilerinin kendi eksenleri etrafında aşırı devirle dönmelerinin veya aks
dişlileri arasında oluşan devir sayısı farkının sınırlandırılması veya zorlaştırılması
esasınsa dayanır
Normal Diferansiyel
Ön Gerilmeli Kilitlemeli
MRL
MRR
MRL
MRR
MRL
nRL
nRR
nRL
nRR
nRL
MRL  MRR
MKilit
Moment Kilitlemeli
nRL
MRL  MRR  a.(MLR  MRR)
nRR
MKilit
nRL-nRR
MKilit
MRR
MRL
MRR
nRR
nRL
nRR
MRL  MRR  MKilit
MKilit
nRL-nRR
MKilit
MRR+ MRL
MKilit
MRL  MRR  b.(nLR  nRR)
MKilit
nRL-nRR
MKilit
MRR+ MRL
Viskoz Sürtünmeli
nRL-nRR
MKilit
MRR+ MRL
MRR+ MRL
.
. Tablo : Normal diferansiyele göre kilitlemeli diferansiyellerin karşılaştırılması
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
17
1. Kayıcı Taşlarla Kilitleme
Bu diferansiyel arazi koşullarında ve kötü yol şartlarında ve hatta normal trafikte
kullanılacak olan arazi araçları için uygundur. Kayıcı taşlara sahip olan bir silindirik
kafes, dış bilezik ve iç bilezikten meydana gelmektedir. Silindirik kafes ayna dişliye
perçinlenmiştir. Dış ve iç bileziklerden her biri bir tahrik aksı miline bağlanmıştır. Dış
bilezik iç bileziğe oranla daha fazla eğrisel profile sahiptir.
.
Dış bilezik
Tahrik eden
pinyon dişli
Kayıcı taşlar
İç bilezik
Ayna dişli
Yuvarlanan kafes
Resim : Kayıcı taşlı otomatik kilitlemeli diferansiyel parçaları
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
18
.
Dönen kafes
(tahrik eden)
Kilitleyen
kayıcı taşlar
.
İç bilezik
(tahrik edilen)
Dış bilezik
(tahrik edilen)
Resim : Sıkışan kayıcı taşlarla eş devirli tahrik
Dış ve iç bileziğin eğri tepeleri arasına üç veya dört kayıcı taş sıkıştığı için, düz
yolda dış ve iç bilezik, masuralı kafesin kayıcı taşları ile eşit bir şekilde beraber
harekete zorlanır.
Virajdaki harekette kayıcı taşlar bilezik eğrilerine uygun olarak kafes içinde radyal
yönde hareket ederek dış ve iç bilezik arasında farklı devir sayılarına izin verirler.
Dengeleme esnasında kayıcı taşlar devir sayısı artan bileziğe yaslanırlar.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
19
2. Viskoz Kilitlemeli Diferansiyel
Bu diferansiyelde iç ve dış lameller birbirine sürtmeden yüksek viskoziteli
silikon esaslı bir sıvı ile doldurulmuş bir gövde içinde her iki milin veya bir milin
üzerinde dönmeye karşı sabitlenmiş olarak oturmaktadır. Miller arasında devir
sayısı farkına hassas olan bu kilitlemeli diferansiyelde iletilen tahrik
momentinden bağımsız, sadece devir sayısı farkı ile büyüyen bir kilitleme etkisi
.mevcuttur
Viskoz kavrama
İç lameller
Dış lameller
.
Resim : Viskoz kilitlemeli diferansiyel ve viskoz kavramanın iç yapısı
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
20
Devir Sayısı Farkına Duyarlı Viskoz Kavramalı Diferansiyel Uygulamaları
TV = Viskoz
Moment
TE = Akslara
uygulanan
moment
Yavaş
Aks - Gövde arası
Hızlı
TV = Viskoz
Moment
TE = Akslara
uygulanan
moment
.
. Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
21
Yavaş
Devir Sayısı Farkına Duyarlı Viskoz Kavramalı Diferansiyel Uygulamaları
TV = Viskoz
Moment
B
TE = Akslara
Uygulanan
moment
Aks - Gövde arası
Yavaş
Aks – Aks arası
Hızlı
TV = Viskoz
Moment
TE = Akslara
uygulanan
moment
.
. Sefa KURALAY
Prof. Dr. N.
Yavaş
Hızlı
22
3. Lamelli Kavramalı Otomatik Kilitlemeli Diferansiyel
Yalnız arazi araçlarında değil, hızlı otomobiller, spor ve yarış araçları da otomatik
kilitlemeli diferansiyellerle donatılmıştır.
Bu sayede kötü ve kaygan yollarda emniyetli bir şekilde hareket ettikleri gibi, viraj
hareketleri de daha düzgün hale gelmektedir.
•
•
•
•
Normal diferansiyelin kullanıldığı bir aracın virajda yüksek hareketi
sırasında dış tekerlek kuvvetli bir şekilde yüklenirken, viraj içindeki
tekerlek yükü aynı oranda azalır.
Bu durumda kuvvetli olarak yüklenmiş dış tekerlek klasik diferansiyel
çalışma şekli nedeniyle kapasitesinin altında tahrik edilmektedir ve daha
az yüklü olan iç tekerlek kaymaya başlar.
Böylece toplam tahrik kuvveti bir şekilde azalır ve araç viraj emniyetini
kaybeder.
Hızın düşmesi ile iç tekerleğin tekrar yola tutunması gerçekleştiğinde
darbeli olarak frenlenir, viraj dışındaki tekerlek ani olarak ivmelenir ve
araç savrulmaya başlar.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
23
Sürtünme lamelli otomatik kilitlemeli bir diferansiyel tahrik momentinin bir
kısmını lamelleri kavramalar üzerinden ileterek devir sayısı dengelemesine
has olan bu dezavantajlı durumu ortadan kaldırır. Tahrik momentinin bu
kısmı aynı zamanda tekerleklerden birinin kayması halinde diğer tahrik
tekerleğine tahsis edilir.
Resim : Sürtünme lamelli otomatik kilitlemeli diferansiyel
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
24
Dengeleme
dişli ekseni
Eğik yüzey
Dış lamel
İç lamel
Kapak
Dayama diski
(Şim)
Dengeleme
dişlisi
Diferansiyel
sepeti
Ayna dişli
Diyafram
Yay
Baskı
plakası
Aks konik
dişlisi
. Resim : ZF firmasına ait otomatik kilitlemeli diferansiyel (DL tipi)
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
25
4. Torsen Diferansiyelleri
Tip A ‘nın çalışma prensibi : Bu diferansiyeller lamelli kitleme sistemlerine sahip
.
(Audi Quattro Sport S1)
Düz alın
dişliler
Salyangoz dişli
çarkları
diferansiyellerin zamanla aşınıp,
kilitleme etkisinin zayıflaması
veya belirli bir değerden sonra
devreye girmesi gibi bir
dezavantajları yoktur. Döndürme
momentini hisseden bu
diferansiyeller, prensip olarak
sonsuz dişli tahrikinin
konstrüksiyon prensibini
kullanmaktadır : Sonsuz dişli,
sonsuz dişli çarkını tahrik
edebilir, fakat tersi mümkün
değildir.
Salyangoz
dişliler
Resim : Gleason Diferansiyeli veya
Torsen Diferansiyeli (Tip A)
Ayna dişli
,
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
26
Resim: Torsen diferansiyeli parçaları
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
27
Giriş
Çıkış 2
Sürtünme yüzeyleri
•Dişli sürtünmesi (% 30-60)
•Sürtünme balataları (% 5-40)
•Dişli pimleri (% 10-15)
Çıkış 1
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
•Dişli çark yanakları (% 15-20)
28
Tip B ‘nin çalışma şekli : Bu diferansiyelin temeli diferansiyel sepeti içerisinde düz
dengeleme ve aks dişlileri olan diferansiyeli temel almaktadır. Bu diferansiyelde
dengeleme dişlileri ve aks dişlileri helis dişli olarak yapılmıştır.
.
Dış dişli
(Ayna dişli)
Güç girişi
Helisel diş açılmış
paralel dengeleme dişlisi
Sağ tahrik
mili
Sol tahrik
mili
Resim : Torsen diferansiyeli Tip B
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
.
29
Giriş
Çıkış 2
Sürtünme yüzeyleri
•Dişli sürtünmesi (% 5)
Çıkış 1
•Sürtünme balataları (% 5-40)
•PG-Kovan yüzeyi (% 50-80)
•PG aksiyal yüzeyi (% 5-10)
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
30
Torsen Diferansiyeli Tip B ’nin sökülmüş olarak yapı elemanları görülmektedir.İki
aks dişlisi arasına yerleştirilmiş ön germe yay sistemiyle aks dişlilerinin kovana ön
germeli olarak sürtünmesi sağlanarak ön germeli kilitleme etkisi oluşturulmuştur.
.
Ön germe
düzeneği
Sürtünme bileziği
Aks dişlileri
Dengeleme
dişlileri
Diferansiyel
sepeti ve kapağı
.
Resim : Torsen diferansiyeli Tip B ‘nin parçaları
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
31
Dengeleme
dişlileri
Diferansiyel
sepeti
Konik fren
Konik aks dişlileri
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
Resim: Borg-Warner tipi devir
sayısı farkına duyarlı kilitli
diferansiyel
32
KİLİTLEMELİ DİFERANSİYEL DİNAMİĞİ
Ekstrem kuvvet bağıntıları altında tahrikin iyileştirilmesi için diferansiyel kilitleri
kullanılır. Kilitlemeli bir diferansiyelin etkime şekli prensip olarak resimde
verilmiştir. Tekerlekler arasındaki devir sayısı farkı, dengeleme konik dişlisinin
kendi ekseni etrafında dönmesiyle, arka aks dişlilerinin birbirlerine göre ters yönde
dönmesi
sayesinde dengelenir.
.
Lamelli kavrama
Dengeleme konik dişlisi
Arka aks tahrik mili
Tekerlek tahrik miline
kayabilir tarzda
yataklanmış konik
tahrik dişlisi
Diferansiyel kovanı
Ayna dişli
Dengeleme konik dişlisi
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
Dengelemenin kilitlenmesi için
arka aks tahrik millerinden bir
tanesi form bağımlı olarak
(kenetlemeli kaplin) irtibatlandırılır
veya her iki tahrik mili konik
dişlisinin diferansiyel kovanına
göre rölatif dönmeleri lamelli
kavramalar üzerinden sürtünme
yoluyla (kuvvet bağlı olarak)
engellenir
Resim : Mercedes 190 E 2.3 -16 ‘de
kullanılan sınırlı kaymalı kilitlemeli bir ZF
diferansiyelinin (DZ tipi) yapısı ve çalışma
tarzı.
33
Kilitleme değeri S, her iki tekerlekteki her bir tahrik momentinin farkının, toplamına
oranından bulunur.
S
MTahrik
M
.100 %
Tahrik
Kilitleme momenti tahrik momentlerinin farkına eşittir. Giriş tahrik momenti MA ,
diferansiyel çevrim oranı iD ve diferansiyel verimi D =0,95...0,97 dikkate alınırsa,
kilitleme momenti
MKilitleme 
S
.iD .D .M A [Nm ]
100
S, % olarak alınır.
Kayıp güç, kilitlemeye bağlı olarak, n D/d olarak tekerlekler arası devir sayısı farkı
alınarak
1
PKay ip  .MKilitleme .n
2
[Nm/s].
Moment dağılımı kilitleme değeri ile hesaplanabilir. Yüksek sürtünme katsayılı
tekerin moment oranı:
M,Yüksek 
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
S
 %50
2
34
Örneğin:
•
% 40 kilitleme değerinde pütürlü yol tarafındaki tekerleğe isabet eden
tahrik momentinin oranı
M,yüksek = 40/2 + 50 = % 70
(Moment dağılımı = % 70 : % 30).
•
El ile kilitlemeli (senkromeçli kavramaya sahip) bir diferansiyel için
kilitleme değeri % 100.
Bu durumda M,yüksek = % 100.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
35
Kilitlemenin Etkisi :
Diferansiyel kilitlemesinin devreye alınmasıyla tek tarafı kaygan zeminde olan
aracın tahrikin iyileştirilmesi en belirgin şekilde ortaya çıkar. Bunu tek tarafı
kaygan zeminde olan her iki akstan tahrik edilen (dört çeker) aracın
ivmelenmesinde arka aks enine kilitlemenin dominant etkisini göstermektedir.
Boyuna kilitleme burada çok az bir itme kuvveti getirmektedir.
Kilitlemesiz
AA tahrikli
Enine kilitlemesi % 30
AA tahrikli
Boyuna kilitlemeli
dört çeker
% 100 kilitlemeli
AA tahrikli
Boyuna kilitli dört
çeker ve AA-enine
kilitleme %100
İtme kuvveti
Tam kilitlenmiş her iki akstan tahrik (ÖA,AA ve boyuna kilitleme)
Resim : Tahrik tarzının ve kilitlemeli diferansiyelin tek tarafı kaygan zemin üzerindeki
(H=0,2/0,8) aracın itme kuvvetine etkisi. Arka aks diferansiyelinin % 100’luk
bir kilitlemesi en fazla avantajı sağlamaktadır.
Tahrik kuvveti
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
36
Kaygan taraf
Pütürlü taraf
Kilitl
AA t
Eni
AA t
B
dö
% 100 ki
AA tahri
Boyuna
çeker ve
kilitleme
İtm
Tahrik kuvvetleri ilişkisi, kilitlemeli diferansiyele sahip arka akstan tahrikli ayni yüke
.. sahip tekerleklerinden birisi kaygan zeminde (H = 0,2/0,8) olan araçta açıklanabilir.
Tahrik
Tahrik kuvveti
Kaygan taraf
Pütürlü taraf
Tahrik kuvveti
arzı
Tekerlek tutunuyor
Tekerlek tutunuyor
Savurma momenti yok
Resim : Sol ve sağ tekerleği farklı sürtünme katsayılı zeminde olan aracın elenmesindeki
tahrik kuvveti dağılımı. Sürücü tarafından gönderilen tahrik kuvveti arzı, kaygan
taraftaki tekerleğin kuvvet bağıntı potansiyelinin iki katından küçük.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
37
Kilitleme momenti yardımıyla, kaygan zemin üzerindeki tekerleğin fazlalık itme
kuvveti pütürlü zemin üzerindeki (H = 0,8) tekerleğe yönlendirilir. Kilitleme
momentinden elde edilen ilave teğetsel kuvvet MKilitleme/rdyn ile pütürlü taraftaki
tekerleğe
FAr   H0,2 .Fn  MKilitleme / rdy n
değerinde bir itme kuvveti nakledilir.
Tahrik kuvveti
Kaygan
taraf
H.0,8
Pütürlü taraf
Tekerleği patinaja götüren
kuvvet fazlası
MKilitleme/rdyn
Tahrik
kuvveti
arzı
Tekerlek
tutunuyor
Kilitleme momentinden
gelen ilave kuvvet
Tekerlek
tutunuyor
Küçük savurma momenti
Tekerlek
patinaj
yapıyor
Tekerlek
tutunuyor
Savurma momenti
Tahrik kuvveti
Yüksek kilitleme
Resim : Sol ve sağ tekerleği farklı sürtünme katsayılı zemindeki
aracın ivmelenmesi
momenti
sırasındaki tahrik kuvveti dağılımı.
Tahrik kuvveti arzı, kuvvet bağıntı
Kuvvet fazlası
potansiyeli, kilitleme momenti
ve savrulma stabilitesi arasındaki ilişkiler
Kuvvet fazlası
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
Tahrik
kuvveti
arzı
MKilitleme/rdyn
38
Tekerlek
tutunuyor
Tekerlek
tutunuyor
Küçük savurma momenti
Tekerlek
patinaj
yapıyor
tutunuyor
Savurma momenti
Tahrik kuvveti
Yüksek kilitleme
momenti
Kuvvet fazlası
Kuvvet fazlası
MKilitleme/rdyn
Tahrik
kuvveti
arzı
yapıyor
/ rdy n patinaj
 H0,8 .Fn
H0,2 .Fn  MKilitlemetutunuyor
Tekerlek patinaj
Tekerlek
Tekerlek
yapıyor
Savurma momenti
Tekerlek
patinaj
yapıyor
Büyük savurma momenti
instabil durum
.
Resim : Sol ve sağ tekerleği farklı sürtünme katsayılı zemindeki aracın ivmelenmesi
sırasındaki tahrik kuvveti dağılımı. Tahrik kuvveti arzı, kuvvet bağıntı
potansiyeli, kilitleme momenti ve savrulma stabilitesi arasındaki ilişkiler
Mamafih uygun yüksek değerdeki tahrik kuvveti arzında kilitleme momenti çok
yüksek, yani
 H0,2 .Fn  MKilitleme / rdy n   H0,8 .Fn
olursa, bu durumda her iki tekerlek de patinaj yapar ve araç instabil duruma girer.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
39
DAĞITICI DİŞLİ KUTULARI
Ön ve arka akstan tahrikli araçların arazide kullanılması daha uygundur. Bunlarda
ön ve arka aksın tahriki dağıtıcı bir dişli kutusu üzerinden olmaktadır. Normal vites
kutusunun arkasından devreye girer ve ön ve arka aks arasına monte edilir.
Resim : Dağıtıcı dişli
kutusunun kuvvet akış
düzeni.
1. Kavrama,
2 Vites kutusu,
3,5,7 Kardan milleri
(Mafsallı miller),
4 Dağıtıcı dişli kutusu,
6 Diferansiyelli arka aks
tahriki,
8 Diferansiyelli ön aks
tahriki
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
40
Dağıtıcı dişli kutusu temel olarak vites kutusu çıkış milinden alınan tahrik
momentini mafsallı miller üzerinden ön ve arka aks tahrik sistemlerine iletme
görevini yapar. Burada genelde ön aks tahriki devreye alınıp, çıkartılabilir
şekildedir.
Ön aks tahriki devreye girmiş ve ön ve arka aks devir sayıları dengelenen bir
dağıtıcı dişli kutusu, yalnızca ön aks tahriki devre dışı bırakılmış durumda devir
sayısı dengelemesi yapan dağıtıcı dişli kutusu birbirinden farklıdır.
1. Devir Sayısı Dengelemesiz Dağıtıcı Dişli Kutusu
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
Resim : Devir sayısı dengelemesiz dağıtıcı dişli kutusu
41
Ön aks tahrikinin devre dışı bırakılması durumunda ön mafsallı mil boşa döner.
•
Bu miller ön tekerlekler tarafından diferansiyel ve aks tahriki üzerinden
döndürülmektedir (Lüzumsuz güç kaybı).
•
Devreye alınmış bir ön aks tahrikinde her iki mafsallı mil dağıtıcı dişli kutusu
aracılığı ile sabit olarak birbirine bağlıdır.
•
Aynı devir sayısı ile döner ve ön ve arka aksa aynı tahrik momentini iletirler.
•
Viraj hareketinde gerekli devir sayısı dengelemesi lastik tekerleğin kayması
yardımı ile yapılır.
•
Virajda bu tarz dişli kutusunda ön aks tahrikinin mutlaka kapatılması gerekir.
Aksi halde tahrik tekerleklerine kadar hareket ileten iletim organları aşırı
zorlanır, lastik aşıntısı çok fazlalaşır ve direksiyon emniyeti olumsuz etkilenir.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
42
2. Devir Sayısı Dengelemeli Dağıtıcı Dişli Kutusu
Bu tip dişli kutuları virajda da dört tekerlekten tahrike imkan verir. Virajda ön ve arka
tekerlekler arasında oluşan devir sayısı farkını dengelerler. Devir sayısı dengelemesi
yapan dağıtıcı dişli kutuları simetrik olmayan diferansiyellerdir (Aks diferansiyellerinden
farklı olarak). Gelen momenti eşit olmayan şekilde millere yönlendirir. Bu dişli
kutularının diğer bir görevi gelen tahrik momentinin belirli bir konstrüktif oran dahilinde
millere nakletmektir.
A
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
B
43
Tahrik mili
Diferansiyel kilidi şalteri
Diferansiyel kilidi
kumanda kolu
Tahrik dişlisi
İçi boş mil
Merkezi diferansiyel
Homokinetik mafsal
Merkezi diferansiyel kilidi
Resim: Konik dişlili merkezi diferansiyel (Transfer kutusu) Audi Quattro
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
44
Döndürme Momenti Dağılımı
Normal vites kutusu çıkışından gelen tahrik momenti A noktasına F çevresel
kuvvet olarak iletilir. B ve C noktalarındaki her bir çevresel kuvvet F/2 (AC =
AB). Bunun sonucu
F
.r1
2
F
 .r2
2
arka aksa iletilen döndürme momenti
MdA 
ve ön aksa iletilen döndürme momenti
MdÖ
Moment iletim oranı :
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
MdA
MdÖ
F
.r1
r
 2  1
F
r2
.r2
2
45
Devir sayısı dengeleme fonksiyonunun
kapatılması :
1. Her iki akstan tahrik edilen aracın ön
veya arka aksına ait tekerlekler tahrik
momenti iletemeyecekleri bir arazide
üzerinde bulundukları taktirde, diğer
aksın tekerlekleri de tahrik momenti
alamaz duruma girerler (Normal
diferansiyellerdeki olumsuz durum gibi).
Bu durumda dağıtıcı dişli kutusunun devir
sayısı dengeleme fonksiyonu elle (manuel
olarak) kilitlenerek, devir sayısı
dengelemesiz hale getirilir.
2. Kapatılmış ön aks tahrikinde arka aks
tahrikini mümkün kılmak için:, 1. mil (A
durumunda olduğu gibi) pratik olarak hiçbir
tahrik momenti alamadığı durumda, 2. mil
yüksüz olarak boşa dönecektir.
Resim : Devir sayısı dengelemeli alın dişlilerden
oluşan dağıtıcı dişli kutusunun şematik görünüşü
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
Ön aks tahrikinin devre dışı bırakılması
durumunda dengeleme kilidi otomatik
olarak devreye girecektir.
46
Resim : Bir kamyona ait
(Motor verileri P = 265 PS,
n=2400 D/d, Mdmax= 970 Nm ,
n=1600 D/d için) devir sayısı
dengelemeli kademeli dağıtıcı
dişli kutusu
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
47
Otomatik Kilitlemeli Dağıtıcı Dişli Kutusu (Torsen - C Tipi )
Torsen Tip C ‘de devir sayısı dengeleme güneş dişli sistemi temel olarak alınmasına
karşın, tüm dişliler helisel dişli olarak imal edilmiştir.
• Güç girişi planet taşıyıcı üzerinden olmakta,
• Arka aks tahriki çıkışı diş dişli üzerinden olurken,
• Ön aks tahriki çıkışı güneş dişli üzerinden yapılmaktadır.
Çalışma Prensibi:
Eğik veya helisel dişliler üzerinden tahrik momenti iletimi sırasında oluşan eksenel
dişli kuvvetlerinin etkisiyle gerek dış dişli ve gerekse güneş dişli kendisi ve kovan
arasına yerleştirilmiş sürtünme bileziklerine bastırılmaktadır.
Bu sayede her iki aks tahriki çıkışı arasındaki devir sayısı farkı zorlaştırılırken, iletilen
tahrik momentine duyarlı olarak sürtünme prensibine dayanan kilitleme momenti
oluşturulmaktadır.
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
48
Resim : Otomatik
kilitlemeli dağıtıcı
dişli kutusu Torsen
Tip C ‘ye ait
a) Şematik prensip
resmi
b) Monte edilmiş
c) Demonte vaziyette
yapı elemanları
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
49
Giriş
Çıkış 1
Çıkış 2
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
50
Tip C –İkiz Diferansiyel
Radyal tip
Giriş
Eksenel tip
Merkez
Diferans
iyel.
Entegre
ön
diferans
iyel
Ön
çıkış 1
Ön
çıkış 2
Arka çıkış
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
51
Teşekkür ederim
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
Prof. Dr. N. Sefa KURALAY
52
Download

Sunu 8- Diferansiyeller