MARMARA ÜNİVERSİTESİ
TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ
DİFERANSİYEL
Yrd. Doç. Dr. Abdullah DEMİR
HAZIRLAYAN:
Yrd. Doç. Dr. Abdullah DEMİR
Transaks
Şanzıman
Şanzıman ve diferansiyelin entegre kullanıldığı
Transaks FF ve MR araçlarda karşımıza çıkar.
Şanzıman
Diferansiyel
Giriş mili
Çıkış mili
Kaynak: Toyota
Transaks
Manual Transmissions and Transaxles, Prepared by Martin Restoule; Algonquin College
Transaks
Düz Şanzıman: Motorun çıkış kuvvetini, hızını ve dönüş
yönünü değiştirir.
Motor
Debriyaj
Giriş mili
Senkromeç kayıcısı
Vites kolu
Çıkış mili
Diferansiyel
Tahrik şaftı
Tekerlekler
Kaynak: Toyota
Transaks
Kaynak: Toyota
Düz şanzımanın çalışması
Boş
Giriş mili
Çıkış mili
Diferansiyel
Mavi ok: Güç aktarımı
Kırmızı ok: Dönme yönü
Kalın ok: Fazla torku ifade
eder.
Transaks
1. Vites
3. Vites
Kaynak: Toyota
Transaks
Geri Vites
Kaynak: Toyota
Rear Wheel Drive
Dişli, torku diğer bir dişliye ve
dişli parçaya geçirmek için
tasarlanmış bir dişli çarktır.
Dişlideki dişler (veya tırnaklar)
aşınmayı, titreşimi ve gürültüyü en
aza indirmek ve güç aktarımı
verimliliğini en yüksek seviyeye
getirmek
için
şekillendirilmişlerdir. Kullanılan
dişlinin düşük devirdeki tahrik
dişlisinden daha fazla tork
üretmesine veya daha yüksek
devirde daha az tork üretilmesine
olanak sağladıkları için, farklı
boyuttaki dişliler bazen mekanik
avantaj için çift olarak kullanılırlar.
Kia, Aletler ve ekipman 1 , GITE-1ET6K , 01.01.2007
Konik dişliler:
Konik dişlilerin üzerindeki dişler düz, spiral veya
hipoid olabilirler.
Düz konik dişlisinin sorunuyla düz dişlinin sorunu
aynıdır. Her diş bağlantılıdır ve ilgili dişe bir kez
çarpar. Spiral konik dişlilerin, torkun paralel
olmayan fakat kesişen akslara geçişine olanak
sağlayan köşeli dişleri vardır. Hipoid dişli konik
dişliye benzer ancak benzer bir dişliyi aksları
kesişmeyecek, bir aks diğerinin üzerinden dik açıya
yaklaşık şekilde geçerek, kavraşması için
tasarlanmıştır.
Kia, Aletler ve ekipman 1 , GITE-1ET6K , 01.01.2007
http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/Gear+Drive
Gear drive with spur gears:
(a) straight-cut,
(b) helical,
(c) herringbone,
(d) bevel,
(e) with spiral teeth,
(f) with internal gearing
http://www.learneasy.info/MDME/MEMmods/MEM30009A/shaft_drives/shaft_drives.html
Bazen diferansiyel dişlisi ya da
dengeleme grubu olarak da
adlandırılan diferansiyel, tahrik
edilen
akslardaki
farklı
tekerleklerde
oluşan
devir
sayılarını dengelemek için çalışır.
Faklı tekerlek devir sayıları, bir virajı
alırken
aynı
aks
üzerindeki
tekerlekler, uzunlukları farklı olan
mesafeleri kat etmek zorunda
kaldığında ortaya çıkar. Bu bağlamda,
virajın dış bölgesinde olan tekerlek,
virajın iç bölgesindeki tekerlekten
daha hızlı dönmesi gerekir (birim
zamanda daha uzun bir yol katetmesi
gerektiği
için).
Bu
işleviyle
diferansiyel, otomobilin viraj alması
için hayati önem taşır.
http://binekarac.vw.com.tr/volkswagen-sozluk.aspx
Pinion Drive Gear: transfers power from
the driveshaft to the ring gear.
Ring Gear: transfers power to the
Differential case assembly.
Side/spider gears: help both wheels
to turn independently when turning.
Differential case assembly: holds the
Ring gear and other components that drive the rear axle.
Rear drive axles: steel shafts that transfer torque from the differential assembly to the
drive wheels.
Rear axle bearings: ball or roller bearings that fit between the axles and the inside of the
axle housing.
Axle housing: metal body that encloses and supports parts of the rear axle assembly.
Diferansiyel etkisinin, günümüzde
yol tutuşu iyileştirmek için
kullanılması da söz konusudur. Bu
bağlamda, tahrik edilen aks
üzerindeki
devir
sayılarının
dengelenmesi işi çoğunlukla bir
konik dişli diferansiyel üzerinden
sağlanır.
Sınırlı kaymalı bir diferansiyel,
tekerleklerden birinin serbest
şekilde dönmesi ortaya çıktığında
(patinaj durumu) bunu önler ve
gücü, daha iyi tutuşa sahip olan
diğer tekerleğe yönlendirir. Bu
amaç doğrultusunda devir sayısı
dengelemesi
manüel
veya
otomatik olarak %100’e kadar
engellenebilir. Bu sayede, zeminin
kaygan özellikler taşıdığı yerlerde
gücün neredeyse %100’ü zeminde
en iyi tutuşa sahip olan tekerleğe
yönlendirilebilir.
http://binekarac.vw.com.tr/volkswagen-sozluk.aspx
4x4 çekiş sistemine sahip olan araçlarda ek olarak bir dağıtıcı diferansiyel de
gerekir. Bu dağıtıcı, motorun tahrik torkunu ön ve arka aksa dağıtır. Viraj
geçişlerinde akslar birbirinden farklı bir hızla döndüğünden, burada da bir devir
sayısı dengelemesi gerekir. Burada kullanılan diferansiyel dişi grubu, merkezi
diferansiyel olarak adlandırılmaktadır.
TÜVTURK, 2006
Diferansiyel
aşağıdaki
fonksiyonlara
sahiptir.
1. Redüksiyon fonksiyonu: Ayna mahruti
farkından dolayı hız düşümü sağlar.
2. Diferansiyel
fonksiyonu
virajlarda
tekerleklerin farklı hızda dönmesini
sağlar.
3. Hareketi 90° çevirir. Arkadan itişli
araçlarda şaftın hareketi 90° çevrilip
tekerleklere iletilir.
Yapısı ve Parçaları
Diferansiyellerin yapılarını arkadan itişli,
önden çekişli, kısmi ve daimi dört çeker
olmak üzere gruplandırmak uygundur.
Ancak yapıda ve parçalarda köklü bir
farklılık yoktur. Tek değişiklik, önden
çekişli diferansiyelde hareket, vites kutusu
çıkış milinden alınan helisel dişli olan
pinyon/mahruti dişliye verilmektedir.
Arkadan itişli diferansiyellerde ise hareket,
şafttan konik dişli olan pinyon/mahruti
dişliye verilmektedir. Mahruti dişliden
hareket ayna dişliye verilmekte, hareket
aynaya bağlı olan diferansiyel kafesine
iletilmektedir. Kafese istavroz miliyle bağlı
bulunan sayısı model, markaya ve çeşide
göre değişen istavroz dişlileri bulunur.
İstavroz dişlilerinin ileri gidişlerde
dönme hareketi yoktur. İstavroz dişlileri
kendi etrafında dönmezler. Ancak
bunlarla kavraşmış olan aks dişlilerine
hareketi iletirler. Aks dişlileri iç
kısımlarından frezeli dişliler yardımıyla aks
millerine hareketi iletirler.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Mahruti Dişli
Ayna Dişli
Dişli Kutusu
İstavroz Mili
İstavroz Dişli
Aks Dişli
Aks Mili
Diferansiyelde
Kullanılan
Dişli
Sistemlerinin Yapısı ve Çalışması
Günümüz otomobil diferansiyelinde helisel konik
dişlinin kullanılması ile ayna pinyon dişli arasındaki ses
kesilmiştir. Aracın viraj alması sırasındaki savrulmayı
önleyebilmek için ağırlık merkezinin yere yaklaştırılması
gerekir. Ancak ağırlık merkezi bir dereceye kadar yere
yaklaştırılır. Kardan mili ağırlık merkezinin çok fazla yere
yaklaştırılmasını engeller. Bu durumun ortadan
kaldırılabilmesi için diferansiyellerde hipoid dişli
kullanılmıştır.
Hipoid dişlilerde pinyonun ekseni aynanın ekseninin
altından geçer. Pinyon ekseni ayna dişlisinin dik
eksenini merkezin biraz altında keser. Kardan mili bu
durumda biraz daha aşağıya alınmış olur. Araçlarda
kardan milinin aşağıdan bağlanmasıyla araç ağırlık
merkezi yere yaklaştırılmış olur.
Hipoid dişlilerdeki diş helisi hemen hemen helisel konik
dişlerdeki ile aynadır. Fakat hipoid dişlide bölüm dairesi
yüzeyi temelde koniktir. Dişlilerde kullanılan teknik
ifadesi ile iç yüzeyleri koniktir. Özetle diferansiyel aynamahruti dişlisi olarak düz konik dişler, helisel konik dişler
ve hipoid konik dişler kullanılmıştır.
TÜVTURK, 2006
Automotive Technology, Nelson, Prepared by Martin
Restoule Algonquin College, 2007
Possible patterns on a ring gear with
the recommended corrections.
Identifying the basic types of final drive gears (David Brown)
Basic geometry of spiral bevel gearset
Friction cones analogy of bevel gearing
Basic geometry of hypoid bevel gearset
Bosch Automotive Handbook
Automotive Technology, Nelson, Prepared by Martin Restoule Algonquin College, 2007
Differential Operation
 The drive pinion drives the ring gear, which
is attached to the differential case.
 When going straight ahead:
 The
differential housing and its
components rotate as an assembly.
 Power is transferred equally to both
wheels.
Automotive Technology, Nelson, Prepared by
Martin Restoule Algonquin College, 2007
 When turning a corner:
 The
wheels must travel at
different speeds to prevent tire
scrubbing.
 The differential pinion gears
“walk” around the slower side
gear and cause the other side
gear to turn faster.
 The percentage of speed that is
removed from one wheel is given
to the other.
Automotive Technology, Nelson, Prepared by Martin
Restoule Algonquin College, 2007
Differential operation while
cornering left
Diferansiyelin
Dişlilerinin
Oranlarını Hesaplanması
Arka akslarda kullanılan hareket
iletme oranları genellikle 2.6 ile 4.5
arasında değişir. Diferansiyelde böyle
bir oranın sağlanması vites kutusu
yapımını kolaylaştırmıştır. Motorun
maksimum
momenti,
maksimum
verimle verdiği belirli devirleri vardır.
Motorun bu devirlerin üzerinde
çalıştırması zararlıdır. Motorla uyum
içinde bulunan bir vites kutusu
aracılığı ile sürücü aracı motorun
uygun devirlerinde değişik hızlarla
sürebilir. Hâlbuki vites kutusunun
üzerindeki en düşük vites olan birinci
vitesle aracın yerinden kaldırılması
zordur. Diğer taraftan direkt hareket
vitesinde motor momentinin üstünde
bir moment artışı söz konusu değildir.
Bu nedenle arka köprüde diğer bir
ifade ile arka akslarda bir miktar
moment artışına imkân verecek
redüksiyona gerek vardır.
Son Dişli Oranı:
Binek otomobiller: 2.6 ile 4.5
Ağır vasıta araçlarda bu oran daha yüksektir.
Diferansiyelin Dişlilerinin Oranlarını
Hesaplanması (dvm)
Ayna pinyon arasındaki hareket iletme
oranı ihtiyaç duyulan moment artışını
gerçekleştirir. Ayna pinyon arasındaki bu
hareket oranları vites kutusu çıkışından
alınan momentin 2.6 ile 4.5 kat
artmasına imkân verir. Bu oranlara nihai
redüksiyon oranı (son dişli oranı ya
da
diferansiyel
dişli
oranı)
denilmektedir.
Nihai redüksiyon oranı (son dişli oranı
ya da diferansiyel dişli oranı) neden
tam sayı değildir?
Çünkü tam sayı olması durumunda karşılıklı çalışan
dişlilerin ani aşınması önlenmiş olur.
Örnek problem:
İz genişliği: 1,5 m
Dinamik lastik yarıçapı: 275 mm
İç tekerlek dönüş yarıçapı: 9 m
90 derecelik bir yay üzerinde iç ve dış
tekerleğin aldığı yol?
Lastiklerin yaptığı devirler?
The need for a differential gear in the final drive
M.J. Nunney, Light and Heavy Vehicle Technology, Fourth edition, 2007
Örnek problem:
İz genişliği: 1,5 m
Dinamik lastik yarıçapı: 275 mm
İç tekerlek dönüş yarıçapı: 9 m
90 derecelik bir yay üzerinde iç
ve dış tekerleğin aldığı yol?
Lastiklerin yaptığı devirler?
Çözüm:
İç tekerleğin aldığı yol= (2*3.14*9)/4=14,13 m
Dış tekerleğin aldığı yol= [2*3.14*(9+1.5)]/4=16,48 m
Lastiğin bir devrinde aldığı yol: 2 *3,14*rdyn=1.72 m
İç tekerleğin toplam devri= 14,13 m/1,72 m = 8,21
Dış tekerleğin toplam devri=16,48 m/1,72 m = 9,58
Çeşitleri:
Kullanıldıkları araçlara göre:
Kontrollü Kayma Yapabilen Diferansiyeller: Genellikle kamyon ve otobüs gibi ağır hizmet
araçlarında kullanılır. Bu diferansiyeller büyük torkun ve hızın istenildiği yerlerde
kullanılırlar.
Kayma Yapmayan Diferansiyeller: İş makinesi ve karayolu dışında çalıştırılan ağır hizmet
tipi araçlarda kullanılırlar. Kısaca hızın az fakat torkun gerekli olduğu yerlerde kullanılırlar.
Standart Diferansiyeller: Otomobillerde kullanılan diferansiyel çeşididir. Hızın fazla fakat
torkun daha az istenildiği araçlarda kullanılırlar.
Ayarlarına göre diferansiyeller
Ayar Şimli Diferansiyeller: Otomobillerde kullanılan ve ayna ile pinyon arasındaki ayarın şim
konularak istenilen değere getirildiği diferansiyellerdir.
Ayar Somunlu Diferansiyeller: Bu diferansiyeller genellikle kamyon otobüs gibi araçlarda
kullanılır. Ayna dişli ile pinyon dişli arasındaki boşluk ayna dişlinin yataklarındaki bulunan
iki adet vidalı parça ile aynayı sağa ve sola kaydırmak suretiyle oluşturulur.
Diferansiyelin araçtaki yerine göre
Önden Çekişli Diferansiyeller: Önden çekişli araçlardaki diferansiyeller ayar
gerektirmeyen ve sadece pinyon ile ayna arasındaki bağlantı helisel dişlilerle sağlanan ve
hareketin yönünü terse çevirme görevi yapar. Vites kutusuyla yekpare olarak yapılırlar.
Arkadan İtişli Diferansiyeller: Bu günkü kamyon, otobüs ve arkadan itişli otomobillerde
kullanılırlar. Ayna ve pinyon bağlantısı helisel hipoid dişli olup hareketin yönünü 90 derece
çevirmek için kullanılır. Ayarlarının mutlaka yapılması gerekir.
Advantages and disadvantages of front-wheel drive engine length limited by
available space;
• there is load on the steered and driven wheels;
• good road-holding, especially on wet roads and in wintry conditions – the car is
pulled and not pushed;
• good drive-off and sufficient climbing capacity with only few people in the
vehicle;
• tendency to understeer in cornering;
• insensitive to side wind;
• although the front axle is loaded due to the weight of the drive unit, the steering
is not necessarily heavier (in comparison with standard cars) during driving;
• axle adjustment values are required only to a limited degree for steering
alignment;
• simple rear axle design – e.g. compound crank or rigid axles – possible;
• long wheelbase making high ride comfort possible;
• short power flow because the engine, gearbox and differential form a compact
unit;
• good engine cooling (radiator in front), and an electric fan can be fitted;
• effective heating due to short paths;
• smooth car floor pan;
• exhaust system with long path (important on cars with catalytic converters);
• a large boot with a favourable crumple zone for rear end crash.
Automotive Engineering, 2009
The disadvantages are:
• under full load, poorer drive-off capacity on wet and icy roads and on inclines;
• with powerful engines, increasing influence on Steering;
• engine length limited by available space;
• with high front axle load, high steering ratio or powersteering is necessary;
• with high located, dash-panel mounted rack and pinion steering, centre take off tie rods become
necessary or significantkinematic toe-in change practically inevitable;
• geometrical difficult project definition of a favourable interference force lever arm and a
favourable steering roll radius (scrub radius);
• engine gearbox unit renders more difficult the arrangement of the steering package;
• the power plant mounting has to absorb the enginemoment times the total gear ratio;
• it is difficult to design the power plant mounting –booming noises, resonant frequencies in
conjunction with the suspension, tip in and let off torque effects etc., need to be suppressed;
• with soft mountings, wavy road surfaces excite the power plant to natural frequency oscillation
(socalled ‘front end shake’;
• there is bending stress on the exhaust system from the power plant movements during drive-off
and braking (with the engine);
• there is a complex front axle, so inner drive shafts need a sliding CV joint;
• the turning and track circle is restricted due to the limited bending angle (up to 50) of the drive
joints;
• high sensitivity in the case of tyre imbalance and nonuniformity on the front wheels;
• higher tyre wear in front, because the highly loaded front wheels are both steered and driven;
• poor braking force distribution (about 75% to the front and 25% to the rear);
•
complex gear shift mechanism which can also be influenced by power plant movements.
Automotive Engineering, 2009
Figure: Examples of markings on (a)
end face of pinion
(b) crown wheel (SAAB)
(a) 3 measurement for pinion setting
R913 mating number, also stamped on
crown wheel pinion not offset: shaft
centreline
intersects
crown
wheel
centreline (all pinions are marked 0, and
this datum has no relevance to the
adjustment)
(b) 38 no. of teeth on crown wheel
9 no. of teeth on pinion
-15 backlash 0.15 mm
R913 mating number, also stamped on
pinion
Download

DIFERANSIYEL – FWD ve RWD_2014-2015