dİferansİyeller - deukisi.deu.edu.tr/mustafa.karaoglan/sunu 7 diferansiyeller.pdf · 2014. 12....

Prof. Dr. N. Sefa KURALAY 1

DİFERANSİYELLER

ve

DAĞITICI DİŞLİ

KUTULARI


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.

Klasik yapı tarzındaki diferansiyellerin görevi virajda tahrik tekerleklerinin devir

sayılarını farklı kılarken, tekerleklerin yaklaşık aynı döndürme momenti ile

tahriklerini sağlamaktır.

Resim : Araçta viraj içi ve dışındaki

tekerleklerin kat ettikleri mesafeler


.

. 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.


.

.

a 1 3 4

5 2

4 5

a b

c

d

Resim : Konik dişlili diferansiyel a) Model b) Şematik gösterimi c) Standart kompakt

vaziyette yataklanmış konik dengeleme dişlili diferansiyel d) Kesit resmi

Diferansiyellerin Yapısı ve Çalışma Şekli


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.


.

a

b

c d

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.

Resim : a…c) Diferansiyelde doğrusal harekette devir sayısı ilişkisi

d) Doğrusal harekette çevresel kuvvetin aks dişlilerine dağılımı


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:

ve Örnek:

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

rlK nnn.2 2

nnn rl

K

→


Resim : Otomobil diferansiyeli (Motor momenti Mdmax=180 Nm, n=2900 D/d)


Resim : Bir kamyona ait ön kademeli diferansiyel (Motor momenti

Mdmax= 700 Nm, n = 1600 D/d)


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

.

.

Ayna dişli

Pinyon dişli

Aks dişlisi

Dengeleme dişlisi

Dengeleme dişlisi

Aks dişlisi

Diferansiyel sepeti

Resim : Düz dengeleme

dişli çarklı diferansiyel


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.


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:

Ssssssssssssssssssssssss

FF

FF

R

R

2

2

Geri kalan tekerlekteki döndürme momenti

Hızlı giden tekerlekteki döndürme momenti

Resim : Devir sayılarının farklı olması durumunda aks dişlilerindeki farklı çevresel kuvvetler


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.


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

üzerinden

FRL= FRR.S = 200 N . 1,2 = 240 N

ve toplam tahrik kuvveti FRR + FRL = 440 N.

RR

RL

eden acele R

kalan geri R

F

F

F

FS


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)


Resim: Form bağlı kilitli diferansiyel (Prensip)

Resim: Kuvvet bağlı kilitli

diferansiyel

Dişili sürgülü kilit

Dişili sürgülü kilit

Kumanda

koluna Kumanda

koluna

Sürtünme

diskleri


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 Moment Kilitlemeli Ön Gerilmeli Kilitlemeli Viskoz Sürtünmeli

)nn.(bMM MMM )MM.(aMM MM RRLRRRRLKilitRRRLRRLRRRRLRRRL

MRR+ MRL MRR+ MRL MRR+ MRL MRR+ MRL

MKilit MKilit MKilit MKilit

nRL-nRR nRL-nRR nRL-nRR nRL-nRR

MKilit MKilit MKilit MKilit

MRL MRR MRL MRR MRL MRR MRL MRR nRL nRR nRL nRR nRL nRR nRL nRR

nRL nRR

MKilit

. Tablo : Normal diferansiyele göre kilitlemeli diferansiyellerin karşılaştırılması


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

Kayıcı taşlar

İç bilezik

Yuvarlanan kafes Ayna dişli

Tahrik eden pinyon dişli

Resim : Kayıcı taşlı otomatik kilitlemeli diferansiyel parçaları


.

.

İç bilezik (tahrik edilen)

Dış bilezik (tahrik edilen)

Kilitleyen kayıcı taşlar

Dönen kafes (tahrik eden)

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.


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


Devir Sayısı Farkına Duyarlı Viskoz Kavramalı Diferansiyel Uygulamaları

.

.

Aks - Gövde arası Aks – Aks arası

Yavaş Hızlı

TV = Viskoz Moment TE = Akslara uygulanan moment

.

.


Yavaş Hızlı



.

.

B TV = Viskoz Moment TE = Akslara Uygulanan moment

Yavaş Hızlı

.

.


Yavaş Hızlı


Devir Sayısı Farkına Duyarlı Viskoz Kavramalı Diferansiyel Uygulamaları


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.


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


.

Diyafram Baskı Aks konik Yay plakası dişlisi

Kapak Dayama diski (Şim)

Dengeleme dişli ekseni

Eğik yüzey Dış lamel İç lamel

Dengeleme dişlisi

Diferansiyel sepeti

Ayna dişli

Resim : ZF firmasına ait otomatik kilitlemeli diferansiyel (DL tipi)


4. Torsen Diferansiyelleri

Tip A ‘nın çalışma prensibi : Bu diferansiyeller lamelli kitleme sistemlerine sahip .

,

(Audi Quattro Sport S1)

Salyangoz dişliler

Salyangoz dişli çarkları

Düz alın dişliler

Ayna dişli

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.

Resim : Gleason Diferansiyeli veya

Torsen Diferansiyeli (Tip A)


Resim: Torsen diferansiyeli parçaları


Giriş

Çıkış 1

Sürtünme yüzeyleri

•Dişli sürtünmesi (% 30-60)

•Sürtünme balataları (% 5-40)

•Dişli pimleri (% 10-15)

•Dişli çark yanakları (% 15-20)

Çıkış 2


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.

.

.

Sol tahrik mili

Dış dişli (Ayna dişli) Güç girişi

Helisel diş açılmış paralel dengeleme dişlisi Sağ tahrik

mili

Resim : Torsen diferansiyeli Tip B


Giriş

Çıkış 1

Çıkış 2

Sürtünme yüzeyleri

•Dişli sürtünmesi (% 5)

•Sürtünme balataları (% 5-40)

•PG-Kovan yüzeyi (% 50-80)

•PG aksiyal yüzeyi (% 5-10)


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.

.

.

Dengeleme dişlileri

Aks dişlileri

Sürtünme bileziği

Diferansiyel sepeti ve kapağı

Ön germe düzeneği

Resim : Torsen diferansiyeli Tip B ‘nin parçaları


Resim: Borg-Warner tipi devir

sayısı farkına duyarlı kilitli

diferansiyel

Dengeleme dişlileri

Diferansiyel

sepeti

Konik fren

Konik aks dişlileri


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. .

Dengeleme konik dişlisi Arka aks tahrik mili

Lamelli kavrama

Tekerlek tahrik miline kayabilir tarzda yataklanmış konik tahrik dişlisi

Diferansiyel kovanı

Ayna dişli

Dengeleme konik dişlisi

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.


Kilitleme değeri S, her iki tekerlekteki her bir tahrik momentinin farkının, toplamına

oranından bulunur.

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

[Nm ] S, % olarak alınır.

Kayıp güç, kilitlemeye bağlı olarak, n D/d olarak tekerlekler arası devir sayısı farkı

alınarak

%.M

MS

Tahrik

Tahrik 100

ADDKilitleme M..i.S

M 100

n.M.P KilitlemeKay ip 2

1[Nm/s].

Moment dağılımı kilitleme değeri ile hesaplanabilir. Yüksek sürtünme katsayılı

tekerin moment oranı:

502

%S

Yüksek,M


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.


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.

Tam kilitlenmiş her iki akstan tahrik (ÖA,AA ve boyuna kilitleme)

İtm

e k

uvveti

Boyuna k

ilitli dört

çeker

ve A

A-e

nin

e

kili

tlem

e %

100

% 1

00 k

ilitlem

eli

AA

ta

hrikli

Boyuna k

ilitlem

eli

dört

çeker

Enin

e k

ilitlem

esi %

30

AA

tahrikli

Kili

tlem

esiz

AA

tahrikli

Tahrik kuvveti

Kaygan taraf Pütürlü taraf

Tekerlek tutunuyor Tekerlek tutunuyor

Savurma momenti yok

Tahrik kuvveti arzı

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 kuvvetleri ilişkisi, kilitlemeli diferansiyele sahip arka akstan tahrikli ayni yüke

sahip tekerleklerinden birisi kaygan zeminde (H = 0,2/0,8) olan araçta açıklanabilir. ..

Tam kilitlenmiş her iki akstan tahrik (ÖA,AA ve boyuna kilitleme)

İtm

e k

uvve

ti

Boyuna

kili

tli dört

çeke

r ve A

A-e

nin

e

kili

tlem

e

%100

% 1

00 k

ilitlem

eli

AA

ta

hrikli

Boyuna

kili

tlem

eli

dört

çeke

r

Enin

e k

ilitlem

esi %

30

AA

tahrikli

Kili

tlem

esiz

AA

tahrikli

Tahrik kuvveti

Kaygan taraf Pütürlü taraf

Tekerlek tutunuyor Tekerlek tutunuyor

Savurma momenti yok

Tahrik kuvveti arzı

Tahrik kuvveti

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.


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

değerinde bir itme kuvveti nakledilir.

dynKilitlemen,HAr r/MF.F 20

.

Tahrik kuvveti

Kaygan taraf Pütürlü taraf Tekerleği patinaja götüren

kuvvet fazlası

MKilitleme/rdyn

Kilitleme momentinden gelen ilave kuvvet

Tekerlek tutunuyor

Tekerlek tutunuyor

Tekerlek patinaj yapıyor

Tekerlek tutunuyor

Tahrik kuvveti

Küçük savurma momenti

Savurma momenti

Yüksek kilitleme momenti

Kuvvet fazlası

Kuvvet fazlası


Tekerlek tutunuyor

Savurma momenti Büyük savurma momenti instabil durum



Tahrik kuvveti

arzı

H.0,8

MKilitleme/rdyn Tahrik kuvveti

arzı

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


.

Tahrik kuvveti

Kaygan taraf Pütürlü taraf Tekerleği patinaja götüren

kuvvet fazlası

MKilitleme/rdyn

Kilitleme momentinden gelen ilave kuvvet

Tekerlek tutunuyor

Tekerlek tutunuyor


Tekerlek tutunuyor

Tahrik kuvveti

Küçük savurma momenti

Savurma momenti

Yüksek kilitleme momenti

Kuvvet fazlası

Kuvvet fazlası


Tekerlek tutunuyor

Savurma momenti Büyük savurma momenti instabil durum



Tahrik kuvveti

arzı

H.0,8

MKilitleme/rdyn Tahrik kuvveti

arzı

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

n,HdynKilitlemen,H F.r/MF. 8020

Mamafih uygun yüksek değerdeki tahrik kuvveti arzında kilitleme momenti çok

yüksek, yani

olursa, bu durumda her iki tekerlek de patinaj yapar ve araç instabil duruma girer.

n,HdynKilitlemen,H F.r/MF. 8020


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


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

Resim : Devir sayısı dengelemesiz dağıtıcı dişli kutusu


• 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.

Ön aks tahrikinin devre dışı bırakılması durumunda ön mafsallı mil boşa döner.


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 B


Resim: Konik dişlili merkezi diferansiyel (Transfer kutusu) Audi Quattro

Tahrik mili

İçi boş mil Tahrik dişlisi

Diferansiyel kilidi şalteri

Diferansiyel kilidi

kumanda kolu

Merkezi diferansiyel

Merkezi diferansiyel kilidi

Homokinetik mafsal


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

arka aksa iletilen döndürme momenti

ve ön aksa iletilen döndürme momenti

Moment iletim oranı :

1dA r.2

FM

2dÖr.

2

FM

2

1

2

1

dÖ

dA

r

r

r.2

F

r.2

F

M

M


Resim : Devir sayısı dengelemeli alın dişlilerden

oluşan dağıtıcı dişli kutusunun şematik görünüşü

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.

Ön aks tahrikinin devre dışı bırakılması

durumunda dengeleme kilidi otomatik

olarak devreye girecektir.


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


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.


Resim : Otomatik

kilitlemeli dağıtıcı

dişli kutusu Torsen

Tip C ‘ye ait

a) Şematik prensip

resmi

b) Monte edilmiş

c) Demonte vaziyette

yapı elemanları


Çıkış 1

Giriş

Çıkış 2


Radyal tip Eksenel tip Giriş

Merkez

Diferans

iyel.

Entegre

ön

diferans

iyel

Ön

çıkış 1

Ön

çıkış 2

Arka çıkış

Tip C –İkiz Diferansiyel


Teşekkür ederim

Prof. Dr. N. Sefa KURALAY

dİferansİyeller - deukisi.deu.edu.tr/mustafa.karaoglan/sunu 7 diferansiyeller.pdf · 2014. 12....

Documents