Güç Aktarma Organlarına Giriş

Güç Aktarma Organlarına Duyulan İhtiyaç

• Taşıtı hareket ettiren enerji makinesinin karşılaşacağı kuvvetler birden fazladır.
• Bu kuvvetler taşıtın hareketine, hızına, ivmesine ve yol durumuna göre değişir ve taşıtı durdurmaya yöneliktir.
• Sabit ve stabil hareket için aktarma organlarına ihtiyaç vardır.
• Enerji makinesi, direnç kuvvetlerini yenerek taşıtı maksimum hıza ulaştırmalıdır.
• Araç motoru her hızda, hıza bağlı olmaksızın sabit güç vermeli ve düşük hızlarda maksimum torku sağlamalıdır.

Güç ve Tork Diyagramı

• Motorun birim zamanda yaptığı işe güç denir.
• Tork, döndürme gücünün ölçüsüdür ve yokuş çıkabilme kabiliyetini ifade eder.

Enerji Makinesi Türleri

• Günümüzde içten yanmalı (benzinli, dizel, gaz türbinli) ve elektrik motorları kullanılmaktadır.
• Seri elektrik motorlarının performans karakteristikleri, ideal güç tork diyagramına yaklaşım gösterir.

İçten Yanmalı Motorlar

• Yük altında harekete geçemezler, bu nedenle ilk hareket için yardımcı bir sisteme ihtiyaç duyarlar.
• Güç ve tork eğrileri ideal eğrilere uymaz, bu nedenle düşük hızlarda yüksek tork ve sabit güç sağlamak için motor ile tekerlekler arasına yardımcı elemanlar eklenmelidir.
• Bu elemanlara güç aktarma organları adı verilir.

Güç Aktarma Organları

• Motor gücünü ve torkunu tekerleklere ileten parçaların tümüdür.
• Taşıtlar üzerinde bulunan aktarma organları şunlardır:
  • Kavrama
  • Vites Kutusu
  • Mafsal
  • Şaft
  • Diferansiyel
  • Aks

Taşıta Etkiyen Kuvvetler

• Tekerlek Tahrik Kuvveti; içten yanmalı motor tarafından tekerleğe iletilen, zemine temasla oluşan ve taşıtı hareket ettiren temel kuvvettir.
• Araç dinamiği modelinde Newton'un ikinci yasası ile hesaplanabilen dış kuvvetler bulunur.
• Taşıtı durdurmaya çalışan direnç kuvvetleridir.
  • Rüzgar direnci
  • Yokuş direnci
  • Yuvarlanma direnci
  • İvmelenme direnci

Güç Aktarma Organlarının Klasik Dizilişi

• Günümüz taşıtlarında motor ile tekerlekler arasında bulunur.
• Şunları içerir:
  • Kavrama
  • Vites Kutusu
  • Mafsal
  • Şaft
  • Diferansiyel
  • Aks

Kavrama

• İçten yanmalı motor çalışırken aracın aniden hareketini önler.
• Ayrışma esnasında motor ile tekerlekler arasındaki bağlantıyı keser.
• Motorun yavaşlatılmış devirde çalışmasını sağlar.
• Kademeli kavraşma ile sarsıntısız hareket iletimi sağlar ve hareketi vites kutusuna aktarır.

Vites Kutusu

• İçten yanmalı motorun güç ve torkunun devirle değişmesine uyum sağlar.
• Yüksek tork ve düşük devir gereken durumlarda (ilk hareket, yokuş çıkma) kullanılır.
• Taşıtın her türlü şarttaki hareketini sağlamak için tasarlanmıştır.
• Tork ve devir değişimini kademeli olarak yapmalıdır.

Mafsal

• Motor şasiye sabitken, tekerlekler süspansiyonla hareket ederken motor ile vites kutusunun etkilenmemesini sağlar.
• Şaft üzerindeki üniversal mafsallar, vites kutusu ve diferansiyel arasındaki eksen farkını ortadan kaldırır.

Şaft

• Vites kutusundan çıkan dönme hareketini diferansiyele ileten silindirik boru şeklindeki elemandır.

Diferansiyel

• Tekerleklere hareketin 90 derece veya uygun açıyla iletilmesini sağlar.
• Virajda tekerleklerin farklı dairelerde yol alması nedeniyle hızlarının farklı olmasını sağlar.
• Vites kutusu haricinde torku artırıcı özelliğe de sahiptir.

Güç Aktarma Terimleri

• Hareket Aktarma Sistemleri (Driveline): Vites kutusundan sonraki güç aktarma organlarını kapsar (transfer kutusu, şaft, mahruti, diferansiyel, aks).
• Güç Aktarma Sistemleri (Drivetrain): Motorda üretilen güç ve torkun aktarma organları vasıtasıyla tekerleklere iletilmesini kapsar (vites kutusu, transfer kutusu, şaft, mahruti, diferansiyel, aks).
• Güç Üretim ve Aktarım Sistemleri (Powertrain): Motor ve güç aktarma organlarını birlikte belirtmek için kullanılır ve yakıt, egzoz sistemini vs. de kapsar.

Güç Aktarma Organında Bulunması Gereken Özellikler

• Motor ile tekerlekler arasındaki bağlantıyı gerektiğinde kesebilmelidir.
• Momenti düzgün, darbesiz ve sessiz iletmelidir.
• Moment/hız artış oranı kademeli ve değişken olmalıdır.
• Geri hareket sağlamalıdır.
• Motor hızını yaklaşık 4/1 oranında düşürmelidir.
• Motorun hareketini uygun açıyla tekerleklere iletmelidir (90°).
• Virajlarda tekerleklerin farklı hızlarda dönmesini sağlamalıdır.
• Motorla tekerlek arasında bağıl hareket serbestliği sağlamalıdır (üniversal mafsal).

Aktarma Organlarındaki Kayıplar

• Aktarma organlarında meydana gelen kayıplar bulunur.
• En fazla kaybın yaşandığı eleman şanzımandır.

Güç Aktarma Şekilleri

• Üç çeşittir:
  • Önden Çekişli Sistemler (FWD)
  • Arkadan İtişli Sistemler (RWD)
  • Dört Tekerlekten Tahrikli Sistemler (AWD, 4WD)

Önden Çekişli Sistemler (FWD)

• Motor
• Kavrama
• Vites kutusu (transaks)
• Vites dişlileri
• Diferansiyel
• Şaft veya Aks
• Sabit hız bağlantısı

Önden Çekişli Sistemlerin Avantajları

• Kış koşullarında ve ıslak zeminde daha iyi yol tutuş sağlar.
• Yük, yön ve tahrik aynı tekerlekler üzerindedir (kompakt tasarım).
• Motor, vites kutusu ve diferansiyel kompakt yapıda olduğundan daha verimli güç aktarımı sağlar.
• Ağırlık merkezi öne yakındır, bu nedenle tırmanma kapasitesi iyidir.
• Duranşlarda daha kararlı bir davranış sergileyen taşıtın, direksiyon hakimiyeti daha kolaydır.
• Aktarma organlarında daha az hareketli aksam bulunur.
• Aktarma organları maliyeti daha düşüktür.

Arkadan İtişli Sistemler (RWD)

• Motor gücü arka tekerleklere aktarılır.
• Şaft, mafsal ve diferansiyel yardımıyla gerçekleşir.

Arkadan İtişli Sistemlerin Avantajları

• Motor uzunluğu kısıtlaması olmadığı için daha güçlü motorlar (8-12 silindirli) kullanılabilir.
• Gücün arkaya iletilmesi, ağırlık merkezini daha dengeli hale getirir (yol tutuşu ve frenleme iyileşir).
• Daha akıcı sürüş deneyimi ve dönüş kolaylığı sağlar.
• Farklı ve basit ön düzen tasarımları mümkündür.
• Vites değiştirme mekanizması daha basittir.

Arkadan İtişli Sistemlerin Dezavantajları

• Ani hızlanmalarda ve kaygan zeminde kararsız gidiş söz konusudur, araç sağa-sola yalpa yapabilir.
• Islak ve karlı zeminde arka tekerleklerin patinaj yapma riski daha yüksektir.
• Motorun arkada olduğu durumlarda, aracın ön tarafında şahlanma görülebilir.
• Sağa veya sola çekme eğilimi gösterebilir.
• Şasi ve arka süspansiyon karmaşıktır.

Önden Çekiş ve Arkadan İtiş Karakteristikleri

• Önden çekişli araçlarda tahrik ve atalet kuvvetleri arasındaki ilişki daha kararlıdır.
• Arkadan itişli araçlarda, arka tekerleklerin kararsızlığı nedeniyle ön aks ayarları dikkatli yapılmalıdır.

Dört Çeker (AWD - 4WD)

• Bütün tekerleklerden tahrik sağlanabilen çekiş sistemidir.
• Yüzeylerde aracın çekişini artırır.
• İki çeşidi bulunur: AWD ve 4WD.
• Araç patinaja düştüğünde kaymayan tekerleklere daha çok tork aktarır.

4WD (Dört Tekerlekten Çekiş)

• Sürekli olarak 4 tekerlekten çekiş sağlayan veya part-time olarak çalışan sistemlerdir.
• Genelde üç farklı çalışma modu vardır:
  • 2H: Sadece arkadan itiş, yüksek çekiş gerektirmeyen durumlarda.
  • 4H: Dört tekerlekten tahrik, orta-yüksek hızlarda karlı, çamurlu, yokuşlu yollarda.
  • 4L: Dört tekerlekten tahrik, düşük hızlarda kayalıklı, engebeli arazilerde ekstra tork ile.

AWD (All Wheel Drive)

• Normal şartlarda iki tekerlekten çekiş sağlar, ihtiyaç halinde otomatik olarak dört çeker moduna geçer.
• Yeni nesil elektronik kontrol sistemlerine sahiptir.
• Normal sürüşte sadece iki tekerlekten çekiş sağlar.
• Zorlu yol veya arazi koşullarında otomatik olarak dört çeker modu devreye girer.
• Sistemin otomatik geçişi hız, gaz, frenleme, aks hareket oranı, direksiyon açısı gibi faktörlere bağlıdır.

Dört Tekerlekten Tahrikli Araçların Avantajları

• Yağışlı, karlı havalarda ve farklı yol koşullarında daha iyi çekiş sağlar.
• Yükten bağımsız olarak artan hareket kabiliyeti ve tırmanma kapasitesi sunar.
• Düşük viteslerde daha iyi hızlanma ve yüksek motor performansı sağlar.
• Yanal rüzgarlardan daha az etkilenme
• Karlı ve çamurlu yollarda daha yüksek kararlılık performansı gösterilir.
• Islak zeminlerde daha az kayma davranışı sağlar.
• Çekme işlemlerini kolaylaştırır.

Dört Tekerlekten Tahrikli Araçların Dezavantajları

• Satın alma maliyeti yüksektir.
• Boş ağırlığı %6-10 daha fazladır, yakıt tüketimi %5-10 daha fazladır.
• Maksimum hız sınırı genellikle daha düşüktür.
• Viraj alma karakteri her zaman belirgin olmayabilir.