DİFERANSİYELİN ÇEŞİTLERİ

Otomobiller ve diğer ağır hizmeti araçlar üzerinde kullanılan diferansiyelleri üç çeşide ayırabiliriz. Bunlar:

a. Standart diferansiyel dişli kutuları

b. Kontrollü kayma yapabilen diferansiyeller

c. Kayma yapmayan diferansiyellerdir.

Standart diferansiyel dişli kutusunun bazı eksik yanları vardır, özellikle kaygan yollarda tekerin biri patinaja geçtiği zaman aracı yürütmenin, imkânı zorlanır. Çünkü diferansiyel dişli kutusunun yapısı patinaja geçen tekerin rahatlıkla patinaj halini sürdürmesine imkân verir. Yerde sabit kalan tekere herhangibir moment iletimi olmaz. Diferansiyel dişli kutusunun yapısından kaynaklanan bu eksik yan, özellikle, ağır hizmet tipi araçlar için büyük güçlükler doğurur. Lâstikler erken aşınır; işin kötüsü aracı kurtarmak büyük gayret ve zaman kaybına yol açar. Bu nedenle kayma yapmayan diferansiyeller üzerinde çalışıldı ve bu tür diferansiyeller gerçekleştirildi.

Şekil 10-A. istavroz milleri ve kutudaki rampalar. A, milin ucu dipte; B, milinin ucu rampada.

Şekil: 10-10B. Sure-Grip kayma yapmayan diferansiyeli istavroz millerinin içinde bulunduktan rampalara dikkat ediniz.

Diskler buna göre dişlere yada çentiklere sahiptir. Diğer bir deyişle disklerden ikisi kutuya diğer ikisi dayanma plâkasına frezelenmiştir. Dayanma plâkası dışa doğru yani akslara doğru itildiği zaman diskler birbirine doğru itileceklerdir ve kavrama kavraşacaktır. Kavrama disklerinin kavraşması aksları diferansiyel dişli kutusuna kilitler. Şekil: 10-11.

Şekil: 10-11. Kayma yapmayan kontrollü diferansiyel dişli kutusunda kutu ile aks dişlileri arasında kavramalar vardır.

 

b. SURE-GRİP DİFERANSİYELİN ÇALIŞMASI:

Kardan milini, gelen dönme hareketi mahruti üzerinden ayna dişlisine ve oradan da diferansiyel dişli kutusuna iletilir, istavroz milleri kutuya bağlı olduklarından kutu ile dönerler. Düz gidiş halinde çalışma bu şekilde devam eder. Bu düz gidiş halinde istavrozlar herhangi bir nedenle aks dişlilerini döndürmek zorunda kalırlarsa bir dirençle karşılaşırlar istavroz dişlilerinde meydana gelen direnç olduğu gibi kendi millerine, yani istavroz millerine iletilir, istavroz millerinin uçları rampalı olduğundan karşılaşılan direncin etkisi ile yuvalarındaki rampalara tırmanmaya zorlanırlar. Millerin rampalara tırmanması, dişliler aracılığı ile aks dişlilerine ve onların arkasındaki dayanma plâkasına iletilir. Çünkü rampaya tırmanmaya .çalışan istavroz milleri kendi dişlileri aracılığı ile dayanma plâkasını dışa doğru itmeye çalışır. Plâkanın itilmesi kavrama disklerini biribirine bastırır ve kavraştırır. Kavramanın kavraşması ile iki aks diferansiyel dişli kutusuna kilitlenir. Böylece düz gidiş halinde direksiyonun herhangibir yöne döndürülmediği zamanlarda iki aks aynı devirde dönerek çalışmayı sürdürürler. Şekil: 10-12.

Şekil 10-12A. Aracın düz gidişi halinde kayma yapmayan diferansiyelin çalışmacı. Kavramalar kavraşmıştır.

Şekil: 10-12B. Virajda kayma yapmayan diferansiyelin çalışması. Dış aks kavraması çözülmüştür.

 

c. DÖNÜŞLERDEKİ ÇALIŞMA:

Araç virajı dönerken, dönüş yönüne göre iç tarafta kalan aks yavaşlar. Çünkü, araç iç aksı daha yavaş dönmeye zorlar. Bu durumda istavroz dişlileri kendi eksenleri etrafında dönmeye başlar, istavrozlar yavaşlayan aks dişlisi üzerinde kendi eksenleri etrafında dönerek yuvarlanmaya girişirler ve bu hareketlerini diğer aks dişlisine iletirler. Dolayısı ile dışta iken aks dişlisi daha hızlı dönmeye başlar. Aks dişlisinin, dolayısı ile aksın ve tekerin, diferansiyel dişli kutusundan daha hızlı dönmesi ile istavroz milinin üzerine tırmandığı, rampadan inmesini sağlar. Böylece kavrama çözülür ve standart diferansiyelde olduğu gibi iki aksın biribirine göre farklı devir yapmalarına müsaade edilir. Sure-grip diferansiyelinin kaygan yollarda daha iyi bir sürüş sağlayacağı görülmektedir. Patinaj yapma sırasında direksiyonun sağa sola kırılmaması gereği unutulmamalıdır.

2- ANTİ-SPİN DİFERANSİYEL: Yukarda açıklanan diferansiyelin bir benzeri de Oldsmobile otomobillerinde kullanılmıştır. Bu diferansiyel kavramayı kavraştırmak için yay kuvvetinden yararlanır. Kullanılan kavrama konik kavramadır. Yay kuvveti altında konik kavramalar kavraşır ve aks dişlilerini biribirine kilitler; daha doğrusu akslar kutuya kilitlenerek aynı devirlerde dönerler. Şekil: 10-13. böyle bir diferansiyel dişli kutusunu parçalarına ayrılmış olarak göstermektedir.

Şekil10-13A. Konik kavramalı kayma yapmayan diferansiyel. Oldsmobile Anti- spin diferansiyeli toplu görünüş.

Şekil: 10-13B. Oldsmobile anti-spin diferansiyeli sökülmüş durumda.

Şekil:10-14A. Buicklerde kullanılan diğer bir kayma yapmayan diferansiyelin kesiti

 

3- TAM KAYMA YAPMAYAN DİFERANSİYELLER:

Kayma yapmayan diferansiyeller daha çok ağır hizmet tipi araçlarda kullanılır. Bunlar moment dağıtımlı ve No-SPİN adı verilen diferansiyellerdir, iş, yol hafriyat makinelerinde diğer bir ifade ile kara yolu dışı yerlerde kullanılan makinelerde ve araçlarda kullanılırlar.

 

1- NO-SPiN DİFERANSİYELİ:

Patinaja karşı alınan tedbirlerin bir devamı olarak no-SPiN diferansiyeli geliştirilmiştir. Bu diferansiyelde konik aks dişlileri, istavroz dişlileri yoktur. Bu nedenle standart diferansiyellerle kontrollü kayma yapmayan diferansiyellerden ayrılırlar. Diferansiyel dişli kutusunu oluşturan parçalar değişik bir yapıda olmak üzere vardır denebilir. Çünkü, istavroz milleri ve dişlileri yerine aynı biçim verilmiş merkez kamı vardır. Merkez kamının yanlarında birer kavrama elemanı bulunur. Bunlar birer çeneli kavrama gibidir. Çeneli kavramaların arkalarına da birer yay yerleştirilmiştir. Yan taraftaki yaylardan sonra aks dişlileri yerine kullanılan birer frezeli dişli vardır. Bunlar aksların frezeli uçlarına frezelenmişlerdir. içi frezeli olan bu özel yapıdaki elemanın dışında da diş vardır. Dışındaki dişler aracılığı ile çeneli kavramalara geçmiş, onlarla kavraşmışlardır. Şekil: 10-15.

Şekil: 10-15. No-SPIN diferansiyel; düz ileri gidiş konumu. 5- Aks dişlisi, 6- Çeneli kavrama 11- Çeneli kavrama 12- Aks dişlisi. 17- istavroz 22- istavroz çeneleri 23- Kavrama çeneleri.

 

a. DÖNÜŞLERDEKİ ÇALIŞMA:

Ortada istavroz yerine konulan merkez kamı bir tespit segmanı tarafından yerinde tutulmuştur. Dönmesine müsaade edilmiş fakat, sağa sola kayması önlenmiştir. Şekil: 10-16.Sağa dönüş sırasında sağ kavrama istavroz gövdesi ile kavraşmış olarak kalır, Böylece istavroz gövdesi sağ tekeri ayna dişlisinin hızında döndürür. Sol tekerin daha büyük bir mesafe alması gerekir. Bu nedenle de daha hızlı dönmesi lazımdır. Bu zorlanmanın sonucu olarak sol kavrama çeneleri istavroz gövdesindeki kam çıkıntılarına binmeye, diğer bir ifade ile merkez kamının rampalarına tırmanmaya zorlanırlar. Kavrama çenelerinin rampalara tırmanması kavramanın çözülmesine sebep olur. Şekil: 10-16.

2- TORK-MOMENT DAĞITIMLI DİFERANSİYEL:

Karayolu dışında arazide çalışan hafriyat makinelerinde tekerlekli olanlarında yol ve zemin şartlarından doğan kaymadan önlemek için kullanılan diferansiyellerden biridir. Şekil incelenirse dişli kutusunun yapı bakımından standart diferansiyel dişli kutusuna çok benzediği görülecektir. Ayna dişli kutuya cıvatalarla bağlıdır. Bu nedenle mahruti tarafından ayna dişlisine iletilen dönme hareketi kutuya da geçer. Kutunun içinde bulunan istavroz dişlileri gerek sayı gerekse yapı bakımından farklıdırlar. Bu diferansiyelde kullanılan istavroz dişlilerinin sayısı 12 tanedir. Üçerlik dört grup oluştururlar. Üç istavroz dişlisi birbiriyle kavraşmıştır.

Tork dağılımlı diferansiyelin aks dişlileri de heliseldir. Göbek kısımları frezelidir ve aksların frezeli uçlarına geçerler. Ancak bu aks dişlilerinin arka taraflarında çanak yaylar bulunur. Belleville yayları yada çanak yay olarak adlandırılan bu yaylar aracılığı ile diferansiyelde kaymalar asgariye indirilir. Şekil: 10-19 da böyle bir diferansiyel toplu olarak gösterilmiştir.

Şekil: 10-19. Tork dağılımlı diferansiyel dişli kutusu; toplanmış hali…

l -Ayna dişli 2 -Diferansiyel dişil kutusu .3 – Aks(iki) 4 - Mahruti mili 5 - istavroz dişilleri (On iki) 6 – Aks dişlileri (iki)

Tork dağılımlı diferansiyelin toplanmasında çanak yayların yerleştirilme şekline dikkat etmek lâzımdır. Yaylar ters konulursa diferansiyel kayma yapabilir ve dişliler sürekli boşluklu olarak çalışacaklarından ses yaparlar.

 

13- ÖZEL MAKSATLI DİFERANSİYELLER:

Özellikle kamyon ve yük taşıyan uzun yol araçlarında ihtiyaç duyulan takviye momentlerini karşılamak için özel maksatla hazırlanmış diferansiyeller kullanılmaktadır. Şekil: 10-26 da BMC kamyonlarında kullanılan bir takviyeli diferansiyelin kesiti gösterilmiştir.

Takviyeli diferansiyellerde genellikle planet dişli grupları, standart diferansiyel dişli kutusu ile birlikte kullanılır. Kardan milinden alınan hareket ayna dişlisine iletilir, ilâve edilen planet dişli grubunun yörünge dişlisi ayna dişlisi ile birlikte döner. Planet dişli grubunun güneş dişlisi, takviye kontrol düzeni aracılığı ile çalıştırılır. Yani, güneş dişlisi gerektiğinde kilitlenir. Bu durumdu hareket yörüngeden verilip planet taşıyıcısından alınır. Planet dişli sistemli takviye diferansiyelinde hareket önce ayna dişliye sonra takviye ünitesine geçer. Takviye çalışmıyorsa, diğer bir deyişle araç takviyeye alınmamışsa, planet dişli sistemi kilitlenmiş durumdadır ve hareketi olduğu gibi iletir. Kilitleme işlemi için güneş dişlisi diferansiyel dişli kutusundaki iç dişli kavraştırılarak; sistem kilitlenir. Bunun sonucu olarak kutu sadece ayna mahruti aracılığı ile sağlanan redüksiyon kadar bir redüksiyonla çalışır. Daha doğrusu diferansiyel standart yapısında olduğu gibi çalışır. Ancak takviye çalıştırıldığı zaman ikinci bir redüksiyon, planet dişli grubu üzerinden, sağlanır. Çünkü; Ayna doğrudan doğruya değil, planet grubu aracılığı ile kutuyu döndürmektedir. Şu halde planet dişli grubu üzerinden sağlanan redüksiyon ikinci bir redüksiyon olarak diferansiyele geçer.

Takviye diferansiyelini çalıştırmak için güneş dişlisinden yararlanılır. Güneş dişlisi sabit tutulursa redüksiyon sağlanacağından düşük bir hız elde edilir.

Şekil: 10-26. BMC takviyeli diferansiyeli. Kesit görünümü.

Güneş dişlisi serbest bırakılırsa, daha doğrusu, planet içindeki iç dişli ile kavraştırılırsa planet sistemi kilitlenir ve planet sistemi üzerinden direkt hareket sağlanır. Bu nedenle düşük hız sağlanamaz ve araç takviye diferansiyelinin yüksek hızı ile çalışır. Çalışmadaki bu özellik dolayısı ile bu tür diferansiyele iki hızlı yada çift redüksiyonlu diferansiyel denir. Böyle bir diferansiyel dişli grubunun parçaları Şekil de gösterilmiştir. Gösterilen şekildeki diferansiyel Inter loadstar 1800 kamyonuna aittir.

 

14-İNTER TAKVİYELİ DİFERANSİYELİNİN ÇALIŞMASI:

Yol şartlarının gerektirdiği durumlarda takviye diferansiyeli kullanılır. Gerektiğinde düşük hızda gerektiğinde de yüksek hızda aracı sürmek mümkündür. Takviye ünitesi çalışmazken şekilde 43 numara ile gösterilen kayıcı aracılığı ile 64 ve 54 nolu dişliler biribirine bağlanarak birlikte çalışmaları sağlanır. Bu planet dişli sisteminin prizdirekt halidir. Diferansiyel takviye durumuna alınınca 43 nolu kayıcı dişli 42 nolu somunun göbeği tarafından sabit tutulur ve böylece planet dişli sisteminin güneş dişlisi frenlenmiş olur. Güneş dişlisi sabit tutulunca hareket planet dişli grubu üzerinden diferansiyel dişli kutusuna ulaşır ve böylece ayna-mahrutinin sağladığı redüksiyonun yanında ikinci bir redüksiyon daha sağlanarak çekiş kuvveti arttırılmış olur.

15- TAKVİYE VİTESİ ÇALIŞTIRMA MEKANİZMASI:

Takviye diferansiyelinin, çalıştırılması için, bir motoru vardır. Bazı diferansiyellerde havalı bazılarında da elektrikli bir çalıştırma devresi bulunur. Takviye motoru ve bu motoru çalıştırmak için kullanılan kumanda devresi planet dişli sistemindeki güneş dişlisini ileri-geri iten çatalı tahrik ederler. Takviye sisteminin çalıştırılması için gaza basılırken, şoför mahallinde vites kolu üzerinde bulunan takviye düğmesi bastırılır. Diferansiyelin takviyeye geçebilmesi için gaz pedalı ani olarak bırakılır ve tekrar gaza-basılır.. Takviye diferansiyeli çalışıyorsa bu hareketten sonra araç hız kaybedecek ve çekiş artacaktır.

Aracı takviye vitesinden alabilmek için, yani; takviyeden çıkarmak için takviye düğmesi yukarı çekilir. Araç normale dönünceye kadar beklenir ve son tekrar normal gaz verilir. Vites küçültme ile takviye beraberce gerçekleştirilecekse vites değiştirilip debriyaj bırakılmadan önce takviye düğmesi itilir. Vites büyültürken de düğme yukarı çekilip vites değiştirilir.

ÖNEMLİ: Takviye düğmesini hareket ettirmeden önce gaza basılmalı, takviye düğmesini hareket ettirirken vites küçültme esnasında gaza basılmamalıdır. Kalkışları küçük viteslerle yapmak lâzımdır.

 

16- PLANET DİŞLİ SİSTEMLİ DİFERANSİYEL:

Önden çekişli otomobillerden biri yer kazanmak amacı ile planet dişli sistemini kullanarak diferansiyel çalışmasını sağlamaya çalışmıştır. Şekil: 10-31. de böyle bir sistemin şematik görünüşü verilmiştir. Mahruti ayna dişlisini döndürür. Ayna dişli yörünge dişlisini ve yörünge dişlisi de dış planetleri döndürür. Dış planet dişlileri iç planetlerle kavraşmıştır. İç planetler diğer taraftan güneş dişlisi ile kavraşmıştır. Güneş dişlisi sağ aksa frezelenmiştir. Planet dişlileri kendi milleri üzerinde yataklanmışlardır. Planet milleri ise planet taşıyıcısı üzerindedir. Yörünge dişlisi dönmeye başlayınca dış planetleri kendisi ile birlikte götürür. Böylece güneş dişlisi ile, (yani; sağ aksı) taşıyıcının (yani sol aksı) döndürür. Araç düz yolda gittiği sürece planet dişlileri kendi eksenleri etrafında) dönemezler.

Sağa dönüş sırasında sol taraftaki tekerlekler sağdakine oranla daha hızlı dönmeye çalışırlar. Bu durumda yörünge dişlisi taşıyıcıyı planetler aracılığı ile döndürmeye başlar. Güneş dişlisi dönüşün oluşturduğu dirençten dolayı sağ aksı, sol aksın hızında döndüremez. Bunun sonucu olarak planet dişlileri güneş dişlisinin etrafında dönmeye çalışırlar ve sol tekerin daha hızlı dönmesine müsaade ederler.Sola dönüş sırasında planet taşıyıcısı yol dirençlerinden dolayı hareketten alıkonulur. Bunun sonucu olarak planet taşıyıcısı yörünge dişlisinin etrafında döndürülmeye zorlanır. Böylece sağ aksın daha hızlı dönmesine müsaade edilmiş olur.

 

17- DÖRT TEKERİ MUHARRİK ARAÇLAR:

Özellikle araziye yönelik, uygulamalarda çalıştırılan araçlarda daha iyi bir tırmanma ve çekiş sağlayabilmek için arka ve ön dingillerin her ikisinin de tahrik edildiği sistemler kullanılmaktadır. Bu nedenle önde ve arkada birer diferansiyel bulunur. Gerektiği zaman kullanılan dört tekeri muharrik sistemlerde, bilinen Standart diferansiyel dişli kutusu, arka tarafta vardır ve araç normal olarak standart diferansiyel ile kullanılır, ön taraftaki diferansiyel ihtiyaç halinde devreye sokulur. Ön diferansiyelin devreye alınmasını sağlamak için ana vites kutusunun tarafına ilâve edilmiş bulunan bir transfer kutusu kullanılır. Buna takviye vitesi denir. Daha çok askeri araçlarda kullanılan takviye vitesleri takviye diferansiyelleri ile karıştırılmamalıdır.

 

18- SÜREKLİ TAKVİYE VİTESLİ SİSTEM:

Sürekli takviye vitesli sistem, eksiklikleri ortadan kaldırmak için geliştirilmiştir. Bu amaçla transfer kutusunun içine ayrı bir diferansiyel yerleştirilmiştir. Konulan diferansiyel aracılığı ile gerektiği zamanlarda ön tekerleklere daha doğrusu ön kardan miline ilâve moment verilir. Eğer arka tekerlekler fazla bir momente ihtiyaç duyarlarsa, transfer kutusunda gereken farklılığı yaratarak arkada çekişi arttırır.

Sürekli takviye düzeni ile her türlü zemin üzerinde sürüşler rahatlıkla yapılabilir. Şoförün vites değiştirmesi gerekmez. Sadece yakıt ekonomisi açısından sürekli takviye düzeni istenmeyebilir. Çünkü fazladan yüklerle, fazla bir sarfiyat sözkonusudur. Diğer taraftan tekerlerin patinaja geçmesi hallerinde meydana gelebilecek farklı hareketleri karşılayabilmek için de diferansiyel kilidi kullanılır. Şoför, ihtiyaç duyulduğu zaman, şoför mahallinde bulunan bir düğme aracılığı ile transfer kutusundaki diferansiyeli kilitler yada serbest bırakır. Bu amaçla diğer azı uygulamalar daha vardır. Bunlardan biri kısmen kayma yapabilen, daha doğrusu kontrollü kayma yapabilen diferansiyel kullanır. Bunun için çok diskli bir kavrama üzerinden kontrollü kayma sağlanır. Şekil 10-36.

Dört tekeri muharrik olan araçlarda ön dingiller genellikle sabit olarak seçilirler. Sabit dingillerde ön düzen açıları sınırlıdır. Açıların sınırlılığı ayarlarda da sınır getirmiştir. Bu nedenle çoğunlukla bir toe-in ayarı ile yetinilir. Ancak; sabit dingilli sistemlerde kamber ve kaster açılan da ayarlanabilir.

Şekil.10-36. Transfer dişli kutusu ye kollanılan diferansiyel. Bu diferansiyel gerektiğinde kilitlenerek arka ve ön tekerleklere eşit güç iletimi sağlanır.