DANIŞMAN

YRD.DOÇ.DR.EROL SOLMAZ

PROJE SORUMLULARI

ANIL BAYTEMUR

OKAN DENİZ

BİLGİSAYAR DESTEKLİ DİFERANSİYEL

TASARIMI

DİFERANSİYEL NEDİR?

• Diferansiyeller şaftla aks arasında bulunan bir güç aktarma organıdır.

Aracın motorundan şaft vasıtasıyla iletilen kuvveti aracın konumuna göre

akslar arasında paylaştırır.

Şekil 1.Diferansiyel Görünümü

DİFERANSİYELİN GÖREVLERİ

• Şafttan gelen hareketin hızını düşürerek momentini arttırır.

• Virajlarda iç tekerin yavaş dış tekerin daha hızlı dönmesini sağlayarak

tekerleklerin sürtünmeden ve aracın savrulmadan rahat viraj almasını

sağlar.

• Arkadan çekişli araçlarda gelen hareketin yönünü 90 derece, önden çekişli

araçlarda gelen hareketin yönünü çevirir.

Şekil 2.Diferansiyel Görünümü

DİFERANSİYEL YAPISI VE PARÇALARI

• Diferansiyellerin yapılarını arkadan itişli ve önden çekişli olmak üzere iki

grupta incelemek daha uygun olur. Ancak yapıda ve parçalarda köklü bir

farklılığın olmadığı görülmektedir. Tek değişiklik, önden çekişli diferansiyelde

hareket, vites kutusu çıkış milinden alınan hareket helisel dişli olan mahruti

dişliye verilmektedir. Arkadan itişli diferansiyellerde ise hareket, şafttan konik

dişli olan mahruti dişliye verilmektedir.

Şekil 3.Diferansiyel Görünümü

Şekil 4.Diferansiyel Parçaları

1.MAHRUTİ DİŞLİ : Motordan gelen hareketi şaft vasıtasıyla alıp kendinden

büyük olan ayna dişliye aktarır.

Şekil 6.Mahruti Dişli

2.AYNA DİŞLİ : Mahrutiden aldığı hareketi kendine bağlanmış olan kafese

(kutuya) aktarır.

Şekil 7. Ayna Dişli

3.DİFERANSİYEL KAFESİ (KUTUSU) : Ayna dişlisine bağlı olup

aynadan aldığı hareketi dolaylı olarak pinyon dişlilerine aktarır.

Şekil 8. Diferansiyel Kutusu

4.PİNYON (İSTAVROZ) DİŞLİ : Diferansiyel kafesine bağlı olup kafesten

aldığı hareketi akslara iletir.

Şekil 9. Pinyon Dişlisi

5.AKS DİŞLİSİ : Pinyon dişlisinden aldığı hareketi akslara iletir.

Şekil 10. Aks Dişlisi

• PİNYON VE AKS DİŞLİLERİN ÇALIŞMA ESNASINDAKİ KONUMU

Şekil 11. Pinyon-Aks Dişlisi Genel Görünüş

Şekil 12. Pinyon-Aks Dişlisi Genel Görünüş

DİFERANSİYELDE KULLANILAN DİŞLİ ÇEŞİTLERİ

• Hipoid dişli kullanılarak aracın ağırlık merkezi yere yaklaştırılmış ve

güçlükler yenilmiştir.

• Gerek düz ve gerekse helisel konik ayna-mahruti dişlilerinde, ayna dişlisi ile

mahruti dişlileri aynı merkez ekseninde kesişmektedir. Diğer bir ifade ile

denilebilir ki ayna ve mahruti dişlileri birbirini tam ortadan kesişmektedir.

Hipoid dişlilerde mahrutinin ekseni, ayna ekseninin altından geçer. Bir bakıma

mahruti ekseni ayna dişlisinin dik eksenini merkezin biraz altında keser. Böyle

bir dişli sistemi ile kardan milini biraz daha aşağıya almak mümkün olmuştur.

Şüphesiz kardan milinin biraz daha aşağıdan bağlanması araç ağırlık

merkezinin yere yaklaştırılmasını sağlamıştır.

Şekil 13.Mahruti ve Ayna Dişlisi

• Özetle diferansiyel ayna-mahruti dişlisi olarak düz konik dişliler, helisel

konik dişliler ve hipoid dişliler kullanılmıştır. Günümüzün tüm

otomobillerinde hipoid dişli sistemi kullanılmaktadır.

Şekil 15.Hipoid Konik DişliŞekil 14.Düz Konik Dişli

HAREKET İLETME ORANLARI

• Arka akslarda kullanılan redüksiyon veya hareket iletme oranları genellikle

3:1 ile 4.5:1 arasında değişir. Ayna-mahruti arasında 3:1 veya 4.5:1 gibi bir

hareket iletme oranı transmisyonun çıkışından alınan momentin 3 kat ya da 4.5

kat artmasına imkân verir.

DİFERANSİYEL DİŞLİ KUTUSU VE YATAKLAR

• Diferansiyel dişli kutusu bir muhafaza içine yerleştirilmiştir. Bu muhafazaya

diferansiyel taşıyıcısı denir.

Şekil 16.Diferansiyel Dişli Kutusu

DİFERANSİYELİN ÇALIŞMASI

• Diferansiyelin çalışmasını ileri düz gidiş ve virajda çalışması olarak iki gruptaincelenir.

1. İleri Düz Gidiş

Hareket, şaft vasıtasıyla mahruti dişliye gelir. Mahruti dişli hareketinikendisinden büyük olan ayna dişliye hızı azaltılmış olarak verir. Ayna dişliyebağlanmış olan diferansiyel kafesine geçen hareket kafes içerisindeki aksdişlilerine bağlantı olmadığı için geçemez. Ancak kafese bağlı olan istavrozdişlilerine hareket iletilmiş olur. İstavroz dişlilerine bağlı olan aks dişlilerinehareket istavroz millerinin kilitlenmesiyle geçer. Kısaca diferansiyel kafesi dönerbununla birlikte bağlı olan istavroz dişlisi ve aks dişlisi de hareket ederek akslarahareket verilir. İleri harekette kesinlikle istavroz dişli kendi ekseni etrafındadönmez.

2. Virajlarda Gidiş

Araç herhangi bir viraja girdiğinde iç tekerin yavaş, dış tekerin ise hızlı dönmesiistenir. Hareket şafttan mahruti dişliye ve oradan da ayna dişliye geçen hareket,diferansiyel kafesine iletilir. İç tekerlek sürtünmeden dolayı yavaşlamaya çalışırkenaks dişlisinin de dönmesini sağlar. Ancak diferansiyel kafesi aynı hızda dönmeyedevam edeceği için, istavroz dişlilerin milinden iterek döndürmek isteyecektir.İstavroz dişlilerde durmak isteyen aks dişlisinin üzerinden tekerlenmeye(dönmeye) başlayacaktır. Aynı zamanda diğer aks dişlisini de döndürecektirler.Böylece bir aks dişlisi durmaya çalışırken diğer aks dişlisi daha hızlı dönecektir.Bu harekette iç tekerin yavaş dış tekerin hızlı dönmesini sağlayacaktır.

Video 1. Diferansiyel Çalışma Prensibi

ARAÇ ÇEKİŞ TİPİNE GÖRE DİFERANSİYELLERİN ÖZELLİKLERİ

1.Arkadan İtişli Araçlar: Diferansiyelin yapısı genellikle daha önceden

sabitlenmiş olan arka aks kovanı içerisine yerleştirilirler. Pinyon dişli gövde

içerisine iki konik rulmanla oturtulmuştur. Ayna dişli ve diferansiyel kutusu iki

yan rulmanla diferansiyel gövdesi içine tek parça hâlinde yerleştirilmişlerdir.

Ayna ile pinyon arasındaki dişli boşluğunu ayarlamak için her iki tarafa iki yan

rulmanının arkasına şimler ya da diş tarafına ayar somunu yerleştirilmiştir. Aks

dişlilerine, aks milleri frezeli dişliler aracılığı ile bağlanmıştır.

Şekil 17.Arkadan Çekişli Araç Diferansiyeli

2.Önden Çekişli Araçlar: Diferansiyel vites kutusu ile birleştirilmiştir. Ayna

dişli olarak bir helisel dişli kullanılmaktadır. Bu dişli diferansiyel kutusu ile

birleştirilmiş ve iki yan rulman arasına oturtulmuştur. Rulmanların yanlarına

ayar şimleri yerleştirilmiştir. Akslar, aks dişlisi içerisine frezelerle geçerek

bağlanırlar. Genelde iki adet istavroz dişlisi kullanılırken güçlü motorlarda dört

istavroz dişlisi kullanılır.

Şekil 18.Önden Çekişli Araç Diferansiyeli

TAŞITLARDA KULLANILAN DİFERANSİYEL ÇEŞİTLERİ

1. Standart Diferansiyel Dişli Kutuları

2. Kontrollü Kayma Yapabilen Diferansiyeller

2.1.Chrysler'in Sure-Grip Diferansiyeli

2.2. Anti-Spin Diferansiyel

3.Kayma Yapmayan Diferansiyeller

3.1.No-Spin Diferansiyeli

3.2.Tork-Moment Dağıtımlı Diferansiyel

3.3.Özel Maksatlı Diferansiyeller

3.3.1.Takviye Vitesi Çalıştırma Mekanizması

3.4.Planet Dişli Sistemli Diferansiyeller

3.5.Dört Çeker Araçlarda Diferansiyel

3.6.Sürekli Takviye Vitesli Sistem

TASARIM HESAPLAMALARI

TASARIM AŞAMALARI

• Diferansiyel tasarımını yaparken Catia V5 CAD programını kullanmış olup

tasarımımızı Uludağ Üniversitesi Motor Laboratuvarı’nda bulunan diferansiyel

üzerinden birebir ölçü alarak gerçekleştirdik. Kullandığımız başlıca ana

komutlar multi-section solid ve removed multi-section solid komutlarıdır.

Şekil 19. Diferansiyel Dişli Bileşenleri

Şekil 20.Diferansiyel Montajlı Hali (Önden Görünüş)

Şekil 21. Diferansiyel Montajlı Hali (Soldan Görünüş)

TASARIM PARÇALARININ TEKNİK RESİMLERİ

1.

Teknik Resim 1.Aks Dişlisi

2.

Teknik Resim 2.Aks Mili

3.

Teknik Resim 3.Ayna Dişlisi

4.

Teknik Resim 4.Mahruti Dişlisi

5.

Teknik Resim 5.Pinyon Dişlisi

6.

Teknik Resim 6.Pinyon Mili

SONLU ELEMANLAR METODU İLE

ANALİZ

Şekil 22. Pinyon Dişli SEM (FEM) Analizi

Şekil 23. Aks Dişli SEM (FEM) Analizi

Şekil 23. Mahruti Dişli SEM (FEM) Analizi

Şekil 24. Ayna Dişli SEM (FEM) Analizi

ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ

MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ

MOTOR LABORATUVARI ÇALIŞANLARINA

VE

YRD. DOÇ. DR. EROL SOLMAZ ‘A

YARDIMLARINDAN DOLAYI

TEŞEKKÜR EDERİZ.