MARMARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ VİTES/DİŞLİ KUTUSU (ŞANZIMAN, TRANSMİSYON) Yrd. Doç. Dr. Abdullah DEMİR Vites Kutusu (Şanzıman) - Görevi Transmisyon sisteminin başlıca görevleri;  Duruş halinden harekete geçişi sağlamak,  Tork ve dönme hızı dönüşümünü gerçekleştirmek,  İleriye ve geriye hareketi sağlamak,  Güç ünitesinin çalışmasını, yakıt ekonomisi ve egzoz emisyonları ile uyumlu olarak çalışma grafiğinin uygun bölgesinde tutulmasını sağlamaktır. Vites Kutusu (Şanzıman) - Dişli Prensibi Z GİRİŞ Z ÇIKIŞ 10 10 İKİ EŞİT DİŞLİ: Hareket yönü ters, hız ve tork eşittir. Dişli Oranı (r) = Z ÇIKIŞ / Z GİRİŞ = 10 / 10 = 1 r=1 Vites Kutusu (Şanzıman) - Dişli Prensibi Z GİRİŞ Z ÇIKIŞ 30 10 KÜÇÜK DİŞLİDEN BÜYÜK DİŞLİYE: Hareket yönü ters, hız azalır, tork artar. Dişli Oranı (r) = Z ÇIKIŞ / Z GİRİŞ = 30 / 10 = 3 r=3 Vites Kutusu (Şanzıman) - Dişli Prensibi Z GİRİŞ Z ÇIKIŞ 20 15 BÜYÜK DİŞLİDEN KÜÇÜK DİŞLİYE: Hareket yönü ters, hız artar, tork azalır. Dişli Oranı (r) = Z ÇIKIŞ / Z GİRİŞ = 15 / 20 = 0.75 r = 0.75 Vites Kutusu (Şanzıman) - Dişli Prensibi Z GİRİŞ Z GİRİŞ Z ÇIKIŞ 10 5 10 ARA DİŞLİ: Hareket yönü aynı olup, dişli oranına etkisi yoktur. Dişli Oranı (r) = Z ÇIKIŞ / Z GİRİŞ = 10 / 10 = 1 r=1 Vites Kutusu (Şanzıman) - Dişli Prensibi 1 20 Diş 2 40 Diş 3 10 Diş Son dişli oranı: Son dişli oranı, 2.6 ile 4.5 arasında bir orandır. Genel olarak son dişli oranının düşürülmesi gücün tekerleklere daha iyi iletilmesini sağlar ve yakıt tüketimini azaltır. Gaz pedalı vasıtasıyla, çıkış gücü üzerindeki kontrol basit bir şekilde motorun yapmakta olduğu iş oranında düzenlenir. Maksimum tork oldukça sınırlı hız limitlerinde mevcut olabilir. Dişli kutuları, tekerleklerdeki torku ya arttırmayı yada azaltmayı veyahut ta aynı seviyede tutmayı temin etmek için kullanılır. Bir araç sabit hızda, tahrik kuvvetinde, veyahut ta çekiş kuvvetinde hareket ederken, tekerleklerde harekete karşı yönelen değişik kuvvetleri dengelemek durumunda olmalıdır. Bu kuvvetler; hava direnci, eğim direnci, yuvarlanma direnci, ivme direnci ve frenleme direncidir. MANUEL VİTES KUTULARI Manuel dişli kutuları genellikle, kayıcı dişlili, kayıcı manşonlu (daimi iştirakli) ve senkromeçli tiplerdedirler. Kayıcı dişli vites kutularında, bütün dişliler düz dişlidir. Ana mil, kamalı mil şeklinde yapılmış olup, vites dişlileri bunun üzerine takılmıştır. Grup mili üzerindeki dişliler ise mil ile yekparedir. Vites değişimi için kamalı mil üzerindeki bir dişli, vites çatalının yardımıyla kaydırılarak grup mili üzerindeki bir dişli ile kavraştırılmaktadır. MANUEL VİTES KUTULARI (dvm.) Yaklaşık 70 yıl kadar önce uygulamaya geçirilen daimi iştirakli tiplerde ise, çoğunlukla helisel dişlilerin kullanılmasıyla, düz dişlilerin kullanıldığı vites kutularına oranla daha sessiz çalışma temin edilmesinin yansıra, vites değiştirmelerin daha kolay ve gürültüsüz olması da sağlanmıştır. Kayıcı manşonlu vites kutularında dişliler bir ana mil üzerinde burç veya yay yataklar üzerinde dönmekte ve ilgili dişlilerin kavraşması, dişlilerin göbek kısımlarında bulunan kurt dişli kavrama tertibatları ile sağlanmaktadır. Kurt dişlilerin kavraşması, düz vites dişlilerine oranla daha kolay olmakta, her hangi bir hata, vites dişlilerinin değil sadece kurt dişlilerin dişlerinin hasar görmesine sebep olmaktadır. Vitese geçirme işlemi tamamlandığında kurt dişlilerin dişleri arasında herhangi bir hareket olmamakta, güç, vites dişlileri üzerinden aktarılmaktadır. Kayıcı manşonlu vites kutularında gürültüsüz vites değiştirme için ara debriyaj ve ara gaz gerekmektedir. Senkromenç tertibatları ilk olarak eşitlenmesi için bir sürtünme kavraması ile mekanizmayı dışarıdan tutarak öncelikle pozitif dişliyi hizmete almayı senkronizasyon işlemi bitimine kadar geciktirir. Bunlar genellikle tek bant dizaynlarıyla olur. Kaynak: Kia Resimde 3 vitesli şanzımanın prensibini gösterir. Çıkış milindeki dişliler, mil üzerinde rahatça dönebilirken, giriş milindeki dişliler ve alt mil, millere doğrudan sabitlenmiştir. Onları mile bağlamak için, bağımsız olarak özel bir mekanizma, sağ üst tarafta gösterildiği gibi kullanılır. Hareketli parça, ilgili dişliyi, mile bağlı göbeğe bağlar, seçilen dişli ile mil arasında bağlantı sağlanmış olur. Artık torku aktarabilir, dişli seçilmiştir. Geri vitesi sağlamak için, üçüncü bir dişli çarkı eklemek gerekir. Buna göre, dönüş yönü, giriş dönüş yönüne göre tersine döndürülür. Orta dişlinin, dişli oranı üzerinde etkisi yoktur! Kayıcı Manşonlu (Daimi İştirakli Tip) Dişli Kutuları Kayıcı manşonlu tip vites kutusunda dişliler sürekli olarak kavraşmış durumda bulunurlar. Grup mili dişlileri mil ile sabit bir şekilde bağlanmışlardır, kamalı mil dişlileri iğneli rulmanlar üstünde boş olarak dönerler. Şekilde görüldüğü gibi kayıcı manşon; göbek dişlisi (1), kayıcı manşon bileziği (2), ayırma çatalı (3) ve vites değiştirme dişlisinden (4) oluşur. Vitese takılmasında kayıcı manşon vites dişlisinin vites değiştirme dişlileri üzerinde sürülür. Bu sırada kayıcı manşonun iç tırnakları vites değiştirme dişlileri ile kavraşır. Viteslerin değiştirilmesinde, kayıcı manşon ana mil üstüne sürülür. Eğer ana mil ile kendisinin üstüne gevşek olarak yataklandırılan vites dişlileri arasında birlikte dönüş sağlanırsa, vites değiştirme gürültüsüz bir şekilde sağlanabilir. Bir üst vitese takılmasında serbest dişlinin ara debriyaj yapmak suretiyle frenlenmesi, Bir alt vitese takılmasında ara gaz vermek suretiyle hız arttırılması gereklidir. Birinci vitesten beşinci vitese kadar, kamalı (ana) mile güç aktarımı grup mili üzerinden gerçekleşir. Hareket iletimi prizdirek milinden direk ana mile gider. Her iki milin bağlantısı kayıcı manşon vites bileziğiyle gerçekleştirilir. Geri vites hareketinde grup milinden kamalı mile hareket geçişi bir ara dişli üzerinden sağlanır. göbek dişlisi (1) kayıcı manşon bileziği (2) ayırma çatalı (3) vites değiştirme dişlisi (4) göbek dişlisi (1) kayıcı manşon bileziği (2) ayırma çatalı (3) vites değiştirme dişlisi (4) SENKROMEÇLİ VİTES KUTUSU Senkromeçli dişli kutularında kamalı mil ile vites dişlileri arasındaki dönüşün eşit olması bir senkromeç sistemiyle sağlanır. Bu sayede vitese takılmasında ara debriyaja ve ara gaz verilmesine gerek kalmaz. Bunun neticesinde vitese takma kolaylığı ve vites kutusunun korunmasını sağlanır. Senkromeç sisteminin yapısına göre bu vites kutuları senkromeçli ve kilitli senkromeçli vites kutuları olarak gruplara ayrılır. Senkromeçli vites kutusunda, senkromeç göbek dişlisi bir vites bileziği bir vites çatalı vasıtasıyla dişliye doğru itilir. Sürtünme suretiyle eşit dönüş meydana gelir. Sürücü, senkromeç sisteminin devir sayısının dengelenmesi bakımından gerekli olan zamanı tutturması için, vites değiştirme sırasında kısa bir aralık vermek zorundadır. ZF-B Senkromeç Tertibatı Kaynak: Kia Bir göbeğin en fazla iki dişli çarkını bağlayabileceği / ayırabileceği unutulmamalıdır. Bağımsız göbeklerin konumlarına bağlı olarak, farklı dişliler değiştirilebilir. Boş vites durumunu sağlamak için (çıkış dişlisi çarkları mile bağlı değil, hepsi serbestçe dönebilir), bütün göbekler orta konumdadır. Vitesi değiştirmek için vites kolu hareket ettirilir. Vites kabloları, bir braketle şanzıman muhafazasına, bir pimle / burç bağlantısıyla seçme mekanizmasına bağlıdır. Kaynak: Kia Rahat vites değiştirme ve dişlilerin daha iyi kavraşması için, vites rayları, sık sık özel kilit mekanizmalarıyla donatılır. Dahası, sürücüden kaynaklanan çalıştırma hatalarını önlemek için, vites değiştirme mekanizması, özel kilitleme mekanizmalarına sahip olabilir. Bazen, diğer viteslerden doğrudan olmamak kaydıyla, yalnızca boş vites konumundan geri vitese almaya izin veren bir kazara geri vitese alma koruması uygulanır. Mevcut araca ve şanzımana bağlı olarak, vites kolunun, ya şanzımana doğrudan bir bağlantısı vardır, ya da bir çubuk yoluyla bağlıdır veya sıklıkla şanzıman üzerindeki seçme mekanizmasına uzanan vites kablolarıyla kullanılır. Kaynak: Kia Dişli çarkı ve göbeğin konik bir alanı vardır. Dişlerden önce, koniler birbirine değecektir. Bundan kaynaklanan sürtünme kuvvetine bağlı olarak, vites, göbekle aynı devre sahip olana kadar, frenlenecek ya da hızlandırılacak, sonra da kolaylıkla birbiriyle kavraşacaktır. Bunun için, konik alan, bilezikle ilişkili olarak hareketli olmalıdır. Kilitli Senkromeçli Vites Kutusu Kilitli senkromeç tertibatlı vites kutusu, senkromeç sisteminin yanında, kayıcı manşonun ve dişlinin devir sayılarını eşit olmalarından önce vitese takılmasına engel olan kilitleme parçalarına da sahiptir. Kilitleme ilk önce devir sayıları eşit olduğu sırada sona erer ve vitese takılır. Tam senkronize bir vites kutusunda geri hareket vitesi dışında bütün ileri hareket vitesleri bir kilitli senkromeç sistemiyle donatılmıştır.  Senkromeç halkası  Baskı tırnağı (kilit pimi) ünitesi (2-6-7)  Konik alınlı vites değiştirme dişlisi  Senkromeç göbek dişlisi  Kayıcı manşon  Vites dişlisinden (8) oluşur. ZF-B Senkromeç Tertibatının Demontaj Resmi A Synchronizer Assembly Manual Transmissions and Transaxles, Prepared by Martin Restoule; Algonquin College Bu tipik bir önden çekişli araç şanzımanıdır. Resimde, bağımsız dişliler için farklı dişli çiftlerini gösteren, boş vites konumundaki şanzımanı gösterilmektedir. Bütün senkromeç manşonları orta konumdadır, böylece tork aktarılamaz. Kaynak: Kia Kaynak: Kia Resimde birinci vites seçilidir, bu durumun, manşonun sağ tarafa kaydırılmasına bağlı olduğu kabul edilebilir, dolayısıyla dişli çarkı, çıkış miline bağlanır ve böylece güç akışı sarı Kaynak: Kia Burada 2'den 5'e kadar diğer vitesleri gösterilmiştir. Farklı manşonları ve bağımsız dişlileri kavraştırmak için farklı konumlarının gerektiğini unutmayın. Bağımsız dişliler için kullanılan dişli setlerinin farklı ölçüleri olduğunu unutmayın. Her dişli için güç akışı, sarı Şanzıman Şanzıman ve diferansiyelin entegre kullanıldığı Transaks FF ve MR araçlarda karşımıza çıkar. Şanzıman Diferansiyel Giriş mili Çıkış mili Kaynak: Toyota Manual Transmissions and Transaxles, Prepared by Martin Restoule; Algonquin College Düz Şanzıman: Motorun çıkış kuvvetini, hızını ve dönüş yönünü değiştirir. Motor Debriyaj Giriş mili Kaynak: Toyota Senkromeç kayıcısı Vites kolu Çıkış mili Diferansiyel Tahrik şaftı Tekerlekler Vites Kutusu (Şanzıman) - Çalışması 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. 1. Vites 3. Vites Kaynak: Toyota Geri Vites Kaynak: Toyota There are several distinct types of these transmissions; including ‘transverse’ or ‘transaxle’ front wheel drive gearboxes and ‘inline’ gearboxes used in rear and four wheel drive vehicles. Advantages • Usually have high mechanical efficiency. • Arguably the most fuel efficient type of transmission, although this depends on the driver selecting the most appropriate gear. • Relatively cheap to produce – possibly only half of the equivalent automatic. • Light weight – typically 50 to 70% of the equivalent automatic weight. • Smaller and hence usually easier to package in the vehicle. Disadvantages • Some driver skill required – ask anyone who only drives autos! • Emissions and fuel consumption can be heavily influenced by the driver’s gear selection. • Clutch operation and changing gears can be tiring, especially when in heavy traffic. • Not suitable for all drivers, controls on larger vehicles can be heavy and most require some dexterity during operation. Kaynak: Julian Happian-Smith, An Introduction to Modern Vehicle Design, 2002 ELEKTRONİK MANÜEL VİTES KUTUSU (ŞANZIMAN) Kaynak: Toyota Elektronik kontrollü manüel şanzıman vites değişimi esnasında EKÜ, gaz kelebeği, debriyaj ve vites değişim işlemlerini kumanda eder. Özellikler • Debriyaj pedalı yoktur. • Vites değişimi vites kolu (anahtarı) ile gerçekleşir. Reading Text With the introduction of a number of vehicles recently, automation of synchromesh, ‘manual’ transmissions is becoming more popular. The reason for the development of these transmissions is twofold; firstly then can show an economy benefit over both manual and automatic transmissions. This is because they are more efficient than automatics and can be programmed to change gear more effectively than most drivers would. Secondly, automated manual transmissions are gaining in popularity in the performance car market, probably because of the links to Formula 1 racing and as a result of clever marketing! Examples include: BMW M3, MMC Smart, VW Lupo, Alfa 156. These developments started some time ago with the introduction of automated clutches on several vehicles including the Renault Twingo, Saab 900 Sensonic and Ferrari. These cars retained the normal gear lever but automated the clutch so that no pedal was required. At start up they operate as an automatic with the control system actuating the clutch to achieve a start from rest when the accelerator pedal is depressed. During gear changes the clutch is operated in response to movement of the gear lever. Kaynak: Julian Happian-Smith, An Introduction to Modern Vehicle Design, 2002 Reading Text onsideration of the mechanics of the automated manual systems suggests that it may be difficult for these systems to replace the conventional automatic. The fundamental point is that the automated manual systems need to disconnect the drive from the engine to the transmission in order to achieve a gear change. With conventional automatics only a small reduction in the engine power is required to achieve a smooth transition form one gear to another because of the action of the torque converter. There are, however, twin clutch designs of transmission, which overcome this limitation by providing two parallel torque paths through the transmission where a gearchange simply switches from one path to another and engages one clutch rather than the other. This can be done without reducing the engine output (a ‘hot shift’). This has been used in the past by large automotive gearboxes, but could be extended to the car market. In the commercial market there are a number of manufacturers now producing automated manual transmissions for trucks. Whereas these developments have needed the driver to indicate the gear selection in the past, the latest developments have the intelligence to completely automate the gearchange. On heavy commercial vehicles this may need to include missing some gears, especially when unladen so the control software required is not trivial. Kaynak: Julian Happian-Smith, An Introduction to Modern Vehicle Design, 2002 Kaynak: Toyota MMT Şanzıman: Otomatikleştirilmiş manüel şanzıman normal dişli tip şanzımana sahiptir. Debriyaj (baskı ve balata) mevcuttur. Sadece bu şanzımanın debriyaj pedalı yoktur. Debriyajın ayrışması ve kavraşması işlemini manüel şanzıman üzerinde bulunun debriyaj aktüatörü (clutch actuator) yapar. Bu işlem için MMT EKÜ’sü bazı motor ve şanzıman verilerine kontrol eder ve debriyaj aktüatörünün görev yapmasını sağlar. Vites değişimini de E modunda yine vites seçme&değiştirme aktüatörü gerçekleştirir. Kaynak: Toyota TCM ile Tümleşik Kavrama Kumandası ASM Şanzıman Görevleri: • Kavrama ayırma işlemi • Kalkış için kavramanın kademeli devreye girmesi • Sürüş esnasında vites değişimleri için kavramanın ayırıp kavraşması • Bir viteste iken durabilmek için kavramanın ayırması • Motor stop ettiğinde park sırasında, viteste kalabilmesi amacıyla kavraşması Çalışması:  TCM doğru akım motorunu kumanda eder  Motor sonsuz dişli yardımıyla tahrik eder  Sonsuz dişli itme çubuğu ve pistonunu kumanda eder  Basınç, kavrama ana silindirin içinde oluşturulur Kaynak: Presented by Burkhard Eich,, Otomatik iB5 Vites Kutusu • Controller • Power stage clutch actuation • Power stage shift actuation • Power stage select actuation Control Unit: Worm Actuator Motor Worm Gear Worm Gear Shaft Bolt Master Cylinder Push Rod Compensation Spring Position Sensor Kaynak: Presented by Burkhard Eich,, Otomatik iB5 Vites Kutusu www.autoparts.uk.com ECM – Electronic Clutch Management LuK Clutch Course, An introduction to clutch technology for passenger cars, 2004 Firma İddiası??? During the development more than 4 million kilometres of test drive and more than 30,000 hours on test benches were conducted to ensure maximum reliability and functionality. The system is now in mass production since 1997. With the growing traffic density and increasing comfort requirements the automation of the drive train will gain importance in vehicles. One milestone in this direction is the Electronic Clutch Management (ECM) system from LuK. LuK Clutch Course, An introduction to clutch technology for passenger cars, 2004 Function of the ECM With an ECM the driver can shift as usual but doesn`t have to operate a clutch pedal. The actuation of the clutch during starting, shifting and stopping is done by means of an electronic actuator in an optimum manner. This means more comfort and increased safety due to the relief of the driver, and it also creates more pleasure in driving with a manual transmission. Assembly and special features of the LuK-ECM: At the same torque capacity the release load of the SAC is about 30% lower compared with a conventional clutch, and due to the self adjustment during wear and tear, this release load remains constant over lifetime. The SAC in combination with intelligent control strategies like the so called ”torque tracking strategy” makes it possible to use a very small electric motor for the clutch actuation. Be cause of the low heat generation of this small electric motor the actuator and the control unit can be combined into an ”intelligent actuator” (figure 3). A very important target during the development of the ECM was to minimise the effort for the car manufacturer. The system had to be a pure add-on-system and changes on the transmission and shifting mechanism had to be avoided. Under these preconditions, a clutch position sensor and a speed sensor for the transmission input shaft could not be considered (see also figure 4). Consequently modifications to the transmission, the release-system and the corresponding wiring are not necessary. Only one potentiometer for shift intention recognition and two non-contact sensors for gear position recognition are required. Other signals like engine speed are usually available in the vehicle. The target of component reduction has been realised by means of intelligent control software. LuK Clutch Course, An introduction to clutch technology for passenger cars, 2004 "intelligent actuator" LuK Clutch Course, An introduction to clutch technology for passenger cars, 2004