BilimGenelMakalelerTeknoloji

Diferansiyel Neden Var?

Diferansiyel kelimesi, eğer arabalarla pek ilgilenmiyorsanız, sizin için matematiksel bir terimdir. Aynı terimin İngilizce karşılığı olan ‘differential’ kelimesi aslında ‘-differ’ kökünden türemiştir ve bu da ‘değişkenlik göstermek‘ anlamına gelir. Dolayısıyla, bizim bahsettiğimiz araba diferansiyeli de farklılıkla alakalı bir kelime, aslında ‘differential’ sözcüğünün aynısı. Peki, neden bu iki terim aynı kelime ile ifade ediliyor? Bunu cevaplamak için onun sistematiğine bakmalıyız.

Diferansiyel, arabalar, traktörler, kamyonlar gibi en az 3 tekerleği olan neredeyse tüm kara araçlarında bulunan bir güç aktarma organıdır. Neredeyse tüm araçlar dememin sebebi ise diferansiyel organının çözdüğü probleme farklı bir çözüm bulan trenler. Bu organ, motordan gelen dönme hareketini 2 farklı yöne aktararak tekerlekleri döndürür. Ama bu görevi onun için ‘ayrımsal’ anlamına gelen ‘differential’ kelimesinin kullanılmasının sebebi değildir.

Yerlerin bembeyaz olduğu karlı bir günde, sizden başka kimsenin olmadığı geniş bir alanda arabanıza bindiğinizi düşünün. Arabayı çalıştırdınız ve başladığınız yere gelene kadar direksiyonu aynı pozisyonda, diyelim ki 30o solda, tuttunuz. Eğer hiç kaymadıysanız, aracınızın tekerlek izleri biri diğerinden daha küçük olmak üzere 2 tane çember oluşturur. Tekerlerin gittiği yolları gösteren 2 çember.

Şekil-1

Fizik kurallarına göre, aynı süre içerisinde diğerinden daha fazla yol alan bir cisim diğer cisimden daha hızlıdır. Bu da bizim için, küçük çemberi çizen tekerlerin daha yavaş döndüğünü gösterir. Ne de olsa küçük olan çemberin çevre uzunluğu daha kısadır ve tekerlekler de o çemberin çevresi kadar yol almıştır. Bu farklılık sağ veya sola dönerken yaşanır, çünkü düz olmayan her çizgi aslında bir çember parçasıdır (Şekil-1). Düz gittiğimiz zaman ise iki teker aynı hızda olurlar, çünkü izlerinin uzunlukları eşittir ve bu yüzden aynı hızda dönmelidirler. Peki, tekerlerin hem aynı hızda, hem de farklı hızlarda dönmesine izin veren bir sistem nasıl oluşur?

Motorda üretilen güç, bir mil yardımıyla vites kutusuna iletilir. Vites kutusu, motordan dönme hareketi olarak gelen gücü, bizim isteğimize göre -seçtiğimiz vitese göre- düzenler. Aslında motordan gelen milin ucuna birkaç dişli ekleyerek diferansiyele gidecek olan başka bir mile aktarır, elbette farklı bir hızda. Güç sabit kalırken tork ve hız değişir. Bu terimlerin tümü konumuzla alakalı olmasa da, neyin nereden geldiği hep önemlidir.

Diferansiyelin (Şekil-2) görevi aracın ön tarafından tekerleklere doğru gelen gücü 2 farklı yöne, yeri geldiği zaman farklı oranlarda dağıtmak, aktarmaktır.  Bu sistemin çalışma mekanizması biraz zor gibi görünse de, adım adım takip edildiğinde aslında ne kadar basit olduğu anlaşılabilir.

Diferansiyelin ParçalarıŞekil-2

Mahruti Mili

Mahruti mili, şanzımandan çıkan mildir. Motordan şanzımana, oradan da diferansiyele aktarılan hareketi taşır. Dönme hızı vites kutusunda belirlenir.

Mahruti Dişli

Mahruti dişli, bu dönme hızını farklı bir eksene taşımamıza yardımcı olur. Şekil-2’de görüldüğü gibi, mahruti mili ve dişlisi x ekseninde dönerken, ayna dişlisi y ekseninde döner. Böylece vites kutusundan gelen mildeki hareket tekerleklerin eksenine aktarılmış olur.

Ayna Dişli

Ayna dişli, diferansiyelin en önemli parçalarındandır. Çünkü x ekseninden gelen hareketin y eksenine taşınmasını sağlar. Ayna dişlisi, y ekseninde döner. Bununla da kalmayarak, kendisine bağlı olan istavroz dişlilerini de, kendi ekseninde döndürür. Ayna dişlinin kritik görevi hareketin eksenini değiştirmektir.

İstavroz Dişliler

İstavroz dişlilerden bir diferansiyelde 2 ya da 4 tane olabilir. İstavroz dişliler olmasaydı, ayna dişlisi hala tekerleklerin dönmesini basit bir değişiklikle sağlayabilirdi. Ancak istavroz dişlilerinin kritik görevi olan, tekerleklerin gerektiğinde farklı hızlarda dönebilmesi sağlanamazdı. İstavroz dişlilerin en büyük özellikleri, kendi eksenleri etrafında da dönebilmeleridir ve bu özellikleri sayesinde tekerleklerin farklı hızlarda dönmesi sağlanır.

İstavroz dişlilerinin her biri 2 dişliye temas eder: sağ aks dişlisi ve sol aks dişlisi. İki aks dişlisi aynı hızda hareket ettiği zaman, istavroz dişliler sağ ve sol aks dişlileriyle aynı hızda dönerler. Ancak kendi etraflarında dönmeleri için, bu aks dişlilerinin hızları farklı olmalıdır. İstavroz dişlilerin temas noktalarından herhangi biri daha fazla sürüklenmelidir ki, istavroz dişlinin kendi dönüşü sağlansın. Yani, iki tekerin farklı hızda dönmesi gerektiğinde, düz bir çizgide gitmiyor iken, istavroz dişliler kendi etraflarında da dönerler.

Aks Dişliler

Aks dişlileri, dönme hareketini istavroz dişlilerden alıp tekerleklere götürürler. Aks mili de aks dişlisiyle aynı hızda döner ve ucuna tekerlek bağlandığında arabanın hareketini sağlar.

Diferansiyelin temel çalışma mekanizması bu kadardır. Ancak günümüzde araştırılmaya açık bol bol çeşitleri var.

Kelime anlamına tekrardan değinmemiz gerekirse, bu aktarma organı, bize iki farklı tekerleği birbirinden ayırma, dönüş hızlarında farklılık yaratma imkanı sağladığı için ‘differential’ adını almıştır.

Diferansiyelin çalışma mekanizmasını ve gelişme sürecini ekteki videodan görüp daha iyi anlayabilirsiniz.

Mehmet Can Bıyık

Mehmet Can Bıyık, Haziran 1998'de İstanbul'da doğdu. 2012-2016 yılları arası okuduğu Bahçelievler Anadolu Lisesinde fen ve matematik ile beraber basketbol, müzik, resim, fotoğrafçılık ve edebiyat dallarında kendini geliştirdi. 2016'da başladığı Orta Doğu Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliği eğitimine 3.sınıf öğrencisi olarak devam etmekte. Otomotiv Teknolojisi, Sürdürebilir Enerji, Malzeme Bilimi ve Temel Mühendislik ile ilgili konuları yakından takip etmekte ve bilgilerini derleyip paylaşmakta.

İlgili Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir