4×4 Off-Road Araçlar da Diferansiyelin Önemi Nedir ?

Off-road Temel Teknik Bilgiler
Sevgili off-road ve doğa tutkunu arkadaşlar, Off-road Temel Teknik Bilgiler yazı dizimizin bir paylaşımı ile daha birlikteyiz. Vereceğim bilgiler; konsantre, teknik temele dayalı, yaşanmış tecrübeleri içeren ve bazıları off-road literatüründe ilk kez isim bulacak detayları içeren paylaşımlardır. Okuyuculara fayda sağlaması dileği ile.
Bu günkü konumuz Off-road ve diferansiyel :
Diferansiyel, offroad un en önemli unsurlarından biridir. 4×4 sandığımız bir aracın aslında neden 4×1 olduğunun cevabı burada gizli. Araziye çıkan herkesin bu temel bilgiye sahip olması ve arazi arabası ile hangi şartta ne yapabilir veya ne yapamazı yorumlaması gerekir.
Cümlelerin hiçbiri alıntı değildir. Bilgilerin bir kısmı da özgün ve sadece bu yazıya ait akıl yürütmeleridir. Yani başka yerde yok.
Amacımız diferansiyeli felsefik bir yaklaşımla anlatmak. Farklı mekaniğe sahip diferansiyellerin aralarındaki fark ya da kendi detayları bizim için çok önemli değil. Önemli olan kullanım amaçları ve verdikleri hizmettir.
Diferansiyel nedir ve neden diferansiyele ihtiyaç vardır ?
Diferansiyel sürüş sırasında tekerlekler arasında ortaya çıkan tur farkını, tölere ederek lastiklere güç aktarımını sağlayan mekanizmanın genel adıdır. Diferansiyel tekerleklerin farklı veya aynı hızda dönmesini sağlamaz, buna müsaade eder sadece. Bir araç, viraj alırken 4 tekeri de farklı izde gider. Her izin yarıçapı farklı olduğu için, tüm tekerlekler farklı çizgisel hızlarda döner. İlk resimde bunu görebiliriz. Eğer bu durumu tölere edecek dahili bir mekanizma yok ise, tekerlekler kısa kısa patinajlar ile tur farkını tölere etmeye çalışır. Bu patinajcıklar, aracın aktarma organlarını lüzumsuz yere zorlar, lastiklerin de normalden fazla aşınmasına neden olur. Aktarma organları yeterince güçlü değilse aks kesme veya benzeri kırılmalara da sebep olabilir.
Diferansiyelin çalışma prensibi nedir ?
Bu soruya verilecek cevabı okumadan şu iki videoyu izlemenizi tavsiye edeceğim.
Videolarda anlatıldığı ve ikinci resimden anlaşıldığı gibi, şaftın ucunda U-joint (üniversal joint) olarak adlandırılan mafsal, şaftı mahruti miline bağlar ve onu tahrik eder. Bunun sonucunda ayna dişlisi dönmeye başlar. Muhafaza içinde 4 adet, 2 şer 2 şer karşılıklı yerleştirilmiş aks dişlileri ve avare dişli-istavroz dişlisi-örümcek dişlileri vs olarak bilinen dişliler vardır. Muhafaza aynaya sabit olarak bağlanmıştır. Şafttan tahrik geldiğinde, mahruti döner, mahruti aynayı döndürür, ayna muhafazayı döndürür, avare dişliler, dönerek değil iterek aks dişlilerini harekete geçirir. Buraya dikkat. Dönerek değil iterek. Bu da her iki aksı da harekete geçirir. Yani aslında arazi şanzımanından diferansiyele, oradan akslara intikal eden dönme hareketi, aslında bilinen şekli ile tekdüze bir dişli hareketi değildir. Herhangi bir sebepten akslar farklı tur atma ihtiyacı hisseder ise, o zaman avare dişliler sadece iterek değil aynı zamanda dönerek bu farklı tur ihtiyacına cevap verir. Bu en bilinen diferansiyel tipinin çalışma prensibidir. Faklı mekaniğe sahip diferansiyel tiplerinin detaylarının neler olduğu bizim içim önemli değil. Önemli olan hepsinin benzer hizmet vermesi.
İşte, araç çapraza düştüğünde neden ilerlemeye devam edemediğimizin cevabı burada. Motor gücü elektrik akımı gibidir, direnç nerede az ise o tarafa kaçar. Yani bir tekerlek traksiyon kaybeder ise, motorun tüm gücünü emer ve boş tur atmaya devam eder. Bu arada traksiyon sağlayabilecek yere basan tekerleğe hiç güç gitmediği için araç debelenir durur. Bu durum genelde çapraza düşmek olarak adlandırdığımız pozisyonda gerçekleşse de, nadiren aynı taraftaki iki tekerin eş zamanlı zemine tutunma problemi yaşadığı durumlar da yaşanabilir.
Diferansiyel tipleri nelerdir ?
İnternet üzerinde konu ile ilgili araştırma yaptığınızda, gerek yerli gerek yabancı kaynaklarda karşınıza şu ana diferansiyel tipleri gelecektir.
1-) Açık Diferansiyel (Open Differential)
2-) Kilitli Diferansiyel (Locked Differential)
3-) Viskoz Sınırlı Kaydırmalı Diferansiyel (Viscous Limited Slip Differential)
4-) Mekanik veya Elektrik Kontrollü Sınırlı Kaydırmalı Diferansiyel (Mechanical Clutch-Type LSD, also eLSD)
5-) Torsen & Helical Differential
6-) Torque Vectoring Differential
Falan filan.
Bu sınıflandırmalarda kavram çelişkileri var. Bu yüzden ben bu sınıflandırmalara bağlı kalmadan farklı bir yaklaşımla konuya değineceğim.
Dedim ya felsefik bir yaklaşımımız olacak bu yazıda. Yukarıda diferansiyelin ne olduğunu ve neden ona ihtiyacımız olduğunu açıkladım.
Bu yüzden biz çalışma prensibindeki farklıklara aldırış etmeden, temel fonksiyonunu dikkate alarak bu yazı boyunca diferansiyele diferansiyel diyeceğiz sadece.
Kilitli diferansiyel nedir ?
Kilitli diferansiyel, kilitlemek için kullanılan yönteme bağlı olarak, sağ ve sol aks arasındaki tur farkı tolerans kabiliyeti azaltılmış veya tamamen ortadan kaldırılmış diferansiyeldir. Aslında, yukarıda verilen diferansiyel tipleri, biraz da bu kilit yöntem farklılıklarının oluşturduğu çeşitlemedir.
Bu yüzden ben kilite de kilit diyeceğim.
Sonuçta kilitli diferansiyel dendiğinde, yukarıda da söylediğim gibi, “sağ ve sol aks arasındaki tur farkı tolerans kabiliyeti azaltılmış veya tamamen ortadan kaldırılmış diferansiyel” ‘i anlayın.
Kilit tipleri ve çalışma prensiplerinden master tezi çıkar. Bu yüzden çok detayına girmeyeceğim ve kendimce 4 ana kategoride inceleyeceğim. Bu kategorilerdeki davranış biçimleri farklı yöntem ve mekanik yapılar ile sağlanabilir. Bu detay bizim için çok önemli değil. Bizim için aldığımız hizmet ve sonuç önemli.
1-) Tam kilitleme sağlayan sistemler
Bu sistemler mekanik olarak tam bir kilitleme sağlar ve pinyon dişlisinden gelen gücün yarısını sağ aksa, yarısını sol aksa aktarır. Bizi daha çok ilgilendiren kilit mekanik kilittir. Mekanik kilitte temel prensip, aks dişlilerinin farklı turda dönmesini önlemek şeklindedir. Bu da avare dişlilerin serbest dönmesi engellenerek kolayca başarılır. Yani sol aksınız ne dönerse sağ aksınız da aynı tur dönecektir artık. Bu yüzden tur farkı ihtiyacı olan virajlarda araç mekaniğini lüzumsuz yere zorlamamak için, kaygan olmayan zeminlerde bu tarz kilitleri hiçbir zaman devreye almıyoruz.
2-) Kısmi kilitleme sağlayan sistemler
En yaygın bilineni LSD (Limited Slip Differential) ‘dir. Bu sistemler, tam kilitleme sağlayan sistemlere benzer hizmet verirler, ancak hiçbir zaman sağ ve sol aksa eşit güç aktarımında bulunamazlar. Veya bazı sistemlerde kilit mekanizmasının hizmet vermesi için tekerleğin yere basar vaziyette olması gerekir. Bu yüzden tam kilitli sistemlere göre daha verimsizdirler. Hatta zaman içinde yaşanan mekanik aşınma nedeniyle, yaşlı arabalarda varlığı ile yokluğu anlaşılmaz bile.
3-) Sağ ve sol aksa farklı güç aktarabilen sistemler
VLSD (Viscous Limited Slip Differential), e-LSD bu gurup diferansiyellerdendir. Bu sistemler sağ ve sol aks arasında ihtiyaca göre farklı güç aktarım kabiliyetine sahiptir. Bazı sistemlerde akslar arasında tur farkı ortaya çıkmadan sistem devreye girmez. Çok sık devreye girip çıktıkları şartlarda, ısınma problemleri vardır. Ayrıca mekanizmaların ömrü vardır, çok sık devreye girip çıkması bu ömrü kısaltır.
4-) Fren mekanizmasından faydalanan sistemler
EDL (electronic diffrential lock) tabanlı çekiş destek sistemleridir. Tüm elektronik çekiş kontrol sistemlerini bu guruba dahil edebiliriz. EDL tabanlı sistemlere her marka kendisi ayrı bir isim veriyor, ancak temel çalışma prensibi şudur. Aks üzerinde tur sayan sensörler vardır. bunlar ABS sensörleridir. asıl görevleri ABS fren sistemi içinde hizmet vermek olarak algılansa da EDL, ASR, ESP v.s. bir sürü sistemin temel veri sağlayıcısıdır. Araç ABS sensörleri vasıtası ile sağ ve sol aks üzerindeki tur farkını tespit eder. Fark öngürülen toleransların dışında ise, fazla turu olan tekerleğe otomatik olarak fren yapar. Dolayısıyla motor gücü manasız bir şekilde boş dönen tekerleğe akmaz ve traksiyon sağlayan tekerleğe akar, ve araç yürümeye devam edebilir. Bu sistem başarılı görünse de ağır kullanım şartlarında verimli değildir. Bir yandan frene basarken bir yandan da gaza basmak gibidir. Disklerde ve balatalarda aşınma, ısınma, çizilme vs problemleri yaratabilir. Yeni kuşak bırakın arazi, binek arabalarının bile tamamına yakınında değişik isimle yer almaktadır.
Kilit durumuna topluca bakacak olur isek ;
Orta kilidiniz ve diferansiyel kilitleriniz yok ise :
Aracınız 4×1 ‘dir.
Aracınızın tek tekerleği traksiyon kaybeder ise motorun tüm gücünü o tekerlek emecektir ve aracınızı yürütmeniz mümkün olmayacaktır.
Orta Kilidiniz var, diferansiyel kilitleriniz yok ise :
Aracınız 4×2 ‘dir.
Ön iki tekerlek veya arka iki tekerlek yol tutuyor ise sürüşü sürdürebilirsiniz. Ön ve arka birer tekerlek (sağ sol fark etmez) aynı anda traksiyon kaybeder ise sürüşü sürdüremezsiniz.
Orta Kilit ve arka kilit var ise:
Aracınız 4×3 ‘dür.
Arka iki tekerlek ve ön bir tekerlek aynı anda traksiyon kaybetmediği sürece sürüşünüzü sürdürebilirsiniz. Arka iki tekerlek traksiyon kaybeder ise tüm güç ön şafta akar. Ön bir tekerlek de traksiyon kaybeder ise, bu defa tüm güç önde traksiyon kaybeden tek tekerleğe akar. Bu zor düşülecek bir durumdur.
Orta Kilit ve ön-arka kilit var ise:
Aracınız 4×4 ‘dür.
Dört tekerlek de traksiyon kaybetmediği sürece yolda kalmazsınız.

Sonuç ve Öneriler :
Arazi arabası seçiminin birçok kriteri vardır. Benim kanaatim, bu kriterlerin en belirleyici olanı kişisel beğenidir. O yüzden bu işin 2*2=4 gibi bir aritmetiği yoktur.
Önerim, orta kilidi olmayan araç kesinlikle almayın. Mümkünse orijinalinde en azından arka kilidi olan veya, çok masraf yapmadan arka kilit uygulanabilecek bir araç alın. Aldığınız araca yapmayı düşüneceğiniz modifikasyonların başına, eğer yok ise arka kilidi koyun.
Saygılar, Sevgiler.
02.03.2020
Süleyman Atılgan
İletişim: Facebook & Instagram