Off-Road Araçlar da “Orta Kilit” ve 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 “Orta Kilit” :
Off-road ve diferansiyel ilişkisini incelediğim yazıma yapılan yorumlardan, orta kilit konusunda bir kavram kargaşası olduğunu fark ettim. Bu konuya olabildiğince açıklık getirmeye çalışacağım.
4×4 sistemler aslında tüm lastiklere eş zamanlı eşit güç gönderen sistemler değildir. Motor gücü elektrik akımı gibidir. Yani direncin az olduğu yöne akma eğilimi vardır.
Güç üreten kısım motor (engine), bunu aktaran kısım şanzıman (transmission), bunu 1.kademe dağıtan kısım arazi şanzımanı (transfer case), 2.kademe dağıtan kısım diferansiyellerdir (differential).
Üretme – aktarma – dağıtma üzerine kurulu bir düzen olduğuna dikkat edelim.
Aracın yürümesi veya kalmasında, gücün dağıtıldığı arazi şanzımanı ve diferansiyeller en önemli unsurlardır.

Bu güç dağıtım noktalarında gücün bölünmesini sınırlayıcı herhangi bir unsur yok ise gücün ne kadarının ne tarafa gideceği, hangi tarafta ne kadar direnç gördüğü belirleyecektir. O zaman direnci yaratan unsur nedir onu tespit edelim önce. Direnci yaratan ana unsur, lastiğin yol tutma kabiliyetidir. Lastik sağlam bir şekilde yol tutabiliyor ise yüksek direnç gösterecektir. Lastik yol tutamıyor ise düşük direnç gösterecektir, hatta hiç direnç göstermeyecektir.
Yani lastik direnç göstermiyor ise aks ile bağlı olduğu diferansiyele gelen gücün hepsini emecektir. O diferansiyel de şaft ile bağlı olduğu arazi şanzımanı üzerine gelen tüm gücü emecektir. Bu şu demek, hiçbir kilidi devrede olmadan çalışan bir araçta, 1 tekerleğin dahi çekiş kaybetmesi aracın yürümesini imkânsız kılacaktır. Bu durum 4×1 durumudur ve gücün tamamı sadece 1 tekere aktarılabilmektedir, o tekerlek de yol tutamadığı için araç yürüyememektedir.
Bu durumu ortadan kaldırmak için “kilit” adını verdiğimiz, güç dağıtım noktalarında (arazi şanzımanı ve diferansiyeller) gücün bölünmesini sınırlayıcı mekanizmalar geliştirilmiştir.
Bu kilitlerin birinci güç dağıtım kademesinde, yani arazi şanzımanında olanına “orta kilit”, ikinci güç dağıtım kademesinde, yani diferansiyelde olanına “diferansiyel kilidi” denir.
Orta kilit devreye girdiğinde, otomatik olarak motor gücünün %50 si öne, %50 si arkaya aktarılacaktır. Bu durumda ön iki tekerlek veya arka iki tekerlek çekiş sağlayabiliyor ise araç yürüyüşüne devam edebilecektir. Yani bu duruma kabaca 4×2 durumu diyebiliriz.
Ancak ön ve arka birer tekerlek çekiş kaybedecek olur ise, bu defa öne gelen %50 gücün tamamını çekiş kaybeden ön tekerlek, arkaya gelen %50 gücün tamamını çekiş kaybeden arka tekerlek emecektir ve motor gücünün %100 ‘ü yine çekiş kaybetmiş tekerleklere akacaktır. Bu durum genelde çapraza düşme olarak adlandırdığımız durumdur. Nadir olarak da aynı taraftaki lastiklerde ortaya çıkar. Bu durum hâsıl olduğunda, devreye arka kilit girecektir. Arka kilit devreye girince, arka tekerleklerin her biri motor gücünün %25 ‘ini eşit olarak paylaşacaklardır. Ve tekerleğin sağladığı çekiş, aracı yürütmeye yeter ise araç yürüyecek, yetmez ise yol tutan tekerlekler de patinaja düşebilecektir.
Orta ve arka kilit devrede iken, arka iki tekerlek ve ön bir tekerlek çekiş kaybeder ise, motor gücünün tamamını bu üç tekerlek emecektir. Bu duruma da kabaca 4×3 durumu diyebiliriz.
Bir sonraki aşama ön kilidin de devreye girdiği, aracın gerçek 4×4 olduğu durumdur. Bütün kilitler devrede olduğu için, tüm tekerleklere eş zamanlı motor gücünün %25 ‘i aktarılacaktır. Ve bir tekerlek dahi yol tutabilecek pozisyonda ise araç yürüyebilecektir. Bu duruma da kabaca gerçek 4×4 olma durumu diyoruz.
Orta kilit işlevi markadan markaya veya modelden modele farklı yöntemler kullanılarak yerine getirilebilir.
İnternette farklı uygulamalar için detaylı bilgi mevcuttur.
Ben yine literatürden bağımsız kendi sınıflandırmamı yapacağım.
1-) Ortada bir diferansiyel mekanizması ile güç dağıtan sistemler :
Bu sistemlerde, bildiğimiz klasik diferansiyel benzeri bir yapı ile ön şafta ve arka şafta güç dağıtılır. Açık pozisyonda iken güç ön ve arka şafta aktarılırken, şaftların farklı turda dönmesi sınırlanmaz. Kilitlendiğinde ise bu güç dağılımı, öne ve arkaya sabit şaft turu ile gerçekleşir.
Benim bildiğim kadarıyla Defender ‘da bu tarz arazi şanzımanı bulunmakta. Bknz. resim 1
2-) Arazi şanzımanı sabit güç aktaran sistemler :
Bu sistemlerde arazi şanzımanı kendi içinde ;
2H : Yüksek devir iki çeker
4H : Yüksek devir dört çeker kilitsiz
4HLc : Yüksek devir dört çeker kilitli
4LLc : Düşük devir dört çeker kilitli
Modlarını aktive eder. Her arazi şanzımanında bu modların hepsi bulunmaz. Tam mekanik bir güç dağıtım ve aktarımı sağlayan sistemler olduğu için 4HLc ve 4LLc modlarında ön ve arka şafta hem eşit güç hem eşit tur sağlanır. AWD ve 4×4 araçlar arasındaki temel farklardan biri budur. Felsefik açıdan AWD – 4×4 farkına ilerde bir yazımda değineceğim. Bknz. Resim 2,3
3-) Arazi şanzımanı değişken güç aktaran sistemler:
Bu sistemler sadece açık veya kilitli mantığıyla tekdüze güç aktarımından daha fazlasını yapabilen sistemlerdir. Araçta bulunan sensörlerden gelen bilgileri (ABS, hız, direksiyon açısı, çekiş kuvveti, yanal ivmelenme oranı vs) bir program maharetiyle işleyerek hangi şafta ne kadar güç aktarımı yapacağına karar verebilen, ön ve arka şaftlara farklı miktarda güç aktarabilen sistemlerdir. Hatta diferansiyellerde de benzer hizmet veren sistemler ile, motordan gelen gücün tamamına yakınını tek lastiğe dahi aktarabilmektedir. Bu sistemler, genelde bizim arazide görmeye alışık olduğumuz gerçek 4×4 ‘lerden ziyade AWD araçlarda farklı isimlerle görülür. Bknz. Resim 4,5
Yukarıda da belirttiğim 2H, 4H, 4HLc, 4LLc çekiş modlarının hepsi her arazi şanzımanında olmaz.
Örneğin ;
Jeep Cherokee KJ ‘de 2H, 4H, 4HLc, 4LLc modlarının hepsi vardır.
(Bu araç; asfaltta 4×2 kullanılabilir, hem asfaltta hem arazide 4×4 kullanılabilir, arazide zor şartlarda düşük devir 4×4 kullanılabilir)
Jeep Grand Cherokee WJ ‘de sadece 4H, 4LLc modları vardır.
(Bu araç; asfaltta ve arazide 4×4 kullanılabilir, arazide zor şartlarda düşük devir 4×4 kullanılabilir)
Jeep Wrangler Rubicon JK ‘da 2H, 4HLc, 4LLc modları vardır.
(Bu araç; asfaltta sadece 4×2 kullanılabilir. Arazide ise ister normal şartlarda, ister zor şartlarda hem 4×4 yüksek devir hem de 4×4 alçak devir kullanılabilir)
Orta kilit ile ilgili kafa karıştıran kavramlardan birisi de, farklı güç aktarımının ön ve arka şaftların farklı turda dönmesine sebep olduğudur. Böyle bir durum söz konusu değildir. Normal yol şartlarında bir arazi şanzımanı arka şafta %60, ön şafta %40 güç aktarsa da , şaftlar aynı turda döneceklerdir. Aktarılan gücün oranı ile şaftın dönme miktarı farklı kavramlardır. Orta kilit devredeyken, araç viraj alırken yaşanan kasıntının sebebi öne ve arkaya farklı oranda aktarılan güç değil, kilit sebebiyle lastiklerin farklı tur eğilimlerinin karşılanamamasıdır.
Kaygan olmayan zeminlerde, aracın orta kilidinin devreye alınarak kullanılması, aracın aktarma organlarını baskı altında tutacaktır. Bu da erken yıpranma ve hatta kırılmalara yol açabilecektir.
Bu yüzden temel kural; orta kilit sadece arazi şartlarında ve kaygan zeminlerde devreye alınmalıdır.
Araç seçimi kararını etkileyebilecek unsurlardan biri de arazi araçlarının orta kilidinin hangi durumda aktive edilebildiğidir. Örneğin bir araçta orta kilit sadece düşük devre alındığında aktif olabiliyorsa, arazide belli şartlarda yetersizlikler yaşanabilecektir.
Başarılı bir arazi sürüşünün en önemli parametresi orta kilit ve diferansiyel kilitleri değildir sadece. Parkur şartlarına bağlı sürüş teknikleri de önemlidir.
Örneğin zeminin çok kaygan kısa bir geçiş içerdiği parkurlarda, kaygan bölgeye yeterince hızlı girilmez ise tüm kilitlere rağmen araç kalabilir. Hiçbir kilidi olmayan araç ise uygun hızda gelip geçebilir.
Veya, gaza dirice basıp yürüyüp geçebileceğimiz bir parkurda, orta kilidi devreye almak için aracı Low ‘a almış isek, gaza ne kadar basarsak basalım, lastikler bizi bulunduğumuz yerden çıkaracak hıza ulaştıramayabilecektir.
Sonuç :
4HLc, yani yüksek devir 4×4 ‘de orta kilit fonksiyonu aktive edilebilen bir araç arazide daha makbul olacaktır.
Saygılar, Sevgiler
03/03/2020
Süleyman Atılgan
İletişim: Facebook & Instagram