Şanzıman (Transmisyon)...

Eğer düz vitesli bir araç kullanıyorsanız, aklınıza takılan bazı sorular olabilir:

- Neden vites değiştirirken “H” harfine benzer şekilde vitesi hareket ettiriyorum ? Bunun şanzıman içindeki dişliler ile alakası var mı?

- Vites kolunu oynatınca şanzıman içinde tam olarak neler oluyor?

- Bazen vites kaçırınca çıkan “cartlama” sesi neden kaynaklanıyor?

- Eğer otobanda tam gaz giderken bir anda geri vitese takarsam ne olur? Şanzıman patlar mı?

Şimdi, bu soruların tümüne hep birlikte yanıt arayacağız…

Şanzımanın Amacı...

İçten yanmalı motorların tabiatı gereği, araçların şanzımana ihtiyacı vardır. Öncelikle, her motorun bir tehlikeli devir bölgesi vardır, yani, motorun patlamadan devam edemeyeceği bir devir bölgesi.

Her motorun, maximum tork ve maximum gücün elde edildiği dar bir devir bandı vardır. Örneğin, bir motor maximum gücüne 5500 devirde ulaşıyor olabilir. Şanzımanın görevi, araç hızlandıkça veya yavaşladıkça, motor ile tekerlekler arasındaki dişli oranını ayarlamaktır. Vites değiştirmenin amacı, motoru tehlikeli bölgeden uzak tutmak ve aynı zamanda en verimli devir aralığında kullanarak yüksek performans elde etmektir.

İdealist olarak düşünecek olursak, şanzıman öyle bir sistem olmalı ki, sürekli olarak motorun en verimli devir aralığında çalışıp, tekerleklere sürekli olarak azami derecede güç sağlayabilmelidir. Böyle bir şanzıman tipi mevcut. İsmi CVT olarak geçen bu sistemde, nerdeyse sonsuz denecek kadar fazla dişli oranı mevcuttur. Eskiden CVT’lerin maliyetli, büyük ve pek sağlam olmamaları nedeniyle piyasada fazla görünmedikleri doğrudur, ancak artık dizayn ve maliyetlerdeki iyileştirme, yavaş yavaş piyasaya girmelerine sebep olmaktadır. Örneğin, Toyota Prius CVT şanzımanı kullanan bir hybrid otomobildir…

Şanzıman, bir debriyaj vasıtası ile motora bağlıdır. Dolayısı ile, şanzımanın giriş şaftı motor ile aynı hızda dönmektedir.

5 vitesli bir şanzıman, giriş şaftına farklı dişli oranları uygulayarak, çıkış şaftının devrini değiştirmektedir. Bazı tipik oranlar şöyledir:

Gear

Ratio

RPM at Transmission Output Shaft
with Engine at 3,000 rpm

1st

2.315:1

1,295

2nd

1.568:1

1,913

3rd

1.195:1

2,510

4th

1.000:1

3,000

5th

0.915:1

3,278

Basit bir Şanzıman Örneği...

Standart şanzımanların çalışma prensibini anlamak için, aşağıdaki çok basit 2 vitesli şanzımana bakalım:

Şimdi, yukardaki diagramın her bir parçasına ayrı ayrı bakalım:

Yeşil şaft, motordan çıkmakta ve deriyajdan geçerek gelmektedir. Yeşil şaft ve yeşil dişli tek ünite olarak birbirine bağlıdır. (Debriyaj sistemi, motor ile şanzımanı birleştirmeye yarayan bir sistemdir. Debriyaj pedalına bastığınız zaman, motor ve şanzıman birbirinden ayrılmaktadır. Bu sayede motor, araç tamamen dururken dahi çalışabilmektedir. Debriyajı bıraktığınız zaman, yeşil şaft ve motor birbirine bağlanır. Yeşil şaft ve yeşil dişli, motor ile aynı devirde dönmektedir.

Kırmızı şaft ve dişliler (layshaft) tek parça halinde birbirine bağlıdır. Yani, şaft üzerindeki tüm dişliler birlikte dönmektedir. Yeşil şaft ile Kırmızı şaft birbirine dişliler ile bağlıdır. Kırmızı şaft dönünce Yeşil şaft ta dönmektedir. Böylelikle, Debriyaj bırakıldığı zaman, Kırmızı şaft gücünü yeşil şaft vasıtası ile motordan almaktadır…

Sarı Şaft direk olarak diferansiyele bağlı olan şaftdır. Eğer tekerlekler dönüyorsa, sarı şaft da dönüyor demektir.

Mavi dişliler rulman ve Sarı şaft üzerinde dönmektedirler. Eğer motor dönmüyor fakat araç hareket ediyorsa, Sarı şaft mavi dişlilerin içinde serbestçe dönmektedir. Bu sırada, mavi dişliler ve kırmızı şaft hareket etmez.

“Collar” tabir edilen parçanın amacı, her iki mavi dişliden birisini sarı şaftla birleştirmektir. Mor dişli (collar), direk olarak sarı şafta bağlıdır ve onunla birlikte döner. Bu parça, sağa veya sola kayabilmektedir. Böylece mavi dişlilerin herhangi biri ile birleşebilmektedir. Collar üzerindeki dişlilere "dog teeth" denir. Bu dişler, mavi dişlilerin kenarlarında karşılıkları ile birleşir ve onların dönmesini sağlar.

Aşağıdaki resimde de göreceğiniz gibi, birinci vitese takıldığında, collar dişlisi mavi dişliyle birleşmektedir.

Bu resimde, yeşil şaft kırmızı şaftı çevirmektedir. Aynı zamanda, kırmızı şaft da mavi dişliyi döndürmektedir. Dişli, gücünü collar vasıtası ile sarı şafta iletmektedir. Bu sırada, soldaki mavi dişli de dönmektedir, ancak sarı şaft üzerine bilya ile bağlı olduğu için, bir etkisi yoktur.

Collar iki dişli arasındayken (ilk resimde olduğu gibi), Şanzıman boştadır. Her iki mavi dişli de sarı şaft üzerinde boşta dönmektedir. Dönüş hızları farklıdır, zira mavi ve kırmızı dişlilerin boyutları farklıdır.

Bu tartışmadan aşağıdaki sonuçlara varılabilir:

Vites değiştirirken bir hata yaparsanız ve “cartlama” meydana gelirse, dişlilerin birbirine sürtmesinden kaynaklanan bir ses olmadığını görürüz. Resimlerden de görüldüğü gibi, tüm dişliler sürekli olarak birbirine bağlıdır ve hiçbir zaman ayrılmazlar. Duyduğumuz o içimizi cız ettiren ses aslında dog teeth'lerden gelmektedir.

Yukarda resmi bulunan şanzımanda senkromeç yoktur. Eğer aracınızda bu şanzıman olsaydı, vites değiştirmek için iki defa debriyaja basmanız gerekirdi. Bu sistem eski araçlarda vardı. Halen bazı modern yarış arabalarında da kullanılıyor. Öncelikle debriyaja bir kere basıp motoru şanzımandan ayırıyorsunuz ve vitesi boşa atıyorsunuz. Sonra, debriyajı bırakıp motoru doğru devire getiiyorsunuz. Doğru devir, motorun bir sonraki viteste döneceği devirdir. Burdaki olay, Mavi dişliler ile mor dişlileri aynı hızda döner hale getirmektir. Deviri yakalayınca debriyaja basıp vitese takıyorsunuz. Her vites değiştirmede bu işlemi tekrarlamanız gerekiyor.

Aynı zamanda, vites kolundaki küçük bir lineer hareketin vitesleri nasıl değiştirdiğini görebilirsiniz. Vites kolu, çatala bağlı bir çubuğu hareket ettirmektedir. Çatal ise, sarı şaft üzerindeki collar’ı hareket ettirmektedir

Bir sonraki bölümde, gerçek bir şanzımana bakacağız...

Gerçek bir Şanzıman...

Aşağıdaki animasyon, 4 vitesli bir şanzımanın çalışma sistemini göstermektedir

5 vitesli şanzımanlar günümüzde artık çoğu arabada standart olarak gelmekte ve iç görünümü aşağıda görüldüğü şekilde olmaktadır:

Vites kolu 3 adet rodu hareket ettirmektedir. Bu rodlar da 3 adet çatala hareket vermektedir. Rodlara üstten bakınca, aşağıdaki resmin tersi gibi görünmektedirler:

Vites kolunun orta pozisyonunda bir rotasyon noktası vardır. Vites kolunu birinci vitese takmak için itince, aslında rod ve çatalı birinci vites için geri çekiyorsunuz.

Fark edeceğiniz üzere, vites kolunu sağa sola oynatırken, aslında farklı çatallara hareket veriyorsunuz (ve dolayısı ile farklı collar’lara). Vites kolunu ileri geri oynatarak ta dişliye geçirip dişliden çıkartıyorsunuz…

Geri vites ise “idler dişlisi” tabir edilen küçük bir dişli ile (mor) ters hareket sağlamaktadır. Bu nedenle, diagramdaki mavi dişli her zaman diğer dişlilerin aksi istikametinde dönmektedir. Araç öne doğru giderken geri vitese takmak olanaksızdır. Dog teeth asla geçmeyecek, geçse bile çok ses yapacaktır (cartlama)…

Senkromeçler...

Modern manuel şanzımanlar içerisinde günümüzde senkromeçler bulunmaktadır. Bu parçalar sayesinde, vites değiştirmek için motor devrini tutturmanıza gerek yoktur. Senkromeçin amacı, collar ve dişliler arasında sürtünme ile temas sağlayıp, dişlileri kısa sürede aynı hıza getirmektir:

Çoğu üretici senkromeçleri farklı tasarlayabilir, ancak senkromeçin anafikri budur