OTOMOTİV MÜHENDİSLİĞİ-II ÖDEVİ CONTİNUOUSLY VARİABLE TRANSMİSSİONS CVT (SÜREKLİ DEĞİŞKEN VİTES KUTULARI) ANIL ŞAHİN BURAK ÜNAL BÜŞRA HEPGÜZEL ERGÜN ERDOĞDU

CVT’NİN TARİHÇESİ Leonardo Da Vinci 1490’ da CVT düşüncesinin taslağını yaptı. General Motors 1930’ların başında Full Toroidal CVT’yi geliştirdi. Daha sonra ilk kayışlı CVT 1955 de Hollandalı Van Doorne kardeşler tarafından gerçekleştirildi. (Şekil 1.)

Şekil 1. Van Doorne kardeşlerin CVT dizaynı

Bugünün en çok kullanılan CVT’si 1987’ de geliştirilen çelik bantlı CVT’dir. İlk çekme iletimi 1899 ve 1930 larda kullanıldı. Şu anda 2 çok olağan konsept Yarım Toroidal ve Full toroidal tasarım (Half toroidal and Full toroidal ) kullanılmaktadır. Yarım Toroidal iletim 1989’ da Nissan Gloria da kullanıldı. Full toroidal iletim tasarımı ise 2001’ de Toratrak da kullanıldı.(Şekil 2.)

Şekil 2. Torotrak’da kullanılan CVT’nin şematik gösterimi

CVT NEDİR? CVT mekanizmasını volan ve planet dişli sistemi hariç Şekil 3’de gösterilmektedir. Burada tork konvertörü, pompa, sürüş-boş-ters seti, birincil kasnak, itme kayışı, son indirici, diferansiyel dişlisi ve hidrolik sistem bulunur. Bu elemanların tümüne CVT adı verilir.

Şekil 3. CVT’nin şematik gösterimi

CVT sisteminin çalışması için varyatör kullanılmalıdır CVT sisteminin çalışması için varyatör kullanılmalıdır. Varyatör, metal V kayış ve iki kasnağın birleşimi olarak tanımlanabilir. Şekil 4. Varyatör

CVT ÇEŞİTLERİ 1. Sürtünmeli Cvt 1.1 Kayış & V-Kasnaklı Cvt 1.2 Toroidal Cvt 2. Hidrostatik Cvt

Çeşitli kasnaklı CVT ler 3 e ayrılır; SÜRTÜNMELİ CVT 1.1 Kayış & V-Kasnak Cvt Çeşitli kasnaklı CVT ler 3 e ayrılır; 1-Lastik Kayışlı CVT 2-Zincir Kayışlı CVT 3-Çekme Kayışlı CVT Zincir kayışlı CVT’ler endüstride en fazla kullanılan CVT türüdür. Van Doorne’ un çelik çekme kayışlı CVT’si ise en büyük pazara payına sahiptir. (Şekil 5.)

Şekil 5. Çekme Kayışlı CVT.

Toroidal CVT şekline göre iki şekilde sınıflandırılır. Half Toroidal CVT Full Toroidal CVT

Şekil 6. Toroidal CVT nin Yapısı.

Şekil 7. Tam toroidal CVT’nin bir örneğini gösterilmektedir Şekil 7. Tam toroidal CVT’nin bir örneğini gösterilmektedir. Şekilden OO’ çizgisi güç silindiri temas noktası ile giriş çıkış diskleri arasından geçen iç ve dış diskin, çukur çember şeklinin ortasından geçer. Sonuç olarak, güç aktarımı için temas kuvvetine olan reaksiyon kuvveti üretilir. Şekil 7. FULL Toroidal CVT

Şekil 8. HALF Torodial CVT. Şekil 8. Yarım Toroidal CVT’nin bir örneğini gösterilmektedir. Temas noktası O ya teğet olan her doğru, O’ E kesişme noktası vardır ve bu E noktası I dönme ekseninde olduğunda, OO’ temas noktasının dönüşü sıfır olur. Dönüş kaybı Yarım Toroidal CVT lerde Tam Toroidal CVT ye göre daha azdır. Şekil 8. HALF Torodial CVT.

ÇEVRİM ORANI HESABI Şekil 7 ve 8. da her dönüşün yarıçapı aşağıda verilmiştir Ve iletim çevrim oranı denklem 6 ile verilmiştir.

POWER TRANSMİSSİON (GÜÇ İLETİMİ) yüzey basıncı iletim torku ve çekme kuvveti Kuvvetlerin Dengesi (Balance Of Forces)

2. HİDROSTATİK CVT Hidrostatik CVT sistemi, değişken stroklu hidrostatik bir pompa ve değişken stroklu hidrostatik bir motordan meydan gelir. Motor şaftı çıkış olarak alınırken pompa şaftı giriş olarak alınır. Pompa stroğunu, motor stroğunu ve sistem basıncını değiştirerek hız oranı ve çıkış momenti kontrol edilebilir.

Şekil 10. Hidrostatik CVT’nin çalışma prensibi Hidrostatik CVT’ler dönme hareketini hidrostatik pompa ile sıvı akışına çevirirler ve sonra hidrostatik motor ile tekrar dönme hareketine çevirirler. Şekil 10. Hidrostatik CVT’nin çalışma prensibi Şekil

EN ÇOK KULLANILAN HİDROSTATİK ÜNİTELER : Şekil 10. Değişken açılı Şekil 11. Değişken eksen dengelemeli Şekil 12. Değişken eksen dengelemeli

YÜKSEK PERFORMANS İÇİN GELİŞTİRİLMİŞ CVT 310 Nm’ye kadar uygulanabilen Audi Multitronic başarılı bir şekilde piyasaya sunulmasından sonra, daha güçlü motorlar için CVT’li araçlara karşı son zamanlarda genel bir talep oluşmuştur. Buradaki hedef; 500 Nm civarında bir motor devridir. Önemli ölçüde yüksek devirlerde uygulama için bir CVT konsepti geliştirirken, diğer durumların yanında, yakıt tasarruf sağlayan vites yapısı ve değiştirici şarjı, seçim ve değerlendirme sürecinde özel bir öneme sahiptir

ÇİFT YAYILMA ALANLI CVT Motor devrinde 500 Nm’ ye kadar bir artışı, çift yayılma alanlı CVT gibi yapısal vites değişiklikleri gerektirir. En basit haliyle çift yayılma alanlı bir CVT, değiştirici ile paralel olarak hazırlanan ikinci bir sabit oranlı şafta sahiptir. Çift yayılma alanlı CVT tasarımları aynı zamanda değiştiricinin, güç ayırıcı bir sürüş takımının içinde olduğu durumlarda mümkündür.

Şekil 13. Çift yayılma alanlı CVT’nin çalışma prensibi Şekil 13’de bölünmemiş modda bütün motor gücü varyatörün içinden akar. Güç bölme modu açıldığında bölünmüş şanzıman bölümünde görüldüğü gibi reaktif bir güç akımı oluşur. Sonuç olarak varyatör torku işaretini değiştirir. Şekil 13. Çift yayılma alanlı CVT’nin çalışma prensibi

Şekil 14. Çift kademeli CVT deki düşürülmüş varyatör dağılımı Çift kademeli CVT kullanılırsa, varyatör dağılımı düşürülebilir. Çift kademeli CVT deki düşürülmüş varyatör dağılımı, düşük zincir yüklerinden kaynaklanır. Bu Şekil 14. da gösterilmiştir. Şekil 14. Çift kademeli CVT deki düşürülmüş varyatör dağılımı

TRANSMİSYON KONTROL MEKANİZMASI CVT nin aktarma kontrolü güç silindirinin eğim açısının kontrolü ile gerçekleşir. Güç silindirini eğmek için y ekseni doğrultusundaki güç silindirlerinin ekseninin yerinden çıkarılmasıyla silindirik temas parçasına eğimli yöndeki bir hareket vektörü uygulanır Şekil 15. Half Toroidal CVT’nin aktarma kontrolü

INFINITELY VARIABLE TRANSMISSON (IVT) SONSUZ DEĞİŞKENLİ TRANSMİSYON Şekil 16. Sonsuz değişkenli transmisyonun yapısı

Şekil 17. Sonsuz değişkenli transmisyonun yapısı Devamlı çevrim oranı dizisine sahip,daha yumuşak sürüş ve motorun optimum durumda çalışmasına olanak sağlayan gelişmiş bir CVT’dir. Tork limiti yoktur. Bu nedenle de sonsuz değişkenli (IVT) denmiştir. Bunun anlamı tork dönüştürücüsüne gerek yoktur ve 80 mph hızda bile 1200 rpm motor devrinde sürüş olanaklıdır.

Şekil 18. IVT’nin çalışma prensibi IVT’NİN YAPISI 1.Giriş Diski : Motor tarafından güç verilir 2.Varyatör Silindirleri : Gücü iletir ve disk hızlarını uyumlandırır 3.Çıkış Diskleri : Gücü çıkış miline iletir. 4.Çevrim Oranı Değişimi : Silindirler “dümen”tekerlek gibi çevrim oranının değişimini yansıtır. Şekil 18. IVT’nin çalışma prensibi

Şekil 19. Cone Ring CVT’ye örnekler GELECEKTEKİ CVT Cone Ring CVT Şekil 19. Cone Ring CVT’ye örnekler

Şekil 20. Cone Ring CVT’nin yapısı KRG firmasının geliştirdiği Cone Ring CVT güçlü bir tasarım, her çalışma noktasında yüksek verim, yüksek tork kapasiteli ve düşük maliyetlidir. Özellikleri: Hidrolik yoktur Basit sıkıştırma ve kontrol ünitesi Düşük kontrol güç gereksinimi Az sayıda parça Düşük tolerans ihtiyaçları Elektromekanik harekete geçirme

KALKIŞ DUYGUSU İÇİN ARAÇ DAVRANIŞI Şekil 21. CVT’siz araç için pedal konumuna göre aracın tepkisi Şekil 22. CVT’li araç için pedal konumuna göre aracın tepkisi

Şekil 23. Simülasyon varsayımları

SONUÇLAR CVT’nin iyi bir sürüş için çok avantajı vardır.Güç aktarımı hızlanmada kesilmez ve konvansiyonel iletime göre bu da sürücüye yumuşşak, hızlı ve kademesiz bir geçiş sağlar. Ayrıca yakıt ekonomisi sağlaması İstenilen performans karakteristiklerine ulaşmasını sağlar CVT’nin dezavantajı ise sürücüye ilişkisiz motor ve araç hızı hissi vermesidir.

BİZİ DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜRLER