Şanzımanlara Genel Bakış

Şanzıman, otomobillerin en temel taşlarından biridir. Güç ve verim kavramlarını sadece motorla bağdaştırmak hata olacaktır. Çünkü motorun torkunu tekerleklere aktarmada en önemli parçalardan birisi de şanzımanlardır.

Motordan gelen kinetik enerjiyi, şaft ve diferansiyele ileten aktarma organı şanzımandır. Şanzımanlar en temel prensipte manuel ve otomatik olarak 2 ana gruba ayrılsa da otomatik şanzımanların birçok çeşidi bulunmaktadır.

Çift Kavramalı Otomatik Şanzıman Nedir Nasıl Çalışır Çeşitleri Nelerdir?

Motorda üretilen gücün, hız ve tork değerlerinin değiştirilerek ve aracın ilk kalkışında kademeli olarak (yavaş yavaş) aktarma organlarına iletilmesinde; Kavrama ve şanzıman (vites kutusu) kullanılır. 

Araçlarda kullanılan şanzıman çeşitleri:

1. Manuel Şanzıman

2. Otomatikleştirilmiş (Robotize-Tek kavramalı) Şanzıman

3. Tam Otomatik Şanzıman (Tork konvertörlü)

4.  CVT Şanzıman

5.  Çift Kavramalı Otomatik Şanzıman (Kuru Çift Kavrama veya Islak Çift Kavrama) 

Çift Kavramalı Şanzıman Hangi Araçlarda Var?

1. Audi-Volkswagen-Seat-Skoda DSG şanzıman

2. Audi S-Tronic

3. Mercedes-Benz Sequentronic - Sprintshift

4. Renault EDC Şanzıman (Bkz: Renault EDC Şanzıman Özellikleri)

5. Ford-Volvo Powershift

6. Fiat DCT (Bkz: Fiat DCT Şanzıman Özellikleri)

7. Bmw M DCT

8. Hyundai DCT

9. Dacia Easy R 

10. Honda 8-DCT (Bu şanzıman Tork konvertörlü, henüz TR'ye gelmedi) 

Manuel şanzımanda vites değişimi, sürücü tarafından elle gerçekleştirilir, bu sırada ayakla debriyaj pedalına basılması ve motor-şanzıman arasındaki hareket akışının kesilmesi gerekir, bu durumdaysa motordan tekerleklere güç iletiminde kesiti yaşanır. Manuel şanzımanın dezavantajı; güç aktarımında kesinti yaşanması ve viteslerin elle değiştirilmesidir. Özellikle yoğun trafikte debriyaj hareketi rahatsız edici olmaktadır.

Tek kavramalı (robotize) yarı otomatik şanzımanlar da çok ekonomiktir ve yakıt tüketiminin çok düşük tutulmasını sağlar; fakat vites geçişleri uzun sürer, geçiş hissi çok fazladır, vites değişiminde güç aktarımında kesinti yaşanır.

Öte yandan manuel şanzımanın en büyük avantajı, yakıt ekonomisi ve verimdir. Motordan şanzımana  kuvvet aktarımı kuru baskı-balata ile sağlandığından, aktarımda bir kayıp yaşanmaz.  Motordan güç çekecek bir hidrolik pompa, torkkonvertörü vb. bulunmaz. Bu sebeple manuel şanzımanda doğru anda vites değişimi yapıldığında, otomatik şanzımanlardan çok daha düşük yakıt tüketimi elde edilebilir. 

Tam otomatik şanzımanların en kendine has özelliği, motordan şanzımana ve tekerleklere güç aktarımını hiç kesmeden vites kademelerini değiştirebilmesidir.Bu sebeple çok konforludur ve gerçek otomatik şanzıman hissini verir. Fakat bu sistemde ise yakıt ekonomisi düşüktür. Hidrolik pompaların güç çekmesi, tork konvertörü kayıpları ve ağır olmaları sebebiyle; yakıt tüketiminin artmasına sebep olur. Tam otomatik şanzımanlarda torkkonvertörü ve planet dişli setleri bulunur.

Çift kavramalı (yarı) otomatik şanzımanın yaptığı şey; manuel şanzımanın yakıt ekonomisiyle, tam otomatik şanzımanın konforunu bir arada sunmaktır.

Çift kavramalı şanzımanlarda da otomatik şanzımanlarda olduğu gibi; P-R-N-D-S ve (+) (-) vites seçme konumları (tiptronik özellik) bulunur. 

Çift kavramalı şanzımanlarda, iki tip kavrama seti kullanılır

Kuru Çift Kavrama çift baskı ve çift debriyaj balatası

Çok fazla tork üretmeyen orta sınıf binek otomobillerde çok yaygın kullanılır. Yaklaşık 250-300Nm torka kadar dayanıklıdır. Yüksek torklu motorlarda kuru çift kavrama uygun değildir. (Örnek: DSG – EDC – DCT – Powershift)

Volkswagen DSG 7 ileri Kuru Çift Kavramalı Şanzıman

Islak Çift Kavrama Çok diskli lamelli hidrolik çift kavrama

Yüksek tork değerine sahip motorlarda genellikle ıslak kavrama kullanılır. Yüksek torka dayanıklıdır. Kuru çift kavramadan biraz daha az yakıt ekonomisi sunar. (Örnek: Volkswagen-AUDİ Islak DSG, Mercedes SLS AMG Islak çift kavramalı şanzıman kullanır)

Şekilde Islak Çift Kavramalı DSG Şanzımanın çalışması ve güç akışı gösterilmiştir

Not: Bunların dışında Honda Tork Konvertörlü kavramaya sahip versiyonunu gelecekte kullanıma sunacak.(Honda 8-DCT)

Çift Kavramalı Şanzımanın Avantajları Nelerdir?

1. Tam otomatik ve Cvt şanzımanlara göre daha düşük yakıt tüketimi. Öyle ki manuel şanzımanlı araçlardan bile daha iyi yakıt ekonomisi sunabilmektedir.
2.  Vites geçişlerinin sarsıntısız olması.
3.  Vites değişimi sırasında motordan aktarma organlarına güç akışında kesinti olmaması.
4.  Kavrama sisteminde kayıp meydana gelmemesi.
5.  Tam otomatik ve Cvt şanzımanlara göre daha sportif sürüş imkanı sağlaması.
6.  En uygun vitesin otomatik olarak seçilmesi.
7.  El ile (manuel olarak) vites değiştirme imkanı sunması. 

Çift Kavramalı Şanzımanın Yapısı ve Çalışması 

Normal bir manuel şanzımanda bir kavrama, bir giriş mili, bir çıkış mili bulunur. Çift kavramalı şanzımanlar; 2 ayrı manuel şanzımanın iç içe geçirilerek tek bir şanzıman haline getirilmesi gibidir. 2 adet kavraması, 2 adet giriş mili, 2 adet çıkış mili bulunur. (Bazılarında 3 çıkış mili bulunur).

Çift kavramalı şanzımanda dahiyane olan, iki kavramanın yanyana getirilip, göbeklerinden iki ayrı giriş miline bağlanması; giriş millerinin ise biri içi dolu mil (içteki) ve biri de içi boş mil (dıştaki) şeklinde tasarlanıp, iki ayrı çıkış miliyle çalıştırılmasıdır.

Kavrama 1

• – Giriş mili - 1
• - Çıkış Mili 
• – Diferansiyel Ayna Dişlisi 
• – Aks milleri 
• – Tekerlekler. Vites kademeleri: 1-3-5-7

Kavrama 2

• – Giriş mili - 2
• - Çıkış Mili 
• – Diferansiyel Ayna Dişlisi 
• – Aks milleri 
• – Tekerlekler. Vites kademeleri: 2-4-6-R

Çift kavramalı şanzımanın mil ve dişlilerine bakıldığında, tıpkı manuel şanzıman gibidir. Giriş milleri, çıkış milleri vardır. Vites oranı oluşturan farklı çaptaki dişli çiftleri birbirine geçmiş durumdadır. Vites dişlilerinin yanında vites değişimini (dişli seçimini) sağlayan senkromeç mekanizmaları bulunur. Senkromeçleri çevreleyen manşonlar, vites değiştirme çatallarına geçmiş durumdadır. Vites değiştirme çatalları, elektronik veya elektrohidrolik olarak kaydırılarak, senkromeç manşonlarının hareket etmesi; böylece vitese geçiş veya vitesten çıkış işleminin gerçekleştirilmesi sağlanır.

Çift kavramanın kullanılması sayesinde, aynı anda iki vitese birden geçirilebilir, fakat sadece hangi kavrama kapalıysa, o karamaya bağlı seçili vites üzerinden tork aktarımı gerçekleştirilir. Diğer seçili vites üzerinden hareket aktarımı olmaz, ta ki o vites grubunun kavraması kapanana kadar. Araç bir viteste hareket ediyorken, diğer vitesin önceden seçilmesi, vites kademesi geçişi sırasında sadece kavramanın birinin açılıp diğerinin kapanması; sarsıntısız, konforlu bir sürüş sağlarken; güç aktarım kesintisi olmaması performansı arttırır.

Vites dişlilerinde tork ve hız durumu değiştirilen hareket, çıkış millerindeki pinyon (çıkış dişlileri) üzerinden diferansiyel ayna dişlisine aktarılır. Önden çekişli araçlarda diferansiyel, şanzımanla aynı gövde içerisinde bulunur (transaks). Arkadan çekişli araçlardaysa şaft mili üzerinden arka aksların ortasındaki diferansiyele iletilir.

D konumu, ileri otomatik konumudur. Normal sürüşte vites bu konuma alınır ve vites değişimleri otomatik olarak gerçekleştirilir. Sürücü, vites P konumundayken motoru çalıştırır, ayak frene basılıyken vitesi D’ye alır. Vites D’ye alındığında, şanzıman 1. Ve 2. Vites senkromeçlerini kilitler, yani 1 ve 2’ye önceden takılmış durumdadır, fakat ayak frende olduğundan tork iletimi olmaz. Sürücü ayağını frenden çektiğinde, 1. Kavrama yavaşça kapanmaya başlar, böylece tork 1. Vites dişlisi üzerinden yavaşça aktarılmaya başlar, bu durumda ayak frenden çekildiğinde aracın yavaşça ileri hareket ettiği görülür, bu durum kalkış-kavraşma durumudur. Kuru çift kavramalı şanzımanların en çok aşındığı, ısındığı, sorun çıkardığı durum budur, özellikle yoğun dur-kalk trafikte bu problem görülür. Sürücü gaz pedalına bastığında kavrama1 tamamen kapanarak hareket tam olarak aktarılmaya başlar. Hızlanmayla birlikte kavrama1 açılır ve kavrama 2 kapanır, böylece daha önceden 2’ye takılmış halde hazır bekleyen dişliler üzerinden tork aktarılmaya devam eder. Bu sırada 1.vitesten çıkılır ve 3. Vites senkromeçi kilitlenir ve hazırda bekletilir… Bu işlemler milisaniyelerle ölçülen zaman aralığında gerçekleşir.

S konumu, sport konumudur, motorun yüksek performanslı çalışmasını, vites değişimlerinin daha yüksek motor devirlerinde gerçekleşmesini, aracın daha iyi hızlanmasını sağlar. Yakıt tüketimi de artar.

Çift kavramalı şanzımanda, çift kavramanın ikisi birden asla kapalı konumda olmaz, böyle bir durumda şanzıman dağılırdı. Ya ikisinden biri açık olur, ya da ikisi birden açık konumdadır. 

 N Vites boşa alındığında, kavramaların her ikisi de açıktır. Motordan şanzımana güç iletilmez.

Park kilidi için, mekanik olarak çalışan bir park kilidi mekanizması bulunur. Bir park kilidi pimi, çıkış milindeki park dişlisine mekanik olarak geçerek kilitler, böylece şanzıman kilitlenerek aracın hareket etmesi engellenir. Çift kavramalı şanzımanların kavramaları, araç duruyorken boş konumda beklerler, bu sebeple park kilidi sistemi kullanılması zorunludur. Oysa manuel şanzımanlı araçlarda araç duruyorken (debriyaja basılı değilken) kavrama hep kapalı durumdadır, araç 1. Vitese alınarak bırakılabilir (yine de ilave olarak el freni kullanılır).

Çift kavrama sistemi kuru baskı balata seti veya ıslak kavrama (çok diskli hidrolik kavrama) olabilir. Sistemin çalışma prensibi aynıdır. Sadece kavrama sisteminin çalışma esasında değişiklik vardır fakat, aynı amaca hizmet eder.

Çift Kavrama Mekanizması Nasıl Çalışır? Çeşitleri Nelerdir?

Çift kavramalı şanzımanlar genellikle iki temel konseptte üretilirler:

a) Islak Çift Kavramalı Şanzımanlar:

Hidrolik sistem esaslıdır. Çok diskli kavrama ve vites değiştirici aktivatörler (hidrolik pistonlar) hidrolik olarak çalışır. Bunları elektrovalfler çalıştırır. Elektrovalfleri ise elektronik kontrol ünitesi kumanda eder. Tüm kumanda-kontrol sistemine mekatronik denir. 

Hidrolik yağ basıncı, hareketini bir mil aracılığıyla motordan alan bir yağ pompası tarafından üretilir, VAG ıslak dsg buna örnektir. Kuru çift kavramadaysa elektrikli hidrolik yağ pompası kullanılır, VAG kuru çift kavramalı 7 ileri DSG buna örnektir. (motordan güç çekmez, daha ekonomik)

Islak çift kavramada iki adet kavrama seti bulunur. Her kavrama seti; disk ve plakalardan oluşur, diskler giriş miline, plakalar kavrama gövdesine bağlıdır, buna çok diskli hidrolik çift kavrama denir. Bu disk ve plakalar hidrolik yağ içerisinde çalışırlar ve hidrolik yağ basıncı uygulandığında, birbirlerine bastırılarak sürtünürler. Plakaların (lamellerin)üzerinde de balata kaplaması vardır fakat bu kuru balatadan farklıdır, çok daha az ve yavaş aşınır. 

Hidrolik yağ basıncı, şanzıman elektronik kontrol ünitesi kumandasındaki elektrovalflerden hangi kavramaya gönderilirse, o kavrama kapanır (kilitlenir) ve o kavrama üzerinden şanzımana tork aktarımı sağlanır. Disk ve plakaların hidrolik basınçla kilitlenmesi sonucu hareket aktarımı gerçekleşir. Çok diskli hidrolik kavramalara, basınçlı yağ kademeli olarak gönderilerek, vites geçişlerinin sarsıntısız ve konforlu olması sağlanır. Örneğin ilk kalkışta kavrama 1’e gönderilen basınçlı hidrolik yağ, yavaş yavaş disklere etki ettirilir, böylece disk ve plakalar birbiri üzerinde kayarken, tork aktarımının kademeli-yavaş yavaş gerçekleşmesi sağlanır, yumuşak bir ilk kalkış hareketi oluşur.

Sportif sürüşlerde ise, kavramaların karşılıklı açılıp kapanma hızları, gönderilen hidrolik basınçla ayarlanır ve daha çabuk ve sert vites geçişleri sağlanır. Konforlu sürüşlerde bu süre uzatılır. 

Islak çift kavramada: Kuru kavramadaki gibi aşırı ısınma, zamanla balataların aşınması gibi olumsuz durumlar meydana gelmez. Şanzıman yağı (atf) dolaştığı için sistem soğutulur. Isındığı zaman kaçırma yapmaz, sürtünme katsayısı sabit tutulur.

b) Kuru Çift Kavramalı Şanzımanlar:

Bu tip şanzımanlar da kendi içinde iki temel tasarıma sahiptir. Hidrolik temelli sistem ve elektronik temelli sistem.

1. Hidrolik Temelli Sistem: VAG kuru çift kavramalı 7 ileri DSG şanzıman buna örnektir. Mekatronik ünitesinde: Elektrikli hidrolik yağ pompası, hidrolik ünite, elektrovalfler, vites değiştirici hidrolik pistonlar, debriyaj hareketi için hidrolik pistonlar bulunur. Yani vites değişimi ve debriyaj hareketinin (itme hareketinin) oluşumu, hidrolik yağ basıncıyla sağlanır.İki adet itme yapan hidrolik piston, iki adet “kavrama ayrıma çatalını hareket ettirerek, debriyajın çalışmasını sağlar.”Örnek: Volkswagen-Audi Kuru DSG ve Fiat DCT .

Volkswagen DSG 7 ileri Kuru Çift Kavramalı Şanzıman - Fiat DCT 6 ileri Kuru Çift Kavramalı Şanzıman

Elektronik Temelli Sistem: Bu şanzımanlarda vites değişim hareketi ve debriyaj hareketi elektronik olarak gerçekleştirilir. Hidrolik pompa ve hidrolik devre elemanları yoktur. Örnek: Renault EDC, Ford Powershift,

Renault EDC 6 İleri Kuru Çift Kavramalı Şanzıman

Vites Değiştirme Mekanizması:

Elektronik temelli çift kavramalı şanzımanlarda, vites değişiminde değiştirme çatallarına uygulanacak olan ileri-geri (itme-çekme hareketi), elektrik motorları ve dişli düzenekleriyle elde edilir.

Hidrolik (elektrohidrolik) temelli çift kavramalı şanzımanlardaysa, mekatronik ünitede bulunan hidrolik pistonlar, bu hareketi sağlar. Hidrolik pistonların uçları, değiştirme çatallarına geçmiş durumdadır. Hidrolik pistonlar çift yönlü çalışırlar ve normalde orta konumda beklerler. Her bir piston 2 vites kademesi için kullanılır, pistonun ileri hareketi senkromeçi örneğin 2. Vitese takıyorken, geri hareketi 4. Vitese atıyordur. Orta konumu boş konumdur. Örneğin 7 ileri 1 geri vitesli şanzıman için 4 adet vites değiştirici hidrolik piston kullanılır. Vites değiştirici hidrolik pistonlara gönderilen yağı, elektromanyetik valfler ayarlar.

Şanzıman Hidrolik Ünitesi

Elektrohidrolik tasarımlı çift kavramalı şanzımanlar söz konusu olduğunda, mekatronik ünitede bir hidrolik ünite kısmı bulunur. Burada hidrolik yağ pompası, yağ kanalları, manyetik valfler (elektrovalfler), basınç-emniyet valfleri, hidrolik pistonlar ve hidrolik aktivatörler, basınç ve sıcaklık sensörleri bulunur. Hidrolik ünitenin yağ devresi, şanzımanınkinden ayrıdır ve kapalı devre çalışır.

Volkswagen DSG 7 ileri Kuru Çift Kavramalı Şanzıman Mekatronik Ünitesi

Şanzıman Yönetimi

Şanzıman elektronik kontrol ünitesi (ECU): Şanzımanın beynidir, şanzımandaki sensörlerden gelen veriler, Şanzıman elektronik kontrol ünitesine iletilir. Şanzıman elektronik kontrol ünitesi diğer ECU’ler ile CAN-BUS hattı üzerinden iletişim halindedir, onlara bilgi gönderirken, onlardan da bilgi alır, örneğin Motor elektronik kontrol ünitesi.

Şanzıman elektronik kontrol ünitesinde, şanzımanın tüm çalışma şartları için geliştirilmiş yazılımı vardır. Şanzıman bu yazılıma göre yönetilir, çalıştırılır. Bu sırada şanzımanın içerisindeki hız, sıcaklık, yağ basıncı, vites konumu (pozisyon) sensörleri gibi onlarca sensörden gelen veriler ve diğer ECU’lerden gelen veriler (girdiler), yazılımla birlikte değerlendirilir, yorumlanır ve  aktörler kumanda edilir. Şanzıman için bu aktörler, elektromanyetik valflerdir. ECU, elektromanyetik valfleri kumanda eder; valfler ise hidrolik sistemleri çalıştırarak şanzımanın işletilmesini sağlar.

Volkswagen DSG 7 ileri Kuru Çift Kavramalı Şanzıman Elektronik Kontrol Ünitesi

Şanzımanda; giriş devir hızı, giriş millerinin devir hızları, çıkış milinin devir hızı, vites değiştiricilerin konumları, yağ sıcaklığı ve basıncı vb. sensörler tarafından ölçülür. Şanzımanın yönetimi ve adaptasyonu, gerekli düzeltmeler bu bilgiler ışında gerçekleştirilir.

Örneğin ilk kalkış sırasında; motor devir hızı ile giriş mili hızı arasındaki devir farkı, kavrama sırasındaki kaymayı-kaçırmayı verir. Bu değer anormal fazlaysa, kavramanın kumandası buna göre değiştirilerek, kaçırmanın azaltılması sağlanır.

Giriş mili ile çıkış mili arasındaki hız farkından, o anki vitesi algılar.

Vites değiştiricilerin konum sensörlerinden, o anda hangi viteslerin seçili olduğunu algılar.

Kavrama sistemindeki sıcaklık sensörleri, kavramanın sıcaklığını bildirir ve aşırı ısınmanın önlenmesi için çeşitli önlemlerin alınması sağlanır. Örneğin motor ECU’süne motor torkunu azaltması talimatını verebilir.

CAN-BUS hattı üzerinden diğer ECU’lerle iletişim halinde olan şanzıman kontrol ünitesi, vites değişimi kararlarında ve kavramayı çalıştırma biçiminde, diğer ECU’lerden gelen sinyalleri de değerlendirir. Örneğin hızlanırken 4 ten 5 e geçmeye hazırlanmışken, frene basılması durumunda, vites değiştirmemeyi veya vites küçültmeyi seçebilir.

Şanzıman ECU’sü o anki vites seçimini veya bir arıza durumunda çeşitli uyarıları, gösterge panelinden sürücüye gösterir.