KARDAN MİLİ VE MAFSALLAR Yrd. Doç. Dr. Abdullah DEMİR HAZIRLAYAN: Yrd. Doç. Dr. Abdullah DEMİR
KARDAN MİLİ
Rear Wheel Drive
Four-Wheel Drive
All-Wheel Drive
KARDAN MİLİ Transmisyonun çıkış milinden alınan hareketin diferansiyele ve diferansiyel aracılığı ile tekerleklere kadar iletilmesi için bir ara elemana ihtiyaç vardır. Bu eleman kardan milidir. Diğer bir adı da şaft olan kardan milinin vites kutusundan hareket alarak diğer aktarma organlarına iletebilmesi ve bağlantı sağlayabilmesi mafsallar zerinden gerçekleşir. Kardan mili transmisyon çıkış miline sabit bir şekilde bağlanamaz.
Görevleri: Hareketi vites kutusundan diferansiyel iletir Vites kutusu ile arka köpr n n farklı y ksekliklerde konuşlandırılabilmesine imkan sağlar Arka aksın yukarı aşağı hareket etmesini sağlar Drive Shaft Purposes Automotive Technology, Nelson, Prepared by Martin Restoule Algonquin College, 2007 Transmits power from the transmission to the differential Allows the transmission and the rear axle assembly to be at different heights Allows the rear axle to move up and down while maintaining a connection to the transmission
KARDAN MİLİ Şaftlar genellikle içleri boş millerden imal edilirler. İçi boş olarak yapılan şaftların dayanımı artmakta ve hafiflemektedir. Şaftlar kaliteli çeliklerden yapılırlar, ucuna mafsal çatalları kaynakla bağlanmıştır. Can be made of steel, aluminum, or composite material
KARDAN MİLİ Burulma ve titreşimlere karşı kauçuk damperli takozlarla takviye edilirler. Titreşimlerden etkilenmemesi ve y ksek devirlerde dönen şaftın merkezkaç kuvvetlere karşı koyabilmesi için çok iyi dengelenmiş olmaları gerekir. Bazı şaftların zerindeki kaynakla bağlanmış parçacıklar, denge ağırlıklarıdır.
KARDAN MİLİ
KARDAN MİLİ
KARDAN MİLİ
KARDAN MİLİ
KARDAN MİLİ
Çeşitleri: G n m z araçlarında kullanım durumuna göre; Tek Parçalı Şaftlar: Bu g nk ağır hizmet araçlarında kullanılmaktadır. Çok Parçalı Şaftlar: Ağırlık merkezinin yere daha yakın olması istenilen araçlarda kullanılır. Vites kutusundan itibaren arka köpr ye kadar olan katı bir bağlantı pek çalışmayacağı gibi şaftları da esnek yapamayacağımıza göre araya bu esnekliği sağlayacak başka bir parçaya ihtiyaç vardır. Bu parçada şaftların ucunda çatalla bağlı bulunan niversal mafsallardır. mafsallı tip mafsallı tip Kardan mafsalı Askı bilyesi Kayıcı çatal Esnek kaplin
Half-shafts Half-shafts transmit torque from the axle drive to the wheels. On the rear axle, the half-shafts contain CV (constant velocity) joints to compensate for the variations in angle and length caused by suspension travel and elastokinematic wheel orientation changes (Figure 1). The CV joints on the front axle must also compensate for the angles resulting from steering motion (Figure 2). CV joints can either be fixed (wheel-side) or extendable (differentialside) and are available as Rzeppa-type joints or tripod-type joints. Rzeppa-type joints consist of an outer ring and an inner ring with corresponding curved grooves and six or eight balls which are held in place by a cage ring (Figure 3, top). All components are made from hardened and ground ball-bearing steel. A sealing boot protects the joint from dirt and moisture. Angles up to 48 and extensions of up to 50 mm are possible [11]. Tripod-type joints consist of an inner ring with three shafts radiating perpendicular to the ring s central axis in a star pattern. A roller is mounted on each of these shafts. The outer ring has three longitudinal cutouts to accommodate the rollers. This joint type allows greater extension, but has a smaller maximum angle of just 26 (Figure 3, bottom). Chassis Handbook / 2011
Fig. 1: Half-shafts for a driven rear axle Chassis Handbook / 2011 Fig. 2: Half-shafts for a driven front axle [11]
Fig. Front-wheel output shaft of GKN Automotive. A constantvelocity sliding joint is used on the gearbox side and a constantvelocity fixed joint is used on the wheel side. The maximum bending angles are 22 for the sliding joint and for the fixed joint. For reasons of weight, the sliding joint is placed directly into the differential and fixed axially by a circlip. A central nut secures attachment on the wheel side. The intermediate shaft is designed as a carburized, shaped hollow shaft. / Ref. The Automotive Chassis
Chassis Handbook / 2011 Fig. 3: Fixed and extendable CV joints (top) and a constant-velocity tripod-type joint (bottom) [11]
Construction of drive shaft for FWD cars Tatsuro Sugiyama,Yuichi Asano, Lightweight and High-efficiency Drive Shafts for Rear-wheel-drive Cars, NTN TECHNICAL REVIEW,
MAFSALLAR Üniversal Mafsal: Vites kutusunun çıkış mili ile arka köprü arasında yol şartlarından doğan açıyı karşılamak için üniversal mafsal kullanılır. En çok kullanılanı istavroz tipidir. İstavroz tipi niversal mafsal bir istavroz ile istavrozun kolları zerindeki iğne masuralı yataklardan meydana gelir. Masuralı yataklar kardan milinin ve karşılığı olan kayıcı mafsalın zerindeki yuvalarına sıkı geçerler ve yerlerinde birer tespit segmanı tarafından tutulurlar. Bu şekildeki bir d zenleme ile kayıcı mafsal ve kardan mili çatallarının istavroz zerinde bir mafsal hareketi yapmalarına imkan verir. Universal Joint Components Cross and trunnions Seals Bearings Caps Snap rings
Üniversal Mafsallar Çeşitleri Mafsallar kullanım şekillerine ve kullanıldığı durumlarına göre şu şekilde sınıflandırılırlar. Üniversal Mafsallar: Dairesel gelen hareketi açılı olarak iletmekte kullanılır. 1. Adi Tip Üniversal Mafsallar: Şaftlarda ve direksiyon sistemlerinde kullanılır. 2. Sabit Hız Üniversal Mafsalları: Akslarda kullanılır. 3. Rzeppa Sabit Hız Mafsalı: Otomobil gibi hızlı ancak g çs z araçlarda kullanılır. 4. Bendiks-Weiss Sabit Hız Mafsalı: Otomobilden daha g çl kamyonetlerde kullanılır. 5. Tracka Sabit Hız Mafsalı: G çl arazi araçları, kamyon ve otob s vb. araçlarda kullanılır. Kardan mafsalı Çatal İstavroz zarfı İstavroz
Kayıcı Mafsallar: Arkadan itişli seyir sırasında arka aks yoldan gelen etkiler nedeniyle aşağı yukarı hareket eder. Bu durum vites kutusu ile diferansiyel arasındaki mesafeyi s rekli değiştirir. Bu nedenle şafttın boyunun uzaması veya kısalması gereklidir. Ancak şaftlar elastiki bir malzemeden yapılmadıkları için uzama veya kısalma imkânsızdır. Şaftın boyunda yol şartlarına göre değişim olmazsa araç zıplayarak engelleri aşacaktır. Bu durumda da içerdeki yolcu/lar/ rahatsız olacak veya taşınacak malzeme de zarar görebilecektir. MAFSALLAR
MAFSALLAR Kayıcı Mafsallar (dvm.) Aracın hareketi esnasında arka köpr bir t mseğe veya bir çukura gelmesi durumunda şaftın boyunda değişim ihtiyacı doğar. Şaftın yapısı nedeniyle boyunun değişmesi mümkün değildir. Boyundaki değişim ihtiyacı kayıcı mafsal yardımıyla sağlanır. Vites kutusu çıkış mili zerine kamalar açılmıştır. Şaft flanşının iç kısmına da aynı kamlardan açılmıştır. Yol şartları nedeniyle şaftın boyunun değişmesi gerektiğinde, şaft flanşı vites kutusu çıkış mili zerinde kayarak şaftın boyunun kısalmasını veya uzamasını sağlar.
Newly developed construction of drive shaft for RWD cars Tatsuro Sugiyama,Yuichi Asano, Lightweight and High-efficiency Drive Shafts for Rear-wheel-drive Cars, NTN TECHNICAL REVIEW,
Speed variations While operating at an angle, U-joints speed up and slow down twice per revolution Joint phasing The vibrations caused by one U-joint are transmitted to the other one MAFSALLAR
Canceling angles The angle of the front U-joint is offset by the rear one The correct angle must be maintained to minimize vibration MAFSALLAR U-Joint Operation Vibration may be felt if the U- joint angles are too steep or are unequal. U-joints must be in phase with each other to reduce noise and vibration.
U-Joint Operation The U-joint normally speeds up and slows down twice per revolution. MAFSALLAR Automotive Technology, Nelson, Prepared by Martin Restoule Algonquin College, 2007
Single Hooke s joint: (a) Geometry (b) Speed fluctuation MAFSALLAR
MAFSALLAR
Hooke s joints correctly phased to provide cancellation of speed fluctuations
Conditions for constant-velocity drive with two Hooke s joints
Sökme - Takma
KARDAN MİLİ Kardan Milinin Sökülmesi: Kardan mili araçtan alınır. Mil diferansiyel tarafındaki mafsal cıvataları alınmak suretiyle indirilir ve geriye çekilerek araçtan çıkarılır. Kardan milinin eski konumunda takılabilmesi için arka kısım indirilmeden önce işaretlenir. Arka taraftaki bağlantı özel U cıvataları ile sağlanmıştır. Cıvatalar sök ld kten sonra birbirleriyle öp şen mafsal parçaları yerlerinden rahatlıkla alınabilir ve şaftın ucu serbest kalır. Bazılarında da flanşlar vardır. Cıvatalar alınınca flanşlar birbirinden ayrılır. Kardan Milindeki Titreşimler: Dengesiz olan millerde titreşim hızla birlikte giderek artar. Bu bakımdan titreşimin balanssızlıktan olup olmadığı saptanabilir. Bu kontrol n yapılması için balans tezgahları vardır. Kardan milinin titreşimlerinden biride mafsaldan kaynaklanır. Mafsalda hız değişimleri meydana geldiği zaman hareketteki dengesizlik mile iletilir. Kardan milinin iki ucundaki mafsalların mil ile yapacakları açı eşit olmalıdır. Farklı açılardaki bağlantılar dengesizliklere yol açarlar. Kardan mili ve mafsalların işaretlenerek takılmaları eski dengeli hallerini korumak içindir.
MAFSALLAR Üniversal mafsalın sökülüp-takılması-bakımı: Arızaları aramak için niversal mafsallar kontrol edilirken kayıcı mafsallar unutulmamalıdır. Üniversal mafsal arızalarının tespiti için kontrol edilmesi: Bazı mafsallarda gresörl k yoktur. Bu t r mafsallara gres basılmaz. Bu mafsallar fabrikada yapım sırasında greslenmişlerdir ve gresin kaybolmaması için de keçelerle donatılmışlardır. Üzerinde gresörl k bulunan mafsallarda da keçeler vardır. Zaman zaman mafsal gresörl ğ ne basılan gres bu keçeler etrafından dışarıya çıkabilir; daha doğrusu bu keçelerin etrafından gres çıkıncaya kadar gres basılır. Bu nedenle bu t r mafsallar gözle kontrol edilirken gres izine rastlanabilir. Mafsaldaki boşlukların kontrol edilmesi için bir el ile şaft tutulur ve diğer el ile mafsal oynatılarak boşluk olup olmadığına bakılır. Mafsalın yağsız kalmasının meydana getirdiği aşınma ve bozulmalar gözle ve elle hissedilecek kadar boşluklara yol açarlar. Bu basit kontroller sırasında boşluklara rastlanırsa mafsalın değiştirilmesi gerekir.
MAFSALLAR Mafsalın Toplanması: Yapılan kontroller sonunda değiştirilmesine karar verilen parçalar ile birlikte mafsal toplanır. Yatak masuraları hafifçe greslenir ve tek tek y ks kteki yerlerine oturtulur. Sonra bir miktar gres daha doldurulur. Muylu da hafifçe greslenir. Fakat keçeler greslenmez ç nk gres keçelere zarar verebilir. Yataklar işleminin tersi takip edilerek yerlerine takılır. Üniversal mafsal tekrar kullanılsa bile sök len bir mafsalın keçeleri yenileştirilmelidir. Mafsal Arızaları: Kayıcı mafsal kuru ve yağsız ise ilk hareketin arka tarafa iletilmesi sırasında, örneğin; yerinden kalkışlarda bir darbe sesi duyulur. Böyle bir durumda mafsalı gresleyiniz. Çok maksatlı gres yeterlidir. Üniversal mafsalın keçeleri yağ kaçırabilir. Gresörl ks z olan mafsallarda yağ kaçaklarının meydana gelmesi halinde yapılacak iş mafsalı değiştirmektir. Özellikle kasislerde motorun altından klik şeklinde gelen sesler mafsalın ya çok sıkı olduğunu yada eğildiğini gösterir. Bu arızanın tam tespiti için şaftın alınarak zerindeki mafsalın nasıl hareket ettiği kontrol edilir. Mafsal her yöne tutukluk yapmadan dönebilmelidir.
Ekler
Universal Joint Are sometimes referred to as Cardan, Spicer, or Hooke joints Allow for angle changes between the drive shaft, the transmission output shaft, and the rear axle housing MAFSALLAR
Universal Joint Designs Single universal joint Sometimes known as single Cardan/Spicer Universal joint Consists of a cross and four needle bearings Double Cardan joint Consists of two single U-joints joined by a center yoke and a ball and socket MAFSALLAR
Universal Joint Designs Slip joint Allows for changes in driveshaft length caused by suspension travel Components include: Transmission output shaft The slip joint A yoke and U-joint The driveshaft MAFSALLAR
CV Joint Types Outer joint types Rzeppa or fixed ball joint Fixed tripod joint Inner joint types Double-offset joint Plunging tripod joint Cross-groove plunge joint Automotive Technology, Nelson, Prepared by Martin Restoule Algonquin College, 2007
Axle drive systems for four-wheel platforms in standard vehicle architecture With this concept in vehicles in which the engine is arranged in the longitudinal direction, the transfer box distributes the power to the axle drives from where the power is transferred to the wheels. ZF supplies axle drive systems consisting of the front and rear axle drive units and, where required, the associated CV and prop-shafts. Optionally, an electromechanically locked rear axle drive unit or the VECTOR DRIVE can be employed. With modern vehicles in this category, the axle drives must satisfy very high performance and quality demands, whilst being optimised for weight and compact packaging. These are the normal demands on a tailor-made axle drive solution from ZF. ZF - Driving Dynamics
Axle drive systems for four-wheel platforms with front transverse architecture The engine transmission unit arranged transversly above the front axle lends its name to this design. The four-wheel variant is usually derived from a frontwheel drive basic vehicle and includes the additional items of power take-off, rear axle drive unit, prop-shaft and CV-shafts. Within these systems, one can differentiate between variants with a central differential, i.e. Permanent fourwheel drive, and in the meantime dominating versions with a controlled variable coupling which is usually fitted to the rear axle drive unit (torque on demand). The assemblies and system modules developed by ZF are closely orientated to customer requirements and matched to the specific demands of the relevant application. At the same time, the typical product features of ZF axle drives are maintained. ZF - Driving Dynamics
Innovation: ZF Electrical Axle Drive Unit The electrical axle drive unit comprises a mechanical reduction transmission with two spur gear stages and bevel gear differential as well as a parking lock acting on the input shaft. The axle of the electric motor is arranged in parallel with the drive axle of the transmission and therefore represents geometrically and also functionally an integrated unit together with the two-stage, non-shiftable reduction transmission. Through the design of a common central housing with a cover on the ends of the transmission and electrical machine, as well as the use of the motor shaft as the transmission input shaft, a range of functional advantages are produced, such as the reduction of bearing and interface points. This leads to an improved performance in relation to consumption and noise behaviour and to a reduction in the weight of the electrical axle drive unit. The high demands made on the transmission acoustics for electric vehicles are satisfied by a gear design which has been specially optimised for noise. ZF - Driving Dynamics
Innovation: ZF AWD-Disconnect System ZF has developed a new AWD-Driveline with AWD-disconnect function, which results in fueleconomy improvement between 3 to 5 percent. The new ZF AWD-Disconnect System is solving the target conflict between AWD performance and additional fuel-consumption due to AWD. Disconnect means that always when no AWD function is required, there will not just be no torque transferred to the secondary axle, but also the speed-dependent losses due to friction and oil churning will be avoided. Compared to a conventional AWD system the disconnect system can therefore reduce the friction losses by up to 90 percent. The mode change between 2WD and 4WD is performed by an operation strategy on the move, fast and seamless for the driver. Thanks to an RDU with a twin-clutch, traction and driving-dynamics are improved as the drive-torque can be distributed between the rear wheels as appropriate. Alternatively to the high-end system with synchronizer in the PTU and a twin-clutch RDU, ZF also offers less complex and therefore more cost-efficient systems with AWD-Disconnect function.
The VECTOR DRIVE rear axle drive really comes into its own on corners, when the drive torque in distributed asymmetrically between the two drive shafts by the electromechanically actuated multidisk brake of the modulation transmission. The right- and left-hand wheels then accelerate at different speeds which adds to the effectiveness of the steering function. This can increase the amount of steering on corners in order to compensate for understeer (top picture). Alternatively, it can be used to prevent breakaway of the rear of the vehicle (bottom picture).
Can be made of steel, aluminum, or composite material May have cardboard liner to reduce noise Drive Shaft Features Has a yoke welded to each end Universal joints are used to connect to pinion flange yoke and sleeve yoke May have balance weights attached KARDAN MİLİ Automotive Technology, Nelson, Prepared by Martin Restoule Algonquin College, 2007 Hotchkiss design Can be one piece or two piece The shaft and joints are external Torque tube Uses rigid tube with no universal joints Flexible type A flexible steel rope; rarely used
KARDAN MİLİ Şaftlarda Hareket İletim Sistemleri Motorun g c, dönd rme momenti biçiminde arka tekerleklere uygulanıp, tekerlek yerin göstermiş olduğu dirence karşı dönd r lmeye zorlanınca, Newton Kanunu gereğince, bir karşı tepki gör r. Ortaya çıkan reaksiyon torku köpr y tekerleğin dön ş yön n n tersine dönd rmeye çalışır. Bu hareketin sonucu olarak meydana gelen torka arka köpr torku denir. Arka köpr n n, özellikle diferansiyel muhafazasının bulunduğu bölgenin, oluşan arka köpr torkunun oluşturacağı aşırı hareketlerden korunabilmesi için arka köpr torkunun şasiye faydalı bir şekilde iletilmesi gerekir. Şasiye iletilen bu kuvvet itici olarak aracı y r t r. Arka köpr dönd rme torkunun aracın şasisine iletilmesi ç şekilde olur. 1. Hoçkis Sistemi Arka köpr zerindeki moment yaylar tarafından şasiye iletilirse, bu sisteme Hoçkis sistemi denir. Özellikle yaprak yaylı sistemlerde bu gör l r. Yaylar arka köpr ye cıvatalarla bağlanmıştır. Yay uçları ise k pelerle şasiyi tutarlar. Kamyon ve kamyonetlerde bu sistem daha yaygın olarak gör l r.
KARDAN MİLİ Şaftlarda Hareket İletim Sistemleri (dvm) 2. Tork/Moment Kontrol Çubuklu Sistem Arka köpr momenti aracın şasesine ve arka köpr ye tespit edilmiş moment kolları aracılığı ile şaseye iletilir. Moment kolları her iki ucundan da cıvatalarla bağlı olmalarına rağmen salınım yapmalarına m saade edilmiştir. Genellikle bu g nk otomobillerde kullanılan sistemdir. 3. Tork Tüpü Sistemi Arka köpr torkunun şaftı örten bir boruyla şasiye iletildiği sistemdir. Tork t p bir ucundan şasiye diğer ucundan ise k resel bir muhafaza ile vites kutusu çıkışına bağlanmıştır. Bir bakıma arka taraf sabit ön taraf ise hareketlidir.