Otomatik Vites Kutuları Nasıl Çalışır: Tork Konvertörleri, Dişliler ve Vites Değiştirme Açıklandı

Hiç debriyaj pedalına dokunmamış sürücüler bile, araba her yola çıktığında veya hız değiştirdiğinde devreye giren bir dizi mekanik ve hidrolik parçaya bel bağlar. Herhangi bir otomatik şanzımanın temelinde iki görev vardır: motorun arabayı stop ettirmeden rölantide çalışmasına izin vermek ve sürücü vites seçmeden motor devri ile tekerlek devri arasındaki oranı değiştirmek.

Debriyajın işini tork konvertörü yapar

En yaygın otomatik türünde, mekanik debriyajın yerini tork konvertörü denilen, kapalı ve sıvı dolu bir muhafaza alır. Otomobil mekaniği referans sitesi How a Car Works'e göre bu muhafaza üç ana parçadan oluşur: motorun volanına cıvatalanmış bir pervane (impeller), şanzıman giriş miline bağlı bir türbin ve tek yönlü bir debriyajla donatılmış merkezi bir reaktör.

Pervane motorla birlikte dönerken şanzıman yağını dışarı doğru fırlatarak türbine gönderir ve bu da şanzıman giriş milini döndürür. Düşük motor devrinde reaktör sabit kalır ve sıvıyı pervaneye geri yönlendirir; bu da torku artırır ve arabanın durur durumdan hareket etmesine yardımcı olur. Motor devri yükseldiğinde reaktör serbest döner ve konvertör, How a Car Works'ün açıkladığı gibi, basitçe bir sıvı volan gibi davranır.

Avustralyalı yayın organı CarsGuide, bu sıvı bağlantının tork konvertörlü otomatiklerin yumuşak hissettirmesinin ve düşük devirlerde güçlü çekiş sunmasının nedeni olduğunu bildiriyor. CarsGuide'a göre tarihsel olarak bunun bedeli, doğrudan mekanik bağlantıya kıyasla daha düşük verimlilik olmuştur; bu yüzden günümüzdeki tork konvertörlü ünitelerin çoğu, araba yeterli hıza ulaştığında güç kaybını azaltmak için pervane ile türbini mekanik olarak birleştiren bir 'kilitleme' (lock-up) fonksiyonu ekler.

Planet dişliler vites değiştirmeden oranı değiştirir

Güç şanzımana ulaştığında, bir veya daha fazla planet (episiklik) dişli setinden geçer. How a Car Works bunları, merkezi bir güneş dişli, iç yüzeyinde dişleri olan bir dış halka dişli ve her ikisiyle de kavrayan daha küçük planet dişlilerden oluşan bir set olarak tanımlıyor. Bu üç parça her zaman temas halindedir, dolayısıyla şanzıman manuel bir kutunun yaptığı gibi fiziksel olarak bir dişli çiftini devreye girip çıkarmak zorunda kalmaz.

Bunun yerine, hidrolik olarak çalışan fren bantları ve çok plakalı debriyajlar, dişli setinin farklı parçalarını sabit tutar veya serbest dönmelerine izin verir. How a Car Works temel kombinasyonları şöyle sıralıyor: taşıyıcı planet dişlileri tahrik ederken güneş dişlinin kilitlenmesi hız artışı üretir; halka dişlinin kilitlenmesi ve güneş dişlinin tahrik edilmesi hız düşüşü üretir; planet taşıyıcısı frenlenirken güneş dişliye güç gönderilmesi geri vitesi üretir; ve güneş ile halka dişlinin birlikte kilitlenmesi doğrudan tahrik, yani bire bir oran üretir.

Bu şekilde kullanılan tek bir planet seti zaten birkaç oran sağlayabilir. How a Car Works'ün belirttiğine göre, en basit klasik düzen olan iki episiklik setin eşleştirilmesi üç ileri vites üretebilir; üreticiler, günümüz arabalarında yaygın olan beş, altı, sekiz, dokuz ve on vitesli şanzımanlara ulaşmak için daha fazla set ve debriyajı birbirine zincirler.

Ne zaman vites değiştireceğine hidrolik ve elektronik karar verir

Şanzıman içindeki kilitleme sırası, fren bantları ve debriyajlar üzerinde etkili olan hidrolik basınç tarafından tetiklenir ve How a Car Works'ün 'karmaşık bir hidrolik valf düzeni' olarak tanımladığı sistem üzerinden yönlendirilir. Eski tasarımlarda bu valfler motor yüküne, yol hızına ve gaz kelebeği konumuna mekanik olarak tepki verir; bir 'kickdown' mekanizması, gaz pedalına sonuna kadar basıldığında ekstra ivme için alt vitese geçişi zorlar. Modern arabalarda ise elektronik sensörler ve bir kontrol bilgisayarı aynı işi yapar, her vites değişimini zamanlamak için solenoid valfleri açıp kapatır.

Otomatik vites üretmenin üç farklı yolu

Her kendi kendine vites değiştiren şanzıman aynı şekilde çalışmaz. CarsGuide, modern otomatikleri üç ana aileye ve bunlara ek olarak büyük ölçüde kullanımdan kaldırılmış daha eski dördüncü bir türe ayırıyor.

• Tork konvertörlü otomatik — yukarıda açıklanan sıvı kavramayı kullanır; CarsGuide'a göre Mazda ve Lexus gibi markalarda bulunan, güçlü düşük hız torku ve yumuşak vites değişimleri sunar.
• Çift kavramalı şanzıman (DCT) — fiilen aynı kasayı paylaşan ve her birinin kendi debriyajı olan iki manuel şanzımandır; bir vites önceden seçilirken diğeri devredeyken kullanılır, böylece sistem vites değiştirmek için milisaniyeler içinde ve minimum tork kaybıyla debriyajları değiştirir. CarsGuide örnek olarak Volkswagen DSG, Nissan GT-R, Ferrari 488 GTB ve McLaren 650S'i gösteriyor.
• Sürekli değişken şanzıman (CVT) — hiç sabit dişlisi yoktur; etkin çapı değişen iki kasnak arasında bir kayış veya zincir döner ve CarsGuide'ın ifadesiyle 'trafik konisi üzerindeki lastik bant gibi' bir hareket ile maksimum yakıt verimliliği için teorik olarak sınırsız sayıda oran sağlar.
• Tek kavramalı otomatikleştirilmiş manuel — bir bilgisayarın geleneksel bir manuel şanzımandaki bir debriyajı çalıştırdığı daha eski bir tasarım; CarsGuide, vites değişimlerini sarsıntılı ve geciktirilmiş olarak tanımlıyor ve bu türün artık büyük ölçüde modası geçmiş olduğunu söylüyor.

Karşılaştırma için CarsGuide, geleneksel manuel şanzımanların genellikle altı ileri vitese sahip olduğunu, Porsche 911 gibi bazı spor arabaların ise yedi vites sunduğunu belirtiyor.

Günlük sürüş için neden önemli

Zeminin altındaki otomatik türü, sadece debriyaj pedalı olup olmadığından ziyade, arabanın hissini etkiler. Bir tork konvertörlü otomatiğin sıvı kavraması, bir arabanın rölantide motorun stop etmeden ileri doğru süzülmesini sağlayan şeydir; How a Car Works bu özelliği doğrudan tork konvertörünün tasarımına bağlıyor. CarsGuide'a göre bir DCT'nin iki debriyajı, performans arabalarının eski otomatiklerde hissedilen anlık güç boşluğu olmadan vites değiştirmesini sağlayan şeydir. Bir CVT'nin sabit oranlarının olmaması, yol hızından bağımsız olarak motorun en verimli devrine yakın kalmasını sağlayan şeydir; CarsGuide bunu ana avantajı olarak sıralıyor, ancak bazı sürücülerin fark ettiği sürekli, geleneksel olmayan bir motor uğultusuyla dengelenir.