4 Tekerlekten Çekiş Nasıl Çalışır?

4 tekerlekten çekiş, motor tarafından üretilen torkun gerektiğinde veya sürekli olarak aracın dört tekerleğine aktarılmasını sağlayan güç aktarma sistemidir. 4×4, 4WD ve AWD olarak adlandırılan farklı sistemlerde amaç; özellikle kaygan zemin, arazi, kar, buz ve yüksek çekiş gerektiren koşullarda tekerleklerin yol tutuşundan daha iyi yararlanmaktır.

Günümüzde dört tekerlekten çekiş sistemlerinin çalışma biçimleri üreticiye ve araç tasarımına göre önemli farklılıklar gösterir. Bazı sistemlerde ön ve arka aks mekanik olarak birbirine bağlanırken, modern AWD sistemlerinde elektronik kontrollü kavramalar aracılığıyla tork dağılımı sürekli değiştirilebilir.

Dört tekerlekten çekişin nasıl çalıştığını anlayabilmek için tork, çekiş, diferansiyel ve transfer kutusu gibi temel kavramların bilinmesi gerekir. Gücün motordan tekerleklere kadar nasıl iletildiğini Araç Güç Aktarma Organları konusunda da inceleyebilirsiniz.

4 Tekerlekten Çekiş Nedir?

4 tekerlekten çekiş sistemi, motor torkunun ön ve arka akslara aktarılabilmesini sağlayan güç aktarma düzenidir. Ancak bütün dört tekerlekten çekiş sistemleri aynı şekilde çalışmaz.

Bazı araçlarda sürücü 2WD ve 4WD arasında seçim yapabilir. Bazı sistemler dört tekerlekten çekişi otomatik olarak devreye alırken, bazı araçlarda ise dört tekerleğe sürekli olarak tork aktarılabilir.

4WD ve AWD Arasındaki Fark Nedir?

4WD (Four-Wheel Drive) ve AWD (All-Wheel Drive) ifadeleri üreticiler tarafından her zaman tamamen aynı teknik anlamda kullanılmaz. Bu nedenle yalnızca araç üzerindeki 4WD veya AWD yazısına bakarak sistemin kesin çalışma biçimini belirlemek doğru değildir.

Genel kullanımda 4WD ifadesi daha çok arazi kullanımına uygun, transfer kutusuna ve bazı modellerde düşük oranlı arazi vitesine sahip sistemler için kullanılır. AWD ise yol şartlarına göre ön ve arka akslar arasındaki tork dağılımını otomatik değiştirebilen sistemlerle daha sık ilişkilendirilir.

Not: Bu tablo genel bir karşılaştırmadır. Modern araçlarda 4WD ve AWD terimlerinin kullanımı üreticiye göre değişebilir.

Tork Nedir?

Tork, bir döndürme momentidir. Motor tarafından üretilen tork; debriyaj veya tork konvertörü, şanzıman, transfer sistemi, diferansiyeller ve aks milleri üzerinden tekerleklere aktarılır.

Şanzıman ve son dişli oranları tekerleklere ulaşan torkun değiştirilmesini sağlar. Örneğin düşük viteslerde daha yüksek toplam dişli oranı kullanıldığından tekerleklerde daha fazla tork elde edilebilir.

Ancak yüksek tekerlek torkunun aracı hızlandırabilmesi için lastiğin bu kuvveti yol yüzeyine aktarabilmesi gerekir. Lastik yol tutuş sınırını aşarsa tekerlek patinaja başlar.

Çekiş Nedir?

Çekiş, lastik ile yol arasındaki temas sayesinde tahrik ve fren kuvvetlerinin zemine aktarılabilmesidir. Dört tekerlekten çekiş sisteminin temel avantajı, kullanılabilir çekiş kapasitesinin daha fazla tahrik tekerleği arasında değerlendirilebilmesidir.

Çekişi etkileyen başlıca faktörler şunlardır:

• Lastiğin yapısı ve durumu
• Yol yüzeyi
• Lastik üzerindeki dikey yük
• Lastik basıncı
• Yağmur, kar, buz ve çamur gibi yol şartları
• Aracın hızlanma, frenleme ve viraj durumu

Lastik Üzerindeki Yük

Araç hızlanırken, fren yaparken ve viraj alırken tekerlekler üzerindeki yük değişir. Hızlanma sırasında yükün bir bölümü arka aksa, frenleme sırasında ise ön aksa aktarılır. Virajda da dış taraftaki tekerlekler üzerindeki yük artar.

Bu dinamik yük değişimleri tekerleklerin kullanılabilir yol tutuş kapasitesini etkiler.

Sürtünme ve Yol Şartları

Lastik ile yol arasındaki kullanılabilir tutunma; lastik hamuru, sırt deseni, sıcaklık, yol yüzeyi ve hava şartları gibi birçok faktörden etkilenir.

Kuru asfalt için tasarlanan performans lastiği ile çamur ve arazi şartları için tasarlanan lastiğin özellikleri farklıdır. Bu nedenle dört tekerlekten çekiş sistemi ne kadar gelişmiş olursa olsun uygun lastik kullanılmadığında aracın çekiş kapasitesi sınırlı kalır.

Patinaj Neden Olur?

Tahrik tekerleğine uygulanmak istenen kuvvet, lastiğin o anda yol yüzeyine aktarabileceği kuvveti aşarsa patinaj meydana gelir.

Lastik aynı zamanda hem uzunlamasına hem de yanal kuvvetleri taşımak zorundadır. Hızlanma ve frenleme uzunlamasına, viraj alma ise ağırlıklı olarak yanal kuvvet oluşturur.

Uzunlamasına Kuvvet

Motorun tekerleklere aktardığı tahrik kuvveti ve fren sisteminin oluşturduğu frenleme kuvveti lastik üzerinde uzunlamasına etki oluşturur.

Yanal Kuvvet

Araç viraj alırken lastiklerin aracın yönünü değiştirebilmesi için yanal kuvvet üretmesi gerekir. Viraj sırasında sürücü aşırı gaz verirse lastikten aynı anda hem yüksek yanal hem de yüksek uzunlamasına kuvvet istenir. Lastiğin toplam tutunma kapasitesi aşılırsa kayma başlayabilir.

Diferansiyel Ne İşe Yarar?

Diferansiyel, torku tahrik tekerleklerine iletirken özellikle virajlarda sağ ve sol tekerleklerin farklı hızlarda dönebilmesine imkân verir.

Viraj sırasında dış taraftaki tekerlek iç taraftaki tekerlekten daha uzun yol alır. Bu nedenle iki tekerleğin aynı hızda dönmeye zorlanması lastik sürtünmesine ve aktarma organlarında gerilime neden olur.

Açık Diferansiyel

Açık diferansiyel basit ve verimli bir yapıya sahiptir. Ancak bir tekerlek çok düşük tutunmaya sahip olduğunda aktarılabilecek tork, düşük tutunmalı tarafın kapasitesiyle sınırlanabilir.

Sınırlı Kaymalı Diferansiyel

Sınırlı kaymalı diferansiyel (LSD), iki tekerlek arasında aşırı hız farkı oluştuğunda daha fazla torkun tutunması yüksek olan tarafa aktarılmasına yardımcı olur.

LSD sistemleri kavramalı, viskoz veya dişli temelli farklı yapılarda olabilir.

Diferansiyel Kilidi

Diferansiyel kilidi, gerektiğinde iki çıkış arasındaki hız farkını sınırlandırır veya mekanik olarak kilitler. Bu özellik özellikle bir tekerleğin havada kaldığı veya çok düşük tutunmaya sahip olduğu ağır arazi şartlarında büyük avantaj sağlayabilir.

Transfer Kutusu Nedir?

Transfer kutusu, özellikle 4WD araçlarda şanzımandan gelen torkun ön ve arka akslara aktarılmasını sağlayan güç aktarma elemanıdır.

Kısmi zamanlı 4WD sistemlerde transfer kutusu ön ve arka tahrik hatlarını doğrudan veya çok sınırlı hız farkıyla birbirine bağlayabilir. Böyle bir sistem kuru ve yüksek tutunmalı asfalt üzerinde kullanılmak üzere tasarlanmamışsa virajlarda aktarma organlarında gerilme oluşabilir.

Bu nedenle part-time 4WD araçlarda üreticinin 2H, 4H ve 4L kullanım talimatlarına uyulmalıdır.

4H ve 4L Ne Demektir?

Arazi tipi bazı dört tekerlekten çekişli araçlarda 4H (4 High) ve 4L (4 Low) seçenekleri bulunur.

4L konumunda transfer kutusundaki düşük oran kullanılarak araç hızı azaltılırken tekerleklere ulaşan tork artırılır. Bu mod dik eğimler, büyük engeller, derin çamur veya kontrollü düşük hızlı arazi sürüşleri için kullanılabilir.

4L’nin hangi şartlarda ve hangi hızlarda kullanılabileceği araç üreticisinin kullanım kılavuzundan kontrol edilmelidir.

Kısmi Zamanlı 4×4 Nasıl Çalışır?

Klasik part-time 4WD sistemlerde araç normal yol şartlarında yalnızca bir aks üzerinden tahrik edilebilir. Sürücü 4WD modunu seçtiğinde transfer kutusu ön aksın da güç aktarımına katılmasını sağlar.

Ön ve arka aks arasında merkez diferansiyel bulunmayan ve aksları mekanik olarak birbirine bağlayan sistemlerde kuru asfalt üzerinde 4WD kullanımı aktarma organlarında gerilime neden olabilir. Bu sistemler daha çok kar, çamur, kum ve arazi gibi tekerleklerin bir miktar kaymasına izin veren yüzeylerde kullanılır.

Tam Zamanlı 4×4 Nasıl Çalışır?

Tam zamanlı dört tekerlekten çekiş sistemlerinde ön ve arka aksların farklı hızlarda dönebilmesini sağlayan merkez diferansiyel veya benzer bir tork dağıtım mekanizması bulunabilir.

Bu sayede sistem kuru asfalt dahil farklı yol koşullarında dört tekerlekten çekişle çalışabilir. Bazı sistemlerde merkez diferansiyel gerektiğinde kilitlenebilir veya tork dağılımı elektronik olarak değiştirilebilir.

Modern AWD Sistemi Nasıl Çalışır?

Modern AWD sistemleri tekerlek hızları, direksiyon açısı, gaz pedalı konumu, motor torku, yanal ve boylamsal ivme gibi birçok veriyi değerlendirebilir.

Kontrol ünitesi yol ve sürüş şartlarına göre elektronik kontrollü kavramaya veya diğer tork dağıtım elemanlarına kumanda ederek ön ve arka akslar arasındaki tork dağılımını değiştirebilir.

Bazı sistemler çekiş kaybı oluştuktan sonra müdahale ederken daha gelişmiş sistemler sürüş verilerini değerlendirerek çekiş kaybı oluşmadan önce tork dağılımını değiştirebilir.

Elektronik Çekiş Sistemleri

Modern dört tekerlekten çekişli araçlarda mekanik aktarma organları elektronik sistemlerle birlikte çalışır. ABS tekerlek hız sensörlerinden alınan bilgiler çekiş kontrolü ve elektronik denge sistemleri tarafından da kullanılabilir.

Bir tekerlek patinaja başladığında sistem o tekerleğe fren uygulayabilir veya motor torkunu azaltabilir. Bazı 4×4 sistemlerinde fren müdahalesi, açık diferansiyelin karşı taraftaki tutunan tekerleğe daha fazla kullanılabilir tork aktarabilmesine yardımcı olur.

4×4 Araçların Avantajları

• Kaygan zeminde daha yüksek çekiş potansiyeli sağlar.
• Kar, çamur, kum ve arazi koşullarında ilerleme kabiliyetini artırabilir.
• Yüksek motor torkunun daha fazla tahrik tekerleğine dağıtılmasını sağlar.
• Yokuş ve düşük tutunmalı yüzeylerde kalkışı kolaylaştırabilir.
• Elektronik tork dağıtımlı sistemler sürüş kararlılığına katkı sağlayabilir.

4×4 Araçların Dezavantajları

• Aktarma sistemi daha karmaşık olabilir.
• İlave parçalar araç ağırlığını artırabilir.
• Bakım ve onarım maliyeti iki tekerlekten çekişli araçlardan yüksek olabilir.
• Bazı sistemlerde yakıt veya enerji tüketimi artabilir.
• Lastiklerin çap ve aşınma farklarına karşı daha hassas olabilir.

4×4 Araç Buzda Kaymaz mı?

Dört tekerlekten çekiş aracın özellikle kalkış ve hızlanma sırasında kullanılabilir çekişten daha iyi yararlanmasını sağlayabilir. Ancak 4×4 bir aracın buzda veya karda kaymayacağı anlamına gelmez.

Frenleme ve viraj alma sırasında lastiklerin yol tutuş kapasitesi hâlâ temel sınırdır. Bu nedenle uygun kış lastiği, doğru hız ve güvenli takip mesafesi dört tekerlekten çekiş sisteminden bağımsız olarak önemlidir.

4 Tekerlekten Çekiş Nasıl Çalışır?

Özet olarak 4 tekerlekten çekiş, motor torkunun ön ve arka akslara dağıtılması prensibiyle çalışır. Bu dağıtım transfer kutusu, merkez diferansiyel, kavrama sistemi veya elektronik kontrollü tork dağıtım mekanizmalarıyla gerçekleştirilebilir.

Sistemin temel amacı her tekerleğe sürekli aynı miktarda tork vermek değildir. Modern sistemlerde amaç, mevcut yol tutuşu ve sürüş şartlarına göre kullanılabilir torku uygun akslara veya tekerleklere aktararak çekişten mümkün olduğunca iyi yararlanmaktır.

Dört tekerlekten çekiş sistemi, diferansiyel ve diğer güç aktarma organlarının çalışma prensipleri Araç Güç Aktarma Organları konusu ile birlikte değerlendirilebilir.

Alıntı: Volkan Akkoç
Makina Mühendisi

Motor, şanzıman ve araç aktarma sistemleriyle ilgili diğer teknik eğitim içeriklerine MotorDersi ana sayfasından ulaşabilirsiniz.