Tork Konvertörü Nedir Nasıl Çalışır? Tork Konvertörünün Parçaları Yapısı ve Çalışma Prensibi

Tork Konvertörü Nedir Nasıl Çalışır? Tork Konvertörünün Parçaları Yapısı ve Çalışma Prensibi Animasyonlu Anlatım

Tork konvertörü, otomatik şanzımanda kullanılan bir hidrolik kavramadır, tork konvertörü, kuvveti sıvı (atf)  aracılığıyla iletir, bu özelliği sayesinde motordan aldığı hareketi yavaş, pürüzsüz ve esnek bir şekilde şanzımana iletir. Ayrıca adından da anlaşılacağı üzere, motordan aldığı torku ilk hareket sırasında arttırarak iletir, bu bakımdan ilk hareketin aktarılması sırasında şanzıman içinde bir kademesiz şanzıman gibi de davranır. Devam eden sürüşlerdeyse, motordan aldığı hareketi, kilitleme mekanizması (lockup veya bypass kavraması) ile direkt olarak (kayıpsız) şanzımana iletebilir (bu sırada konvertör devreden çıkar).

Tork konvertörü,  krank miline bağlanır ve kütlesini motorun devrini kontrol etmek için kullanarak, volan gibi hareket eder. Marş motorunun kullanılabilmesi için, tork konvertörünün dışına marş dişlisi takılmıştır.

 

(Tork konvertörü ve yağlama sistemi)

Tork konvertörün görevleri:

Ø Motor tarafından üretilen momenti (torku) artırmak,

Ø Motor torkunu aktaran otomatik debriyaj olarak çalışmak,

Ø Motor ve güç aktarma organlarında meydana gelen burulma titreşimlerini yok etmek,

Ø Otomatik transmisyon yağ pompasına hareket vermek.

Düşük motor devirlerinde motor ve şanzımanı birbirinden ayırır. Araç duruyorken, motor rölanti devrinde dönüyor fakat şanzımanın giriş mili duruyordur. Rölanti devri 800 dev/dk civarındaysa, tork konvertörü 800 dev/dk’lık bir kayma yaparak çalışır, böylece motorun çalışması devam ediyorken, aktarma organları (şanzıman, diferansiyel, akslar, tekerlekler) durur halde kalabilir.

Devir sayısı arttığında, tork konvertörü bir kavrama gibi davranarak, motordan gelen dönme hareketini şanzımana aktarır. Motordan gelen gücün şanzımana aktarılması “neredeyse” kayıpsızdır.

Motordan gelen hareketin aktarılmasını titreşimsiz şekilde gerçekleştirir. Motor titreşimlerini (tork dalgalanmalarını) sönümler.

Tork Konvertörünün Yapısı

Tork konvertörü, motorun krank mili ile şanzımanın giriş mili arasına yerleştirilmiştir.

Tork konvertörünün içi atf yağıyla doludur, yağ buraya şanzımanın yağ pompası tarafından basılır ve sürekli olarak devir daim ettirilir.

Konvertörde çalışan atf yağı, hidrodinamik tork aktarımı ve kilitleme mekanizmasındaki sürtünme sebebiyle ısınır, devirdaim eden atf yağı bu ısının atılmasını sağlar.

Tork Konvertörünün Parçaları

Pompa

Türbin

Statör

Lockup (kilitleme) tertibatı

Pompa

Pompa, tork konvertörü gövdesiyle yekparedir ve motordan aldığı hareket sonucu tork konvertörüyle beraber dönerek, atf yağını türbine gönderir ve türbinin dönmesini sağlar.

Pompa Kanatçıkları: Hidrolik sıvıyı  türbin Kanatçıklarına gönderir. (Hidrolik yağ çıkışı)

İç kanatçıklar: Hızlanma anında, Türbinden statör vasıtasıyla geri  gelen hidrolik yağ, pompaya buradan giriş yapar. (Hidrolik yağ girişi) (Tork Artışı)

Pompa kanatları ile türbin kanatlarının zıt yönlere baktıklarına dikkat ediniz, bu, hareketin etkili bir şekilde iletilmesini sağlar.

Pompa, motora krank mili ya da volan ile  bağlıdır. Marşa basıldığında, motor ile beraber sürekli döner. Motordan aldığı hareket ile, yağa hareket verip, yağın santrifüj kuvvetinin etkisiyle türbine doğru itilmesini sağlar. İç ve dış kanatçıklardan oluşur.

Türbin

Türbin, pompadan merkezkaç kuvvetin etkisiyle itilmiş bulunan yağın, üzerindeki kanatçıklara çarpması sonucu harekete geçen, ve bu hareketi otomatik transmisyon giriş miline veren parçadır. Üzerinde iç ve dış kanatçıklar bulunur. Bu kanatçıkların yönü pompa kanatçıkları yönünün tam tersidir.

Türbin Kanatçıkları: Hızlanma anında, Pompadan gelen hidrolik yağ,  bu kanatçıkçalara çarparak türbinin dönmesini  sağlar. (Hidrolik yağ girişi)

İç Kanatçıklar: Hızlanma anında, üst kanatlardan giriş yapan hidrolik sıvı, bu kısımdan statöre çıkış yapar.

Türbin Göbeği:  Pompanın göbeğinden farklı olarak, frezeli bir göbek vardır. Şanzıman giriş mili bu frezeli göbeğe geçer.

Statör (Yönlendirme Çarkı)

Stator, pompa ile türbin arasında bulunur. Türbin kanatçıklarına çarpan yağın, geri dönmesi esnasında pompaya dik açıda çarpmasını engeller.  Ayrıca yağı, pompanın dönüş yönünde yönlendirir ve hız kazandırır. Tork konvertöründe, ilk kalkışta torku arttıran (%30-%50) parça statördür. Tek yönlü kavrama, aracın ortalama 50 km hızdan sonra tork artışının kesilmesini sağlar.

Stator göbeğinde tek yönlü bir kavrama bulunur. Tek yönlü kavrama, transmisyon pompası reaksiyon miline bağlıdır. Tek yönlü kavrama, aracın eğimli yüzeylerde geri kaçmasını engeller.

Örneğin, kırmızı ışıkta ve eğimli bir yüzeyde (vites D’de) bekleyen aracın kalkış anında geriye kaçmadan ileri hareket etmesini sağlar.

 Tekyönlü Kavrama: Pompanın dönüş yönünde serbest dönebilir, aksi yönde kilitlenerek dönmez, sabit durur. Araç hızlanırken, yani pompa ve türbin arasındaki hız farkı büyük olduğunda, statör sabit durarak yağı yönlendirir. Araç hızlandıktan sonra, yani pompa ve türbin arasındaki hız çok az olduğunda, statör de aynı yönde dönmeye başlar. Artık tork artışı bitmiştir. Sadece hareket iletilir.

TORK KONVERTÖRÜNÜN ÇALIŞMA PRENSİBİ

Tork konvertörünün çalışma prensibini anlamak için, farklı çalışma şartlarında onun nasıl davrandığını adım adım incelemek anlamayı kolaylaştıracaktır:

*Tork konvertörünün temel çalışma prensibi.

*Motor çalışıyorken ve araç duruyorken çalışması.

*Gaza basıldığında ilk kalkış sırasında çalışması.

*Araç hareket halindeyken ve yüksek devirlerde çalışması.

Temel Prensip

Tork konvertörü kapalı yapıda tek bir gövdeye sahiptir. İçi tamamen atf yağı ile doludur.  Konvertör gövdesi, krank miline (volan ile) bağlıdır, her zaman motorla beraber döner.  Konvertörün pompası, gövde ile tek parçadır ve her zaman gövde ile (motor ile) beraber döner.  Pompa çarkı döndüren parçadır. Türbin çarkı döndürülen parçadır.

Motor, krank miline bağlı olan tork konvertörünü döndürür. Gövdeyle tek parça halinde olan pompa kanatçıkları, motorla aynı hızda döner. İçi yağ ile dolu olan konvertörde, pompa kanatçıkları yağı türbin kanatçıklarına çarptırarak, türbini döndürür. Türbin ise şanzımanın giriş miline bağlıdır, türbinin dönmesiyle, motorun hareketi şanzımana iletilmiş olur. Motordan gelen dönme enerjisi, pompa kanatçıklarıyla atf yağının akış enerjisine dönüşür, bu akış enerjisi türbin kanatçıklarında tekrar dönme enerjisine dönüşür. Her enerji dönüşümünde olduğu gibi burada da kayıplar oluşur, bu kayıpların oluşma sebebi, enerjini bir kısmının ısıya dönüşmesidir. Sonuçta atf yağı ısınır. Soğuması şanzıman karterinde ve ayrıca konabilen yağ soğutucusunda gerçekleşir.

Tork konvertörü kapalı yapıda tek bir gövdeye sahiptir.

İçi tamamen atf yağı ile doludur.

Konvertör gövdesi, krank miline (volan ile) bağlıdır, her zaman motorla beraber döner.

Konvertörün pompası, gövde ile tek parçadır ve her zaman gövde ile (motor ile) beraber döner.

Pompa ve türbin iki ayrı parçadır. Pompa, motora bağlıdır. Türbin ise şanzımana bağlıdır. Pompa ve türbin arasında mekanik bir bağlantı yoktur. Türbin sadece pompanın gönderdiği yağın itme etkisiyle dönebilir. Pompa ve türbin arasındaki hareket iletimi, bu şekilde bir hidrolik (sıvı) bağlantıyla gerçekleşir. Böylece motorun dönme hareketi, türbin aracılığıyla şanzımana iletilmiş olur.

Tork konvertörlerinde, türbin ve pompa çalışmaya başladıktan bir süre sonra hızları birbirlerine yaklaşsa da, asla aynı hızda dönmezler.

Yaklaşık %2 - 5’lik bir dönüş kaybı vardır.

Özellikle eski nesil otomatik vitesli araçların fazla yakıt yakmasının sebeplerinden biri de budur.

Yeni nesil tork konvertörlerde lockup (kilitleme mekanizması) sayesinde, bu kayma kayıpları engellenmiştir.

TORK KONVERTÖRÜNÜN FARKLI DURUMLARDA ÇALIŞMA PRENSİBİ

DURUM 1: MOTOR ÇALIŞIYOR, ARAÇ DURUYOR

Pompa ve türbin iki ayrı parçadır. Pompa, motora bağlıdır. Türbin ise şanzımana bağlıdır. Pompa ve türbin arasında mekanik bir bağlantı yoktur. Türbin sadece pompanın gönderdiği yağın itme etkisiyle dönebilir. Pompa ve türbin arasındaki hareket iletimi, bu şekilde bir hidrolik (sıvı) bağlantıyla gerçekleşir. Böylece motorun dönme hareketi, türbin aracılığıyla şanzımana iletilmiş olur.

DURUM 2: GAZ VERİLİYOR, ARAÇ HAREKETE GEÇMEYE BAŞLIYOR.

Gaza basılmasıyla, motora bağlı olan pompa çarkının devri artar. Pompa kanatçıkları arasından hızla karşıdaki türbin kanatçıklarına çarpan yağ, türbini döndürmeye başlar. Türbin, şanzımanın giriş miline bağlıdır, araç hareket etmeye başlar. Pompa kanatçıkları arasından dışa doğru savrularak türbine çarpan yağ, türbine kuvveti iletir ve oradan merkeze (içe) doğru yol alarak tekrar pompaya yönlendirilir.

STATÖR (YÖNLENDİRME ÇARKI) VE TEK YÖNLÜ KAVRAMA

Pompa ve türbin çarkı arasında bulunan yönlendirme çarkına statör denir. Statörün göbeğinde tek yönlü kavrama bulunur, böylece statör; pompa ve türbinle aynı yönde serbestçe dönerken, aksi yönde kilitlenir ve dönmez (sabit durur).

Pompanın gönderdiği yağ, türbinin dış kanatçıklarına çarparak onu döndürür ve iç kısmından geri döner. Geri dönerken tekrar pompanın iç kısmından giriş yapar (döngü), bu sırada karşı açıdan geri dönüp pompa kanatçıklarına çarpması, pompayı yavaşlatıcı bir etki oluştururdu (frenlerdi). Bunu önlemek için statör kullanılır. Statör kanatçıkları, yağın akış açısını değiştirir.

Türbinden dönen yağın, uygun açıyla pompa kanatçıklarına yönlendirilmesiyle, pompanın frenlenmesi engellenir.

DURUM 3 SEYİR HALİNDE ÇALIŞMA DURUMU (STATÖR (YÖNLENDİRME ÇARKI) VE TEK YÖNLÜ KAVRAMA )

Motor devri yükseldiğinde ve araç seyir haline geçtiğinde, türbinin dönüş hızı artmıştır. Bu durumda pompa ve türbin devir hızları birbirine çok yakındır. Türbinin dönüş hızının artmasıyla, türbinden statöre gelen yağın açısı da değişmiştir, artık yağın dönüş açısı, statör kanatçığının arka kısmına etki etmektedir, bu açı; statördeki tek yönlü kavramanın serbest dönme yönüdür, böylece statör de dönmeye başlar. Mesela statör bu durumda da sabit kalsaydı, yağın akışını olumsuz etkileyecekti. Sonuç olarak bu durumda; pompa, türbin ve statör aynı yönde dönmektedir. Pompa ve türbin dönüş hızları az bir kayıpla birbirine yakındır.

 

TORK KONVERTÖRÜNDE MEYDANA GELEN KAYMA (DEVİR FARKI)

Pompa ve Türbin çarklarının dönüş hızları farklıdır. Pompa, her zaman motorla aynı devirde dönerken, şanzımana bağlı olan türbin her zaman pompadan biraz daha yavaş döner. Bunun sebebi, hareket aktarımının sıvı aracılığıyla olması ve türbinin şanzımana (nihayetinde tekerleklere) bağlı olmasından dolayı tahrik sırasında direnç göstermesidir. Bu sebeplerle yük altında her zaman bir kayma (devir farkı) söz konusu olur ve türbin pompadan daha yavaş döner. Bu, araç dururken ve kalkış yaparken tam da istenen şeyken, seyir halinde istenmeyen bir sorundur,  bu sorun  başka bir mekanizmayla önlenir. Araç duruyorken kayma 100%'dür, devir farkı maksimumdur, pompa dönerken, türbin durmaktadır, konvertörün sağladığı ekstra tork artışı da maksimumdur ki ilk kalkışta en gerekli şey torkun fazla olmasıdır. Bu sayede ayak frenden çekildiğinde araç yavaşça ilermeye başlar.

TORK KONVERTÖRÜ TORKU NASIL ARTTIRIR?

Tork konvertöründeki kayma sebebiyle, büyük miktarda tahrik gücünün kaybolacağı düşünülebilir. Ancak durum böyle değildir. Güç motordan alındıktan sonra, kayıplar dışında ne artar ne de azalır. Burada kayıplar sebebiyle ortaya çıkan (çok büyük olmayan) güç kaybını önlemek için; konvertör kilitleme tertibatı kullanılır. Esas olarak güç, tork ve devrin çarpımından oluşur. Pompa devri, türbin devrinden büyüktür ama; türbinin de torku, pompa torkundan büyüktür. Kayıplar ihmal edildiğinde, güç aynı kalmıştır. Bu durumda tork konvertörü aslında şanzıman gibi davranmıştır (hidrodinamik bir şanzıman). Kayma büyükken, devri azaltır, torku arttırır. Bu durum, tork artışının çok gerekli olduğu kalkış durumunda söz konusudur. Yüksek devirlerde, statör dönmeye başladığı zaman, kayma neredeyse son bulunur. Pompa ve türbindeki devir sayısı hemen hemen eşitlenir.

KONVERTÖR KİLİTLEME TERTİBATI (LOCKUP)

Tork konvertöründe hareketin pompadan türbine aktarılması sırasında ortaya çıkan kayma ve ısıya dönüşen kayıpların önlenmesi amacıyla, konvertör kilitleme tertibatı kullanılır. Kilitleme tertibatı, motor tarafından döndürülen konvertör muhafazasını (gövdesini), direkt olarak türbin çarkına bağlar. Böylece kayma ve kayıplar yok edilir, yakıt tüketimi iyileştirilir. Araç duruyorken veya kalkış durumunda, kilit mekanizması devrede değildir. Şanzıman kontrol ünitesinin yazılımına göre, belirli bir hız, yük veya vites durumunda, kilitleme mekanizması devreye girer. Otomatik şanzımanda vites değişimi sırasında, kilitleme mekanizması anlık olarak devreden çıkarılır ve sonra tekrar devreye alınır. Kilit mekanizması, çok diskli hidrolik bir kavrama yapısındadır. Yağ basıncıyla kavrama devreye girerek; gövde ve türbine bağlı olan plaka-disk çiftlerini sıkıştırarak kilitler. Daha fazla bilgi: Konvertör kavrama kilidi...

Tork Konvertörü Arızaları

Tork konvertörleri, yeni otomobillerde tek parça (bütün) olarak yapıldığı için, herhangi bir arıza durumunda sökülüp tamir edilmesi mümkün değildir.

Tork konvertörlerinde en çok görülen arıza, statördeki tek yönlü kavrama arızalarıdır. Tek yönlü kavrama arızası, aracın ilk kalkış anında zorlanması veya yokuş çıkarken araçta güç düşüklüğü şeklinde görülür.

Tork konvertörde nadir görülen arızalardan birisi de, tork konvertör türbini göbek frezeli dişlilerinin bozulmasıdır. Bu durumda araç herhangi bir yerde hareketsiz kalır.

Büyük araçlarda, tork konvertörleri sökülebilen tiptir.

Bu konvertörlerde gerekli durumlarda yapılan onarım işlemleri sonunda, konvertörün takılması esnasında yapılan yanlışlıklar, konvertörün balansının bozulmasına neden olacaktır. Bu durum motorun çalışması sırasında araçta titreşime sebep olur.

Ana konu: Otomatik Şanzıman

İlgili konu: Planet Dişli Seti

İlgili konu: Otomatik Şanzıman Beyni - Elektrohidrolik Ünite