Öncelikle kranktan çıkan güç sırasıyla kavrama (tek disk, çok disk ya da genelde konvansiyonel otomatik vites kutularında bulunan Föttinger kavramasına benzeyen tork konvertörü), vites kutusu, diferansiyel (taşıtın tahrik aksına bağlı olarak diferansiyel vites kutusunun içindedir ya da ayrı ünitedir), tahrik şaftları üzerinden tekerleklere ulaşır. Aradaki bazı ara bağlantıları ve gücün iki farklı eksen üzerinde iletilmesini sağlayan elemanları saymadım (Örneğin sabit hız kavraması-CV joint diye de geçer- ya da motorun önde konumlanıp gücün arka aksa verilmesi durumunda kullanılan kardan kavraması -Universal ya da Hooke joint diye de geçer-).
Kayıpları çok fazla detayına girmeden anlatmaya çalışacağım. Aksi takdirde çok fazla şey yazmak zorunda kalırım. Bu aralar tezimle uğraştığım için zamanım kısıtlı.
Eğer araç otomatik vitesliyse ve motor tork konvertörünün açık halde kalmasını gerektiren noktada çalıştırılıyorsa öncelikle tork konvertöründen kayma kayıpları mekanik enerjinin ısıya dönüştürülmesi söz konusu. Tork konvertörünün kilitli olması halinde bile arada çalkalanan otomatik transmisyon akışkanı ATF nedeniyle belli bir miktar kayıp sözkonusu. Manuel transmisyonlarda kullanılan disk kavramada da aslında belli bir miktar kayıp sözkonusu çünkü kranktan gelen tork ve hız volana rağmen çalkantılıdır, tork ve hız düzgünsüzlükleri kavramada gördüğünüz o yaylar ve yine sürtünme mekanizması ile sönümlenir, bu da haliyle mekanik enerji kaybına neden olur (Ayrıca kavramanın çevresindeki havanın oluşturduğu direnç de kavramada mekanik enerji kaybına neden olur, ancak havanın viskozitesi sıvıya göre daha az olduğundan genelde hava çalkantılarının oluşturduğu kayıplar sıvı çalkantılarının oluşturuduğu kayıplara göre daha azdır).
Bundan sonra da vites kutusu var. Vites kutusunda 3 temel kayıp var.
1) Sabit kayıplar: Bunlar, vites kutusunda vites kutusuna bindirdiğiniz yük ve çalışma hızında hemen hemen bağımsız olan kayıplar. Örneğin bir vitesi seçtiğinizde diğer dişliler yüksüz de olsa birbirleriyle temas halindedir ve bu bir miktar kayba neden olur. Aynı şekilde vites kutusu içindeki rulmanların (bilyaların) da kaybı buna eklenir.
2) Hıza bağlı kayıplar: Özellikle vites kutusunun içindeki yağdan kaynaklanır. Hızınızı arttırdıkça sağa sola çalkalanan (ki bu çalkalanma da diğer dişlilerin yağlanması için özellikle istenir) yağ debisi artar ve bu da kayıplara neden olur.
3) Yüke bağlı kayıplar: Yükü arttırdığınızda dişli yüzeylerinin birbirine uyguladığı kuvveti arttırmış olursunuz, böylece sürtünme artar ve yüke bağlı kayıplar artar. Dişli demişken söyleyeyim, bugün sessizlik ve artan dayanım nedeniyle kullanılan helisel dişlilerin verimleri eskiden kullanılan düz dişlilere göre daha düşüktür.
Genelde yüke bağlı kayıpların yük ile birlikte çok ahım şahım arttığı söylenemez. Bu yüzdendir ki aynı hız için yükü arttırdığınızda vites kutusunun verimi artar çünkü yükü arttırmak demek gücü arttırmak demektir ve de Verim=(Çıkış gücü)/(Giriş gücü)=(Çıkış gücü)/(Çıkış gücü+3 temel kayıp) desek, yüke bağlı kayıpların da çok artmadığını belirtsek, aynı motor devrinde olduğumuzu söylesek verimin artacağını görürüz. Ama hızı arttırırsanız işler biraz değişir.
Aşırı abartılı sayısal örnek: Çıkış gücü 1 birim desek, toplam kayıplar da 1 birim olsa verim yüzde 50dir. Yükü aynı hızda arttırdık, kayıplar çok artmadı mesela 2 birim oldu ama çıkış gücümüz de 18 olsa verim %90 olur. (motor tarafından sağlanan güç ilk örnekte 2 birim iken 2. örnekte 20 birim) Aslında kayıplar arttı, fakat matematiksel tanımından dolayı verim artıyor.
Diferansiyel için de yukarıda söylediklerim büyük ölçüde geçerliliğini koruyor.
Aynı yükte, aynı motor dönme sayısında 1. viteste ve 5. viteste gittiğimiz varsayalım. 5. viteste verim daha düşük olacaktır. Bunun nedeni de diferansiyeldir, çünkü o büyük ayna dişlisinin yüksek hızlarda dönmesi nispeten büyük kayıplara neden olur. Ayrıca dişli oranının artması da kayıpları arttırır (genelde diferansiyel oranı en büyük orandır).
Gelelim en sevdiğim kısma, yani lastiklere. Lastiklerde herkesin daha önce duyduğu yuvarlanma direncinden kayıplar var. Yuvarlanma direnci şunlardan oluşur:
1) En büyük etken kauçuğun yapısal sönümüdür (Lastiğin belli bir kullanımdan sonra ısınmasının nedeni de bu).
Tabii bu sönüme karkasın yere temas eden bölgesinde tellerin birbirine sürtünmesiyle kaybedilen enerjiyi de katmak gerekir. Radyal lastiklerin karkas kayıpları eski lastiklere oranla daha azdır.
2)
Zemin ile lastik arasındaki sürtünme
3) Yüksek hızlarda havanın jant kolları ile "pompalanması" (yanlış hatırlamıyorsam 160 km/h hızda 1 kW kadar güç buna harcanıyor.). Ayrıca lastiklerin de havayı çevresel olarak "ittirmesi" sözkonusu (aynen yukarıda bahsettiğim çalkantı kayıpları gibi)
4) Tekerlek rulmanlarından kaynaklanan kayıplar
5) Zemin çok yumuşak ise zeminin deforme olması.
vs...
Bir de şu var. Hiçbir lastik kaymadan tahrik kuvvet ya da yanal kuvvet oluşturmaz. Şu örneği düşünün: Aracınızı 10 m öteye mesafeye iterek götürmek ya da aracı kullanarak götürmek. 2. durumda tahrik tekerlekleri 1. duruma göre 10 metre içinde daha çok döner. Ne kadar sakince giderseniz gidin durum böyle. Çünkü lastik esnektir, tahrik kuvveti ile birlikte deforme olur.
Bundan da şu anlam çıkar. Aracınızı şasi dinamometresine çıkarttınız, tekerlek kuvvetini ölçtünüz, burada bir sorun yok fakat güç için bir de tekerlek hızına ihtiyacınız var. Onu da eğer dinamometre merdanelerinden alırsanız işte sıkıntı burada başlar çünkü kayma mekanizması nedeniyle aslında aracın tekerlekleri kayma mekanizması nedeniyle merdanelerden daha hızlı dönüyor! (Güç=kuvvet*kuvvete paralel hız, kuvvette sıkıntı yok ama hızda var!)
Rototest mesela tekerlek göbeğinden güç ölçüyor. Bu sayede lastikten kaynaklanan kayıpları bertaraf etmiş oluyor (kayma + yuvarlanma direnci). Bu durumda sadece aktarma organlarının kayıpları motor gücü ile tekerlek gücü arasındaki farkı açıklamaya yeterli.
Son bir not: Aracın yakıt tüketim ölçümleri ise şasi dinamotresine çıkarılarak yapılıyor, bu durumda normal bir sürüş bütün kayıpları ile birlikte simüle edilebiliyor.
Daha anlatılabilecek birçok şey var ama bana müsaade...
Bittim ben, ne kafa kaldı ne de başka bir şey.