Klasik ya da diğer adıyla açık tip diferansiyelden çok farklı görevlere ve yapıya sahip olan kilitli diferansiyel, 4x4 aktarmalı araçlarda ön ve arka tekerleklerle sağ ile sol tekerlekler arasında oluşacak devir farklarını önlemek için görev yapar. Mesela 4x4 araç arazide giderken lastiğinin biri buza, çamura ya da boşluğa geldiğinde patinaj yapar. Tekerleği patinaj yapan ve gidemeyen araçta kilitli diferansiyel devreye girer, boşa dönen tekerleği kilitleyerek yani durdurarak, gücü diğerine ya da aynı anda her iki tekerleğe birlikte iletir. Kilitli diferansiyel sayesinde araç yoluna devem ederken patinaj yapan lastikler kontrol edildiği için hem aşınma miktarı azalır, ve başta debriyaj olmak üzere mekanik sistemlerin yıpranması da önlenir.
Kilitli diferansiyeller, yüzde 100 kilitli ve sınırlı kaydırmalı olarak ikiye ana gruba ayrılıyor. Yüzde 100 kilitli ya da diğer adıyla tam kilitli diferansiyel mekanik, elektrikli ve havalı çalışan kilit özeliğiyle üçe ayrılıyor. Kilitli diferansiyelde aks dişlisi üzerinde frezeli yani kanallı dişler vardır. Bu kanalların üzerinde çalışan çanak ve çene şeklinde frenlemeye yarayan balata benzeri diskler vardır. Aks dişlisi muylusu dışında freze dişlerine geçme ile bağlı olan çanak ve çene, volan ile baskı ve balata birleşmesi gibi birbirine sürtecek şekilde tasarlanmıştır. Sürüş sırasında kilitli olmayan normal diferansiyelde araç çamura saplandığı zaman tekerlekler patinaj yaparsa aks dişlileri istavroz dişlilerinin devir paylaşımını gerçekleştirmesi ile boşa döner.
Kilitli diferansiyelde oluşan patinajın aks dişlilerini istavroz dişlilerin, dönüşü ile zorlaması sonucu akslara doğru bir baskı oluşur ve aks dişlileri arka bölümdeki balataları sıkarak dişlilerin belli bir oranda birbirlerine kilitlenmesi sağlayarak patinaj önlenir. Böylece aktarma gücü her iki tekerleğe de eşit güç iletimini sağlar. Diğer tarafta kilit devredeyken eski araçların sağa veya sola dönmemesi gerekiyordu. Ancak Detroit Locker ya da Eaton markalarının geliştirdiği yeni nesil tam kilitli diferansiyellerde bulunan birbirine bağlı plakalar ve istavroz dişliler sayesinde sürücü diferansiyeli kilitlediğinde de araç virajlara girebiliyor. Elektronik kontrollü tam kilitlemeli diferansiyeller.
Jeep Wrangler, Mitsubishi Pajero, Mercedes G Serisi ve Toyota Land Cruiser gibi saf kan diye tabir ettiğimiz 4x4 araçlarda görev yapıyorlar. Günümüzde en çok kullanılan modellerden biri olan Eaton'ın ELocker isimli elektronik kontrollü kilitli diferansiyelinde aracın diferansiyeli normal sürüşte klasik bir diferansiyel gibi çalışır. Araç engebeli bir araziye girdiği zaman tekerleklerden biri patinaj yapmaya başladığında patinaj yapan tekerleğin aks dişlisi, istavroz dişlilerle birlikte sürekli döner. Duran tekerleğin aks dişlisi de dönmez ve araç yerinde ilerlemeden hareketsiz kalır. Sürücü, diferansiyel kilidi düğmesine bastığında elektromanyetik motor diferansiyel kilidini çalıştırır.
Devreye giren kilit mekanizmasında plakalar birbirini kilitleyerek kenetlenir ve duran aks dişlisi ile patinaj yapan dişli birlikte dönmeye başlar. Bu esnada tork iletimi yarıya yarıyadır. Ancak bazı teknolojilerde kilitli diferansiyel bazen gücün yüzde 100'ünü tek tekerlekleğe de ileterek aracın hareketini sağlar. Araç normal bir yola çıktığında ise sürücü düğmeye basarak ön ya da arka tekerleklerdeki kilitlemeyi devre dışı bırakır.
Elektronik tam kilitlemeli kilitli diferansiyel, genelde arka aks üzerinde görev yapar ve bazı araçlarda hem arka, hem de ön aksta bulunur. Havalı tam kilitli diferansiyeller, ağır arazi şartlarında kullanılan araçlarda göre yapar ve sürücü kilidi devreye sokmak istediğinde kompresörün bastığı hava kilidin plakalarını ittirerek aks dişililerini kilitler.
Sonuç olarak yüzde yüz kilitli diferansiyel ağır arazi şartlarına hitap eder ve yeni nesil sportif SUV'larda, otomobillerde sınırlı kaydırmalı diferansiyel (LSD Limited Slip Differantial) çeşidi yaygın olarak görev yapar. LSD'li araçta sürüş sırasında tekerleklerden birisi çamura ya da buz üstünde patinaj yapmaya başladığında veya araç viraja girerken savrulmaması için devreye giren diferansiyel kilidi gücü farklı oranlarda tekerleğe gönderir. LSD'lerin çoğunda ayar kumandası yoktur yani sürücü müdahale etmeden sistem kendiliğinden yani otomatik olarak devreye girer.
LSD'nin çalışması ve çeşitleri çok zengindir. Eaton, Torsen, Haldex, ZF ve GKN markalarının geliştirdikleri 4x4 otomobillerden SUV'lara ve pickuplara, hatta performanslı 4x2 otomobillere kadar uzanan zengin seçenek ve farklı özelliklere sahip LSD'ler var. LSD'lerde genel bir sınıflandırma yaparsak, sınırlı kilitli diferansiyellerde Torsen isimli dişlilerden oluşan mekanik bir sistem, lamelli, visko kavramalı ve yaylı LSD'ler olarak çeşitlendirme yapabiliriz. Lamelli kilitli diferansiyeller hidrolik ve elektronik kilitlemeli olarak ikiye ayrılıyor. Elektronik kontrollü lamelli kavramada sürüş sırasında tekerlekler patinaj yapmaya başladığında sensörler, elektronik kontrol ünitesini bilgilendiriyor.
Elektronik kontrol ünitesi, hidrolik baskı supabını devreye sokar. Kilitleme kısmında bulunan plakalar, açılarak hareketsiz sabit duran aksı döndürmeye başlar. Sürüş sırasında tekerleğin patinaj yapmasıyla birlikte hızla dönen aks dişlisi, istavroz dişlilerin dönmesini sağlar. İstavroz dişlilerinin bağlı olduğu ve baskı yaptığı lamel plakalar açılarak aks dişlisinin dönmesini sağlar. Bir diğer LSD tipi olan Haldex kavrama aracın arka aksında ve merkez diferansiyelle birlikte görev yapar. Haldex kavramanın giriş mili, şafta (kardan miline) bağlıdır ve çıkış mili ise arka diferansiyelin mahruti dişlisine hareket verir.
Sürüş sırasında giriş ve çıkış millerinin aynı devirde dönmemesi yani ön tekerleklerin patinaj yapmaya başladığı durumunda haldex kavrama devreye girer. Haldex kavramanın içerisinde bulunan ve hidrolik kontrollü çalışan lamelli kavramalar eksenel pistonlu pompa tarafından sıkıştırılarak patinaj yapan tekerleklerin yavaşlaması sağlanır. Sistem genelde çok hızlı çalışır. Araç 45 derece gibi çok keskin olmayan bir viraja girdiği zaman bile sistem maksimum çalışma basıncına ulaşarak görev yapar.
TEKNİK · KİLİTLİ DİFERANSİYEL
Araç hızlanırken, frenleme esnasında veya virajlardayken kaymaması için haldex kavrama görev yapar. Günümüzde en yaygın olarak kullanılan ve Torsen markası tarafından geliştirilen torsen tipi kilitli diferansiyelde ek bir kilit mekanizması olmadığı için kendi kendine dişliler yardımıyla kilitleme yapabilir. Sağ ve sol tekerlek için iki adet aks dişlisi vardır. Aks dişlisinin üzerinde yer alan helisel şeklinde dişe sahip sonsuz dişliler bulunur. Her sonsuz dişlinin alt ve üst bölümünde 2 adet istavroz dişlisi vardır. Normal sürüşte aks dişlileri dönerken Helisel ve istavroz dişlileri sabittir. Sürüş sırasında araç patinaj yapmaya başladığında patinaj yapan tekerleğin aks dişlileri arasında oluşan hız farkı diğer istavroz dişlilerini döndürür.
İstavroz dişlileriyle birlikte dönen aks dişlileri, döndürme kuvvetini tekerleğe ileterek dönmesi sağlar. Tork dağılımı genelde yüzde 50-50'dir ama aracın özelliğine göre bu oran değişebilir. Torsen kilitli diferansiyelin temel mantığı bu şekildedir ve SUV'lardan 4x4 binek otomobillere kadar zengin bir araç grubunda ön ve arka akslarla merkez diferansiyelde görev yaptığı için özellikleri değişebilir. Yaylı kilitli diferansiyelde aks dişlileri arasına yerleştirilmiş helezon yaylar, aks dişlilerini geri doğru ittirir.
Tekerlekler aynı hızda döndüğü zaman iki aks dişlisi de diferansiyel kutusuyla birlikte döndüğü için kilitlemeye gerek yoktur. Ancak bir tekerleğin devri diğerine göre artmaya başladığı zaman aks dişlileri ile diferansiyel kutusu arasına bulunan konik kavrama, sürtünerek helezon yayları itip aks dişlisini harekete zorlar ve fazladan dönen tekerleğe kilitleme etkisi yapar. Bir diğer LSD tipi olan viskoz kavramalı diferansiyel kilidinde viskoz kavramasının içinde birbirine yakın olarak yerleştirilen dairesel plakalar vardır. Bu plakalar sıvının içerisinde hareket ederler. Aracın çekiş aksı bu kavramın yarısıyla temas halindedir. Normal yol şartlarında aracın ön ve arka aksı aynı devirde dönerken sıvı ve diskler belli düzen içindedirler.
Akslardan birisinde tekerlekle kaymaya başlarsa plakalar farklı hızlarda hareket edecekleri için viskoz sıvı katılaşarak plakaların birbirine bağlanmasını sağlar. Hızlı dönem akstan sıvıya oradan da diğer aksa ulaşır. Hız farkı arttıkça daha fazla tork iletilir ve kilitleme fonksiyonu gerçekleşir.
Tork iletimi yüzde 100'e kadar transfer edilir. Yeni nesil araçlarda görev yapan elektronik diferansiyel kilitleri ESP ya da ASR'nin bir bileşenidir. Elektronik diferansiyel kilidine sahip bir aracın tekerleği patinaj yaptığı zaman elektronik diferansiyel kilidi o tekerleğe fren uygular. Motor ilettiği gücü daha iyi tutuşa sahip olan tekerleğe aktarılır. Sistemin çalışmasında ABS ya da ASR'nin parçaları kullanılır.
