Dingil oranları ve nihai tahrik: tek redüksiyon, göbek redüksiyonu ve portal

Volvo Trucks UK & Ireland’ın FMX teknik özellikler sayfası her arka aks için iki şey verir: bir tip ve bir dizi sayı. Tip kısa bir ifadedir — tek redüksiyon, göbek redüksiyonu. Her sayı birimsiz, yalın bir ondalık sayıdır: 2,31 ya da 3,70 ya da 5,41. Sayı, kardan mili ile tekerlekler arasındaki redüksiyondur; tip ise bu redüksiyonun nasıl yapıldığını söyler. Bu tipler, yanlarındaki portal dingille birlikte AB hukukunda tanımlıdır: tahrik akslarının tork kayıplarını sertifikalandıran bir Avrupa tüzüğünün ekinde.

Parçaları adlandıran tüzük

(AB) 2017/2400 sayılı Tüzük, ağır ticari araçların CO2 emisyonlarını ve yakıt tüketimini araçları fiilen sürmek yerine simülasyonla belirler. Madde 2(1), Madde 4’ün ikinci fıkrasına tabi olarak, bunu orta ağırlıktaki kamyonlara, ağır kamyonlara ve ağır otobüslere uygular; söz konusu ikinci fıkra, Ek VII’nin dingil hükümlerine kadar uzanan Madde 5 ila 23 bloğunu 6, 7, 8, 13, 14, 15, 17, 18 ve 19 numaralı araç gruplarındaki ağır kamyonlara, 51, 52, 55 ve 56 numaralı gruplardaki orta ağırlıktaki kamyonlara ve 11, 12 ve 16 numaralı gruplarda tahrikli ön aksı olan her araca uygulanamaz kılar. Madde 2(3), (AB) 2018/858 sayılı Tüzüğün Ek I Kısım A’sının 2.1 ila 2.3 noktalarında tanımlanan arazi araçlarını, özel amaçlı araçları ve arazi tipi özel amaçlı araçları hariç tutar. Madde 9(1) yükümlülüğü araç üreticisine yükler: Üretici, Ek III’ün Lahika 1’inde listelenen araç teknolojilerini kullanan yeni araçlar hariç olmak üzere, Birlik’te satılacak, tescil edilecek ya da hizmete sokulacak her yeni aracın CO2 emisyonlarını ve yakıt tüketimini, simülasyon aracının mevcut en güncel sürümünü kullanarak belirlemek zorundadır; ağır otobüsler bakımından araç üreticisi ya da ara üretici, Ek I, nokta (2)’de belirlenen yöntemi kullanmak zorundadır. İstisna tutulan teknolojiler için yalnızca Ek III’ün Tablo 5’inde belirtilen girdi parametreleri belirlenir, CO2 emisyonları ve yakıt tüketimi değil.

Simülasyon, dingilin tork kayıplarını girdi verisi olarak alır (Madde 13(5) uyarınca standart değerler ya da Madde 14(7) uyarınca sertifikalandırılmış değerler); bu yüzden Tüzüğün önce dingilleri tarif etmesi gerekiyordu. Başlığı “Verifying axle data” (Dingil verilerinin doğrulanması) olan Ek VII bunu tahrik aksları için yapar. Bu ekin 2. paragrafı, izleyen tanımların bu ekin amaçları doğrultusunda geçerli olduğunu belirterek başlar; yani bunlar bir dingilin genel hukuki tanımı değil, tek bir sertifikasyon prosedürünün terimleridir.

Sayı neyi ifade eder

Oran, mil ile tekerlek arasında bir çarpandır ve Tüzük de onu böyle kullanır. Ek VII’nin 4.4.4 noktası, bir dingilin giriş tarafındaki tork kaybını giriş torku eksi çıkış torkunun i_gear’a, yani diferansiyel dişli oranına bölünmüş hâli olarak hesaplar; nokta 6.2.3, bir uygunluk kontrolünde ölçülen her noktanın verimini çıkış torku, giriş torku ve diferansiyel oranı olan i_axle’dan hesaplar; aynı ekin Lahika 3’ü, tekerlek tarafındaki temel sürükleme torkunu T_d0 = T₀ + T₁ × i_gear olarak hesaplar. Bu formüllerde tork, tekerleklere oranla çarpılmış, kayıplar düşülmüş halde ulaşır. Diğer yarısını — mil hızının ona bölünmesini — Tüzük bir formül olarak yazmaz; Volvo’nun teknik föyleri bunu sözcüklerle ifade eder: RSS1370A föyü, tek redüksiyonlu bir arka aksta dönme hızının nihai tahrikte tek kademede düşürüldüğünü söyler.

Lahika 2, oranın nasıl beyan edildiğini gösterir. Dingil bilgi belgesi, üreticiden dingil hattını — SR, HR, SP, SRT ya da HRT — ve diferansiyel dişli oranını, ayrıca dişli özellikleri arasında kron dişli çapını, pinyon ile kron dişli arasındaki dikey ofseti, pinyonun diş sayısını ve kron dişlinin diş sayısını ister; nokta 1.13 ise göbek redüksiyonunun dişli oranını ister.

Volvo, bunun pratik sonucunu yayımlar. 13 ton dingil yükü ve 70 ton azami katar ağırlığı kapasiteli, tek redüksiyonlu hipoid solo dingil RSS1370A, teknik föyünde 2,06, 2,17, 2,31, 2,47, 2,64, 2,85 ve 3,08:1 olarak listelenir. Aynı tekerlek hızında 2,31 ile 2,85 arasında kardan mili hızında yüzde 23 fark vardır; bu yüzde bir Volvo değeri değil, yayımlanan iki orandan yaptığımız kendi hesabımızdır. Föyün vermediği şey bir motordur: dingili 3550 Nm’lik elektrikli tahrik ünitesi torku için tasarlanmış olarak tarif eder, teknik özellik satırında ise azami 3500 Nm’lik elektrikli tahrik ünitesi torku yazar; föyün hiçbir yerinde motor torku geçmez. Oran milden tekerleğe bir değerdir; belge bundan ötesini okumaya izin vermez. İki araç üreticisi bu listenin aynı uzun oranlı ucunu diğer yönden yayımlar: IVECO’nun S-Way için Şubat 2024 broşürü, “Best performer in TCO” paragrafında yeni arka aks oranları olarak 2,17 ve 2,06’yı listeler; bunlar Volvo teknik föyündeki iki sayının aynısıdır. Ford Trucks’ın F-MAX için İngilizce Temmuz 2026 veri föyü ise teknik özellikler satırında F-MAX ve F-MAX L için 2,31, F-MAX LL için 2,17 verir; föyün lastik ve çeki tablası (beşinci teker) çizelgesi her F-MAX ve F-MAX L satırında 2,47’yi, 315/70 R22.5 satırlarında alternatif olarak 2,31’i, F-MAX LL’de ise 2,17 ve 2,31’i listeler.

Redüksiyon nerede gerçekleşir ve bu neyi çözmez

Dingil yükü ve katar ağırlığı aynı olan iki Volvo dingilini yan yana koyduğunuzda, teknik föyleri oran aralığında ve kron dişli boyutunda ayrışır. Tek redüksiyonlu RSS1370A, 485 mm’lik kron dişliyle 2,06 ile 3,08:1 arasındaki oranlarla listelenir. Aynı 13 ton dingil yükü ve 70 ton azami katar ağırlığı kapasiteli, göbek redüksiyonlu solo dingil RSH1370F ise 295 mm’lik kron dişli taşır ve oranları modele göre listelenir: FE, FH ve FM’de 3,46, 3,61, 3,76, 4,12 ve 4,55:1; FH ve FM’de 5,41:1; ve yalnızca FE’de 4,67, 5,46, 6,18 ve 7,21:1. Bu iki teknik föyde, göbek redüksiyonlu dingilin en düşük oranı, tek redüksiyonlu dingilin en yükseğinin üzerindedir. Ancak ortak olan yalnızca ağırlıklardır: RSH1370F föyü azami 3550 Nm motor torku verirken RSS1370A föyü dingilin kapasitesini bir elektrikli tahrik ünitesine göre verir. Volvo’nun orta dişliye ilişkin kendi açıklamasına göre spiral konik tasarım esas olarak, redüksiyonun büyük kısmının göbek dişlilerinde, yalnızca küçük bir kısmının orta dişlilerde gerçekleştiği arka akslarda kullanılır; pinyon ile kron dişli arasındaki çap farkı küçüktür ve Volvo’ya göre bunun sonucu, tahrik kaybı düşük, servisi kolay bir orta dişlidir. 485 mm ile 295 mm’yi bunun görünür sonucu olarak okumak bizim yorumumuzdur; Volvo iki çapı ayrı teknik föylerde verir ve aralarında karşılaştırma yapmaz.

Bakışı bu iki föyün ötesine genişlettiğinizde örüntü bozulur. Volvo’nun RSS1370B teknik föyü (aynı tek redüksiyonlu dingilin B versiyonu, yine 13 ton dingil yükü ve 70 ton azami katar ağırlığı kapasiteli) bu dingili 3,40, 3,67 ve 4,11:1 olarak listeler; bunların en yüksek ikisi RSH1370F’in en düşük oranı olan 3,46’nın üzerindedir. Volvo Trucks UK & Ireland’ın Volvo FMX teknik özellikler sayfası iki aileyi aynı tabloda yan yana koyar: arka akslarını tek redüksiyon ve göbek redüksiyonu grubu olarak ikiye ayırır; onaylı katar ağırlıkları RSS1344C/E ve RSS1244B’de 44 tondan RTH3815’te 150 tona kadar uzanır. Sayfanın arka aks oranı tablosu iki versiyonu birleşik RSS1370A/B adı altında 2,47, 2,64, 2,85, 3,08, 3,40, 3,67 ve 4,11:1 olarak listeler: A föyünün 2,47 ve üzerindeki oranları ile B föyünün üç oranı, A föyündeki 2,06, 2,17 ve 2,31 olmadan. Bu eşleştirme Volvo’nun bastığı bir satır değil, üç belgeden bizim çıkardığımız bir okumadır. Aynı tablo tek redüksiyonlu RSS1344C/E’yi 5,29:1’e, tek redüksiyonlu tandem RTS2310A’yı 4,63:1’e kadar listeler; ikisi de FMX sayfasının RSH1365 için verdiği bütün göbek redüksiyonu oranlarının üzerindedir. Redüksiyonun nerede gerçekleştiği, oranın nereye düştüğünü belirlemez; yayımlanan aralıklar çakışır. Belgelerin gerçekten ayrıştığı yer torktur: FMX sayfası RSS1370A/B ve RSH1370F için 3800 Nm verir; RSS1370B ve RSH1370F teknik föyleri azami 3550 Nm motor torku verir; RSS1370A föyü ise dingilin kapasitesini 3550 Nm’lik elektrikli tahrik ünitesi torkuna göre verir. İki belge farklı rakamlar verir ve hiçbiri bu farkı açıklamaz.

Tüzük, hatları tarif etmek amacıyla olmasa da onları orana göre de ayırır. Üretim uygunluğu kontrolünün sürükleme torku ölçülerek yapıldığı durumlarda — Ek VII’nin 6.1(c) noktası, “upon prior agreement between the approval authority and the applicant” (onay makamı ile başvuru sahibi arasında önceden varılan anlaşma üzerine) uygulanan üç yöntemden biri — nokta 6.4.1(b), test edilen dingilin sürükleme torkunun “shall be lower than the corresponding drag torque of the type approved axle or within the tolerance indicated in Table 2” (tip onayı verilmiş dingilin karşılık gelen sürükleme torkundan düşük ya da Tablo 2’de belirtilen tolerans içinde) olmasını şart koşar. Alıştırma sonrası (run-in) ölçülen dingiller için ayrılmış sütunlarında Tablo 2, bu toleransı Nm cinsinden dişli oranına göre, dingil hattına göre belirlenmiş bir sınırla kademelere ayırır: SR ve SRT için i ≤ 3 ya da > 3, SP için ≤ 6 ya da > 6, HR ve HRT için ≤ 7 ya da > 7. Bu sınır bir hattın oran aralığının kenarı değil, bir tolerans tablosundaki bir basamaktır ve göbek redüksiyonlu hatlar için tek redüksiyonlu hatlara göre daha yüksek belirlenmiştir. Ekin 3. paragrafı teste ilişkin bir sonuç ekler: göbek redüksiyonlu, göbek redüksiyonlu tandem ve tek portal dingillerin (HR, HRT ve SP) farklı diferansiyel oranları yalnızca göbek redüksiyonu değiştirilerek ölçülebilir.

Portal dingil, yerden yükseklik ya da alçak bir taban için vardır

Paragraf 2(2) alıntılanması gereken tanımdır; beş tanım arasında mekanik bir yapıyı bir araç konseptine bağlayan tek tanım da budur. Tek portal dingil, kron dişlinin dönme ekseni ile tekerleğin dönme ekseni arasında genellikle dikey bir ofset bulunan dingildir; bu ofset “due to the demand of a higher ground clearance or a lowered floor to allow a low floor concept for inner city buses” (daha yüksek yerden yükseklik talebi ya da şehir içi otobüslerde alçak taban konseptine olanak tanıyan alçaltılmış taban talebi nedeniyle) vardır. Tanım ardından yapıyı da tarif eder: genellikle ilk kademe bir konik dişli seti, ikincisi ise tekerleklere yakın dikey ofsetli bir düz dişli setidir. (AB) 2022/1379 sayılı Tüzük, bu cümleye “or helical gear set” (ya da helisel dişli seti) ifadesini ekledi.

Bundan iki şey çıkar. Birincisi, ofset dingilin bir yan etkisi değil, amacıdır: Tüzük bu yapıyı doğuran talep olarak daha yüksek yerden yüksekliği ya da alçaltılmış tabanı sayar ve bunlardan ikincisini kendi sözcükleriyle “a low floor concept for inner city buses” (şehir içi otobüsler için bir alçak taban konsepti) ifadesine bağlar. Tüzüğün kendisi alçak taban terimini (AB) 2018/858 sayılı Tüzükteki CE, CF, CG ve CH araç kodları olarak tanımlar (Ek I, Tablo 3, dipnot 2). İkincisi, Tüzük portal dingilleri Ek I’de ve Ek VII’nin lahikalarında özel bir durum olarak ele alır. Ek I, tam ve tamamlanmış ağır otobüsleri sınıflandırmak için dingil hattını kullanır: nokta 1.2.3(d) ve buna bağlı Şekil 1 uyarınca, CE ya da CG araç kodlu alçak tabanlı bir otobüs, dingil tipi tek portal dışında bir tip olduğunda “low entry” (alçak girişli) sayılır; tek portal dingilde ise ancak orta koridorda bir basamak varsa alçak girişli sayılır ve varsayılan cevap hayırdır. Lahika 2’de yalnızca portal dingiller için kullanılan bir satır vardır: pinyon ekseni ile kron dişli ekseni arasındaki açı, derece cinsinden. Lahika 4 yalnızca portal dingiller için geçerli iki aile kriteri içerir (pinyon açısının yataya göre ± 5° içinde olması, pinyon ile kron dişli eksenleri arasındaki açının ± 3,5° içinde olması) ve tek portal dingilleri, diğer bütün hatlar için geçerli olan dingil gövdesi geometrisi kriterinden muaf tutar.

Solaris, bir bataryalı elektrikli şehir otobüsü olan Urbino 12 electric modüler tahrik modelinin tahrik aksını, merkezi 240 kW’lık elektrik motoruyla birlikte stabilizörlü portal dingil olarak belirtir; otobüsün azami yüklü ağırlığı 19.500 kg’dır (ülkeye ve lastiklere bağlı olarak 20.000 kg’a kadar). Veri föyü dingilin adını verir; tanımdaki iki talepten hangisine karşılık geldiğini söylemez.

Bir tandem iki bileşendir, bir değil

Son iki tanım bir tahrik aktarımını tarif eder. SRT, giriş flanşından bir çıkış flanşı üzerinden başka bir dingile de tork aktaran tek redüksiyonlu dingildir; HRT ise aynı özelliği taşıyan göbek redüksiyonlu dingildir. Volvo’nun RTH3312’si gibi tandem tahrikli bir bojide ikinci dingil bu tahrik aktarımıyla tahrik edilir: dağıtım dişlisinin çıkış mili, ikinci dingilin nihai tahrikini bir kardan mili üzerinden çalıştırır. Dingil düzeni gösterimi yalnızca iki dingilin tahrikli olduğunu gösterir; torkun ikinci dingile nasıl ulaştığını hiçbir zaman göstermez.

Tüzük, tekil dingili değil, çifti hesaba katar. Ölçülen bir tandem için, Ek VII’nin 4.4.8.5 noktası iki tekil dingilin kayıp haritalarını birleşik tek bir haritada toplar; standart değerler için Lahika 3, tandem dingillerin tahrik aktarımlı dingil (SRT ya da HRT) ile eşleşen tekil dingil (SR ya da HR) için birleşik bir verimle hesaplanacağını belirtir. Volvo’nun RTH3312’si donanımı gösterir: göbek redüksiyonlu iki spiral konik tekli dişli ünitesi, tandemin öndeki aksında 1:1 oranlı, silindirik düz dişli tipi bir dağıtım kutusu, üç diferansiyel kilidi, 3,61 ile 7,21:1 arası oranlar, azami 33.000 kg boji yükü ve azami 120.000 kg katar ağırlığı. Dağıtım kutusu hiçbir redüksiyon yapmaz; teknik özellik föyündeki sayı yine de göbek redüksiyonu oranıdır. 120.000 kg izin verilen bir ağırlık değil, dingilin kapasite değeridir: yasal sınırlar ve aracın kendi tip plakası ayrı tavanlardır.

Dingili kimse ölçmediğinde kanun neyi varsayar

Bir dingil ailesi ölçümle sertifikalandırılabilir ya da üretici Ek VII’nin Lahika 3’ündeki standart değerleri kabul edebilir. Bu değerler yüke bağlı kayıplar için genel bir verim ile genel bir temel sürükleme torkundan oluşur ve her dingil hattı için ayrı belirlenir.

Bu tablodan iki okuma çıkarmaya değer. Birincisi, adı konmuş beş hattan biri olmamanın bedeli: bunların hiçbirine uymayan bir dingilin verimi 0,90, temel sürükleme torku 150 + 50 × i Nm varsayılır; sıradan bir tek redüksiyonlu dingil için bu değerler 0,98 ve 70 + 20 × i Nm’dir. İki sayı çiftinin hiçbiri kendi başına bir sürükleme torku değildir; bunlar T₀ ve T₁ katsayılarıdır, sürükleme torku ise formülün bunlardan hesapladığı değerdir. İkinci okuma bundan çıkar: sürükleme değeri oranla birlikte büyür, tablodaki başka hiçbir şey büyümez. Tüzüğün kendi formülünü yukarıdaki oranlara uyguladığımızda, 2,31 oranlı tek redüksiyonlu bir dingilin temel sürükleme torku 116,2 Nm, 5,41 oranlı göbek redüksiyonlu bir dingilinki 178,2 Nm çıkar; bunlar Tüzükte basılı sayılar değil, Tablo 1 ile yayımlanan oranlardan yaptığımız kendi hesabımızdır. Bu karşılaştırmanın tam olarak neyi değiştirdiğini net koymakta fayda var, çünkü aynı anda iki şeyi değiştirir. Verim sütunu orana değil dingil hattına bağlıdır: her SR dingili hangi sayıyı taşırsa taşısın 0,98 alır; 0,97, 0,96 ya da 0,95’e düşüş ise dingilin HR, SRT/SP ya da HRT olmasından kaynaklanır. Yalnızca T_d0 i_gear’a göre değişir. Yani standart değerlerde sayısal olarak daha yüksek bir oran yalnızca sürükleme tarafında cezalandırılır; örnekteki ikinci ceza sayının değil, hattın değişmesinden gelir.

Ayrı bir ek, bir ailenin ana dingilinin nasıl seçildiğini belirler. Lahika 4’ün 4.1 noktası uyarınca ana dingil, diferansiyel oranı en yüksek olan dingildir; ikiden fazla dingilin diferansiyel oranı aynıysa üretici “shall provide an analysis in order to determine the worst-case axle as parent axle” (ana dingil olarak en kötü durumdaki dingili belirlemek için bir analiz sunar). “Features which may be considered to affect the torque losses” (tork kayıplarını etkilediği değerlendirilebilecek özellikler) seçimde de belirlenip hesaba katılmalıdır (nokta 4.3); onay makamı da ailenin en kötü durumdaki tork kaybının ek dingiller test edilerek daha iyi nitelendirilebileceği sonucuna varabilir (“may conclude” (sonucuna varabilir), nokta 4.2).

Sayı kâğıt üzerinde nerede karşımıza çıkar

Ek IV, simülasyonun ürettiği belgeleri ortaya koyar; her biri listelenen bilgiyi “if applicable” (uygulanabilir olduğunda) içerir. Üreticinin kayıt dosyasında nokta 1.7.4 dingil tipidir (belge modeli örnek olarak “single reduction axle” (tek redüksiyonlu dingil) ifadesini verir), nokta 1.7.5 ise diferansiyel oranıdır. Kamyonlara ve tam ya da tamamlanmış ağır otobüslere, tescil edildiklerinde, satıldıklarında ya da hizmete girdiklerinde eşlik etmesi gereken kısa belge olan müşteri bilgi dosyasında, şanzıman ve dingil bir avuç maddeye indirgenir: ölçülmüş ya da standart şanzıman değerleri, şanzıman tipi, vites sayısı, retarder var mı yok mu ve nokta 1.2.8’de diferansiyel oranı. Kayıt dosyasındaki altı dingil maddesinden — nokta 1.7.1’den 1.7.6’ya — yalnızca oran müşteri bilgi dosyasında tekrarlanır; dingil tipi üreticinin kayıt dosyasında kalır. Ek III’ün Lahika 1’inde listelenen teknolojileri kullanan araçlar için, Madde 9(1) yalnızca Ek III’ün Tablo 5’indeki girdi parametrelerini ister; bu listede ne diferansiyel oranı ne de dingil tipi vardır.

Bu sayı tek başına değil, şanzımanla birlikte okunmalıdır. Ek IV, entegre bir elektrikli aktarma organını tarif ederken bu ilişkiyi açıkça ortaya koyar: üreticinin kayıt dosyasının 1.14.6 noktası en düşük toplam aktarma oranıdır, “highest gear times axle ratio if applicable” (uygulanabildiğinde en yüksek vites çarpı diferansiyel oranı). Çarpımı yaptığınızda, doğrudan tahrikli bir en yüksek vites ile overdrive’lı bir en yüksek vites farklı diferansiyel oranlarıyla aynı toplam orana ulaşır; bu Tüzüğün bastığı bir satır değil, bizim hesabımızdır. Bu seçimin şanzıman tarafı otomatikleştirilmiş şanzımanlarda anlatılıyor. Volvo’nun RSS1344C’si ise teoriden çok bulunabilirliğe ilişkin bir noktayı gösterir: föyün kapsadığı iki modelden 3,70:1 hem FM’de hem FH’de sunulur, 4,11 ve 4,63:1 yalnızca FM’de, 5,29:1 ise yalnızca 4×2 FM’de. O föy de RSS1370A föyü gibi 2600 Nm’lik elektrikli tahrik ünitesi torkuna göre yazılmıştır ve hiçbir motorun adını vermez. Bir dingil için üretilen bir oran her zaman her modelde sunulmaz.

Volvo, her dingilin ne için olduğunu her teknik föyde kendi sözcükleriyle belirtir. RSS1370A “has fast ratios and is intended for high speed heavy transports”; RSS1344C “is intended for high-speed transport on good roads”; RSH1370F “is designed to be used for heavy transports on demanding and hilly roads”; RTH3312 “is designed for heavy, demanding haulage and train weights of up to 120 ton”.