Hafif ticari araç debriyaj kapağının optimum tasarımı
Optimum design of the light commercial vehicle clutch cover
Yazar: UĞUR KÖPRÜBAŞI
Danışman: PROF. DR. MEHMET İHSAN KARAMANGİL
Bursa Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Otomotiv Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering

Özet:
Son yıllarda elektrikli araçların kullanımının artmasına karşın içten yanmalı motorların kullanımı günümüzde halen devam etmektedir. Bu sebeple içten yanmalı motorlarda kullanılan aktarma organları gruplarında, iyileştirme ve ağırlık azaltma çalışmalarına halen ihtiyaç duyulmaktadır. Günümüzde içten yanmalı motorların kullanımından kaynaklı karbondioksit emisyonunun azaltılması için yapılacak ağırlık azaltma çalışmalarında TWIP çelikleri önemli bir potansiyel taşımaktadır. TWIP çelikleri, yüksek mukavemetli, hasar direncine karşı dayanıklı ve süneklik açısından iyi bir kombinasyonuna sahiptir ve otomotiv sektöründen yaygın olarak kullanılan malzemelerdendir. Yüksek mukavemetleri ile hafiflik sağlarken, yüksek sünekliklerinden dolayı da karmaşık geometrilerde kolayca şekillendirilebilmektedir. TWIP çeliklerinin bazı dezavantajları, yüksek maliyetli olması ve üretimi esnasında şekillendirme işleminden sonra yüksek miktarda geri esneme yapmasıdır. Bu çalışmada, 300 Nm araç torkuna sahip hafif ticari bir aracın, DD13 çeliği malzemeli debriyaj kapağı ve optimum tasarıma sahip TWIP çeliği malzemeli debriyaj kapağının karşılaştırmalı rijitlik analizi yapılmıştır. Debriyaj sisteminde yer alan debriyaj komplesi kapağı, yüksek hacim ve ağırlığa sahip olduğundan dolayı hafifleştirme çalışmalarında tercih edilebilecek, potansiyele sahiptir. Bunun yanında debriyaj komplesinde kullanılan baskı kapağı, tork iletiminde önemli bir fonksiyona sahip olmasından dolayı bu üründe kullanılacak çelik malzemelerinin fonksiyonel gereklilikleri karşılaması beklenmektedir. Bu çalışma kapsamında ANSYS sonlu elemanlar analizi programı kullanarak konvansiyonel DD13 malzeme debriyaj kapağı ve iyileştirilmiş optimum tasarıma sahip TWIP malzemeli debriyaj kapağının rijitlik analizleri yapılmıştır. Yapılan tasarım ile birlikte TWIP çeliği kullanılan debriyaj kapağında %23 oranında ağırlık azalımı gerçekleşmiştir. Oluşturulan optimum tasarımda rijitlik değeri, geleneksel DD13 malzemeli debriyaj kapağına göre benzer rijitlik davranışları sergilemiştir. Ancak, TWIP çeliği malzemelerin debriyaj kapağında alternatif olarak kullanılabilmesi için üretim ve tezgah testlerin tamamlanması gerekmektedir.

Abstract:
Although the use of the electric vehicles has increased in recent years, the use of internal combustion engine vehicles still continues today. For this reason, improvement and weight reduction studies are still needed in the powertrain groups used in internal combustion engine vehicles. Nowadays, TWIP steels have a significant potential in the weight reduction studies to reduce CO2 emissions resulting from the use of internal combustion engines. TWIP steel has a good combination of high strength, ductility and damage resistance and is widely used in automotive industries. While they provide lightness with their high strength, they can be easily shaped into complex geometries due to their high ductility. Some of the disadvantages are including high costs and the possibility of high stretch affect after shaping. In this study, comparative stiffness analysis of conventional DD13 steel clutch cover and optimum designed TWIP steel clutch cover were performed on light commercial vehicle with a engine torque of 300 Nm. The pressure cover used in the clutch pressure plate cover assembly has a significant potential to be preferred in the weight reduction studies due to it has a high volume and high weight. And besides that, since the clutch pressure cover has an important function in torque transmission, the steel materials used in this product are expected to meet the functional requirements. In this context of the study, stiffness analyzes of the conventional DD13 material clutch cover and the improved design TWIP material clutch cover were performed using the ANSYS finite element analysis program. 23% weight reduction was achieved in the clutch cover design using TWIP steel. In the optimum design created, the stiffness value exhibited similar stiffness behavior compared to the conventional DD13 material clutch cover. However, production and bench tests must be completed before TWIP steel materials can be used as an alternative in the clutch cover.