Vaihteistot ja tasauspyörästö!

Noniin!

Kolmas vuosi amiksessa on käynnistetty ja paljon on jo ehditty koulussakin hommia tekemään, mutta blogin tekeminen on hieman jäljessä... Muutama merkintä tänne on kyllä tulossa kunhan malttaisi joskus istua alas ja kirjoittaa... 

Mutta tässä tulee tämä ensimmäinen ainakin tältävuodelta!

Tänään pidimme seitsemän tuntisen teoriapläjäyksen, aiheenamme voimansiirto. Mutta pääasiassa kävimme tänään läpi erilaisia vaihteisto tyyppejä ja niiden tekniikkaa ja toimintaa.

Auton voimalinjahan on seuraavanlainen

-Moottori
>> Kytkin 
>> Vaihteisto
>> Kardaaniakseli
>> Tasauspyörästö
>> Vetoakselit
>> Pyörät

Autoja kun on erilaisia, erilaisilla tekniikoilla niin luonnollisesti tuokin lista on hyvin erilainen eri autojen kohdalla. Kytkintä ei ole perinteisellä planeettapyörästö/momentinmuunnin automaattivaihteistolla varustetuissa autoissa, eikä cvt vaihteistoissa. Ja kardaaniakseli on vain taka- ja nelivetoisissa autoissa. Nyt jos jaksat vielä lukea eteenpäin, selvennän hieman vaihteistojen eroja.

Vaihteistotyyppejäkin on siis moneen lähtöön...

On olemassa:
-Manuaalivaihteisto (suurin osa suomen autoista on manuaalivaihteisia)
-Automaattivaihteisto (tämä on ehkä hieman yleiskäsite autoista joista puuttuu kytkinpoljin kuljettajalta, automaatti vaihtestojakin on monenlaisia)

   -Perinteinen automaattivaihteisto
   -Kaksoiskytkin/suorakytkentävaihteisto 
   -Robottivaihteisto
   -Variaattori
   -Portaaton- eli CVT-vaihteisto

Vaihteiston tehtävä on mahdollistaa autolla ajo eri nopeuksilla. Liikkeelle lähtiessä tarvitaan paljon voimaa ja käytetään ykkösvaihdetta jossa on suuri välityssuhde, ja kun ajetaan moottoritiellä 100km/h, käytetään suurinta vaihdetta ja tällöin riittää pieni välityssuhde, koska emme tarvitse niin paljon voimaa vauhdissa pysymiseen, kuin liikkeellelähtöön. Enemmän välityssuhteesta täältä.

Manuaalivaihteisto

Suurin osa koko maailman autokannasta on manuaalivaihteisia. Amerikassa manuaali on harvinaisempi näky. Manuaali on melko yksinkertainen ratkaisu teknisesti, kun haluamme muuttaa välityssuhdetta. Tässä vaihteistossa kuljettaja käyttää kytkintä, jolla katkaistaan ja yhdistetään moottorin pyörintänopeus vaihteistoon. Kytkintä käyetään liikkeellelähdössä ja vaihtamistilanteissa. Hyvän opetusvideon vaihteistosta näet tästä. (vaatii englanninkielen ymmärtämisen) Kytkimen toimintaan voit perehtyä täällä.

Tässä on havainnolistamisvaihteisto etuvetoisessa autossa jossa on tasauspyörästö samassa paketissa. Tämä on siis manuaalivaihteisto. Kaukalossa olevaan tappiin tulee kiinni kytkin jolla kytketään ja irroitetaan moottorin ja vaihteiston välinen yhteys.

Tässä kuvassa näkee vaihteiston hammasrattaat ja synkronirenkaan.

Perinteinen Automaattivaihteisto

Suosiotaan nostava vaihteistotyyppi ympäri maailman. Tämä on melko monimutkainen kokonaisuus. Mutta perinteinen automaattivaihteisto toimii öljynvirtauksella ja planeettapyörästön tekemillä välityssuhteilla. Opetusvideon näet tästä.
Automaatissa kytkimen korvaa momentimuunnin, jonkä sisällä on öljyä ja kaksi vastakkain olevaa turbiinia joista toinen pyörii moottorin pyörintänopeudella ja kun autolla lähdetään kiihdyttämään vaihteen ollessa kytkettynä, öljy lähtee virtaamaan turbiinista toiseen, samalla yhdistäen nämä kaksi turbiinia kiinteäksi ja näin saaden auton liikkeelle. Momentinmuutimesta opetusvideo on tässä!

Tässä on perinteinen automaattivaihteisto. Vaihteiston etuseinään tulee kiinni momentinmuunnin, joka hoitaa laatikon ja moottorin toisiinsa kytkemisen, perinteisen kytkimen sijasta.

Tässä momentinmuunnin, aukileikattuna. Kuvassa näkyy toisen turbiinin siivekkeet.

Robottivaihteisto 

Tätä kutsutaan myös automatisoiduksi manuaalivaihteistoksi. Koska vaihteisto toimii tismalleen samalla tavalla kuin manuaalivaihteisto, mutta kuljettajalta puuttuu kytkin ja vaihteita ei tarvitse itse vaihtaa, vaan hydraulinen vaihtaja vaihtaa vaihteet ja sähkökytkin hoitaa liikkeelle lähdön ja kytkimen käyttämisen. 

Kaksoiskytkinvaihteisto

Tämä on usealla autovalmistajalla tänäpäivänä se automaattivaihteistotyyppi mitä käytetään. Volkswagen käyttää nimitystä DSG, Ford tuntee tämän Powershiftinä.Tässä vaihteistossa on käytännössä katsoen kaksi robottivaihteistoa ängetty yksiin kuoriin. Laatikon ideana on, että toinen vaihteisto hoitaa parittomat vaihteet (1,3,5,7) ja toinen parilliset (2,4,6,8). Eli siis ideana on, että lähdetään liikkeelle ykkösellä, ja toinen vaihteisto valitsee jo valmiiksi vaihteen 2, ja kun tulee hetki vaihtaa, laatikko joka hoitaa ykkösvaihdetta irroittaa kykimen ja toinen vaihde napsahtaa samaanaikaan millisekunnin tarkkuudella käyttöön. Nyt ensimmäinen vaihteisto joka hoitaa parittomat, vaihtaa ykkösen tilalle kolmosvaihteen ja kun parillisten vaihteisto irroittaa kakkosvaihdetta pois käytöstä, parittomien vaihteisto iskee kolmosta jo käyttöön. 

Tällä tavalla saadaan vaihtotapahtumista salamannopeita, joka merkitsee, katkeamatonta vetoa, mukavuutta, nopeaa kiihtyvyyttä ja polttoainetaloutta. NÄiden syiden takia vaihteistotyyppi on suosiossa, huolimatta siitä, että se on erittäin kallis lisä uudessa autossa, todella tarkka öljynvaihdoista, ja todella kallis vikaantuessaan, koska laattikkoa on vaikeampaa korjata verrattuna manuaali- tai perinteiseen automaattivaihteistoon, joten se usein vaihdetaan uuteen, joka maksaa tuhansia euroja.

Variaattori

Variaattoria käytetään skoottereissa, mopoautoissa, mönkijöissä, moottorikelkoissa sekä sitä on joskus käytetty myös vanhoissa DAF:eissa sekä Volvoissa. Variaattori ei ole yleistynyt autokäytössä monien käytännön ongelmiensa takia. Tämä on muuttuvavälityksinen vaihteisto. Eli siis välityssuhde muuttuu jatkuvasti kiihdyttäessä. Tämä perustuu kahden lautasparin ja niiden välissä olevan hihnan jatkuvasti muuttuvaan geometriaan. Kuva kertoo enemmän kuin tuhat sanaa ja tässä on kuvia about 1800 joten laskekaa siitä montako sanaa tämä video kertoo.

CVT-vaihteisto

Eli siis ehkä huomasitte jos katsoitte videota kohdasta "variaattori", että videon otsikossa luki "CVT". Tämä tulee sanoista Continuously Variable Transmission, eli siis "jatkuvasti muuttuva vaihteisto". CVT-vaihteisto on kehitetty versio alkeellisesta variaattorista. CVT-vaihteisto pohjautuu variaattoriin mutta usein niihin on lisätty monia teknisiä ratkaisuja perinteisestä automaattivaihteistoista, kuten planeettapyörästö suunnanvaihtimena. Usein cvt:ssä on käyätetty työntävää metallihihnaa, tai ketjua, kun taas perinteisesti variaattorissa käytetään vetävää kumihihnaa.
CVT-vaihteistoa on käytetty monissa japanilaisissa autoissa, Audissa, sekä Fordilla C-maxissa.
Video aiheesta on tässä!

Tasauspyörästö

Viimeisenä, muttei suinkaan vähäsimpänä esittelen tasauspyörästön.
Tasauspyörästön idea on siinä että voimme välittää vedon vaihteistola kummallekkin pyörälle, sallien kuitenkin samalla mutkaan ajon. Jos ajattelet asiaa niin mutkaan ajaessahan sisäkaarteen puoleiset renkaat kulkevat paljon lyhyemmän matkan kuin ulkokaarteen puoleiset renkaat. Jos auton etu- tai taka-akseli olisi kiiteä kokonaisuus, jommankumman puolen pyörä lipsuisi kokoajan vaikeuttaen auton hallintaa.

Etuvetoisessa autossa tasauspyörästö on intergroitu vaihteiston sisälle mutta takavetoisessa se on erikseen auton alla taka-akselin yhteydessä, minne voima välitetään kardaaniakselilla.
Tasauspyörästöjä on myös paljon erilaisia. Joissain autoissa on tasauspyörästön lukko, jolla avitetaan liikkeelle lähtöä esim talvella, tai muulla liukkaalla pinnalla. Eli siis vaikka renkaiden pitää olla mahdollista pyöriä eri nopeutta mutkassa, niin silti voidaan rajoitaa sitä, ettei pyörät pyöri liikaa eri nopeutta. Tämä tehdään kitkalukolla, johon voi perehtyä katsomalla opetusvideon johon on linkki alempana. Lukon teho ilmoitetaan prosentteina, eli esimerkiksi 25% kitkalukko tarkoittaa sitä että kun auton toinen vetävä pyörä sutii 100rpm niin toinen puoli sutii 25rpm


Paras video tasauspyörästön ymmärtämiseen: Tässä
Normaali tasauspyörästö
Lukollinen tasauspyörästö
Torsen tasauspyörästö

Tässä takavetoisen perä eli tasauspyörästö irrallaan autosta. Sivuille tulee kiinni vetoakselit eli veto lähtee tuosta renkaille. Oikeaan päätyyn tulee kardaaniakseli joka tulee vaihteistolta.

Tässä tasauspyörästön sisälmykset.