Jõuülekanne- CVT-, manuaal- ja automaatkäigukast

Kütus pritsitakse mootori silindritesse, toimub seeria kontrollitud plahvatusi, millest tulenev jõud tuleb kuidagi rakendada, et panna auto liikuma, aga kuidas? Selleks on meil autol vastavalt nimetatud jõuülekandesüsteem.

Mis on jõuülekanne?

Kõige lihtsamalt öelduna on sõidukil jõuülekanne süsteem mis kannab jõudu mootorilt üle ratasteni. Mootor muudab keemilisest reaktsioonist saadavat energiat mehaaniliseks liikumiseks ja jõuülekanne võimaldab seda rakendada kontrollitud suunaga kineetiliseks energiaks, kandes mootori pöördemomenti üle ratastele.

Jõuülekande all mõistetakse seadmeid, mis võimaldavad kanda mehaanilist energiat üle vahemaa (nt mootorist ratasteni) ning seejuures muuta pöördemomenti, jõudu, kiirust ja liikumise iseloomu. Pea kõigil tänapäeva autodel on jõuülekande suurimaks komponendiks käigukast.

Olenemata kas auto on esi-, taga- või nelikveoline, on igal sõidukil käigukast. Käigukast võimaldab muuta mootori pöördemomendi kordajat ning seeläbi lubab autole suuremat kiirust. Põhimõte on sarnane ratta käiguvahetile, kus suurema kiiruse saamiseks on vaja käiku raskemaks keerata, sest igaüks teab, et nt 21-käigulise ratta esimese käiguga ei ole mõtet pikemat distantsi sõita, kuna iga pedaalitõuge vajab kordades rohkem energiat kui see kiirust toodab. Sama põhimõte on autol – kui autol oleks vaid üks käik, siis enamik kütuse põlemisest saadud energia läheks raisku mootoriosade tühja pöörlemise ja kulutamise peale.

1950-60ndatel oli autodel 3 või 4 käiku, kuid tänapäeval on uutematel autodel isegi kuni 8 käiku (lisaks tagurpidi käik). Suurtel traktoritel võib olla ka kuni 21 käiku, et tulla toime eri koormustel vedamisega ilma liigse kütusekuluta. Suurem käikude arv võimaldab eri koormustel sõita võimalikult optimaalse kütusekuluga ja kuna raskeveoseid vedavad mootorid on sageli diiselmootorid, millel on väiksem pöördemoment, on neil on vaja rohkem käike.

Käigukasti liigid

Käigukast – kannab edasi mootori pöördemomenti ja võimaldab muuta auto veojõudu, sõidukiirust ning sõidusuunda (edasi/tagasi).

Käigukaste (ingl.k. transmission) on 3 liiki:

• manuaalne (käsitsi käiguvahetusega) (Manual Transmission – M/T)
• automaatne (automaatse käiguvahetusega) (Automatic Transmission – A/T)
• Püsikiirusliigendiga (käiguvahetuseta) (Constant Velocity Transmission – CV/T).  

Manuaalkäigukastiga sõidukil vahetatakse käiku siduriga, mis võimaldab eraldada jõuülekande mootorist, kui sõiduk on peatunud või juht on käiku vahetamas. Käsikäigukast võimaldab juhil läbi käigukangi muuta hammasajamite asetust, et tagada jõuülekande ja mootori optimaalne võimekus. Manuaaljõuülekannet illustreeriv pilt:

Manuaalkäigukasti illustreeriv video: 

Automaatkäigukastiga sõidukil on mootori ja jõuülekande vahel vedelikuga täidetud hüdrotrafo, mis on kaudne ühendus mootori ja käigukasti vahel. Automaatkäigukastil on käiguasetusteks P-R-N-D, mis on Park-Reverse-Neutral-Drive, eesti k. Park-Tagurpidi-Vabakäik-Sõidukäik, kus sõidukäigus käigukast vahetab käiku ise vastavalt kiirusele ja pööretele. Enamikel automaatkäigukastidel on ka 2-3-4… (vastavalt käikude arvule) asetused, mille kasutamisel on vastav number käigukasti poolt rakendatav kõrgeim käik ning see funktsioon on põhiliselt maastikul sõitmiseks, raske koorma vedamiseks ja/või järsust mäest üles sõitmiseks. Kui automaatkäigukastil käiku vahetatakse, võimaldab hüdrotrafo käigusüsteemi ja mootorivahelisel lülil veidi libiseda, et mootor ei seiskuks, lisaks sellele võimaldab see sujuvamat käiguvahetust kui manuaalkäigukastiga. Automaatkäigukastide alguspäevadest kuni sajandivahetuseni olid manuaalkäigukastid kütuseefektiivsemaid, kuid viimase aastakümnendi elektroonika- ja materjaliteadus ning ka lisakäigusüsteemide arendus on muutnud enamiku autode automaatkäigukastid vähem kütusekulukaks kui manuaalid. Lõppkokkuvõttes sõltub kütusekulu siiski pigem juhist ja sõidustiilist kui käigukastide “näilikust” jõuülekandevõimest.

Automaatkäigukasti illustreeriv video:

Püsikiirusliigendiga ülekandesüsteem (CVT) on varem kasutusel olnud lumesaanides ja vabaajasõidukites (ATVd, golfiautod), kuid materjaliteaduse arengu tõttu on see hiljuti kasutusele võetud ka mõndades uuemates (Audi, BMW, GM ja Fordi) autodes. CVT-l ei ole otseselt käike, vaid kaks vööga ühendatud liikuvat plaati, mis liikudes muudavad mootori ja rataste vahelise pöördemomendi suhet. CVT-mootoril on pöördemomendi ja kiiruse muutus sujuv ja seetõttu kütusekulu väiksem, kuid teadavasti on CVT-ülekanded olnud palju problemaatilisemad kui A/T ja M/T. Mõndedel püsikiirusliigendiga ülekandesüsteemidel on nö “käigud”, mis matkivad manuaal- või automaatkäigukasti, kuid on tegelikult vaid sättepunktid. CVT-mootoreid on erinevad ning neid on ka palju keerulisemaid variante – huvi korral saab nende kohta edasi lugeda CVT wikist.

CVT-jõuülekannet illustreeriv video:

Jõuülekande komponendid:

Kardaan ja kardaanvõll

Kardaan – jäik liigend, mis kannab pöördemomendi käigukastist tagasillani või nelikveolistel sõidukitel vahekastist esi- ja tagasillani. Tavaliselt valmistatud terasest, vahest ka alumiiniumist ja eksootilistel juhtumitel ka süsnikkiust. Kuna auto vedrustus liigub üles-alla, peab ka kardaan seda tegema ja selleks on kardaanil mõlemas otsas universaalsed kardaaniristid, et kardaan saaks pöörlemise ajal ka vertikaalselt liikuda.

Kardaan:

Kardaanvõlli ja kardaaniristi pöörlemise illustratsioon

Tagareduktor ehk peaülekanne ja diferentsiaal

Tagareduktor – kannab edasi kardaani pöördemomenti ja muudab selle suunda 90° ning võimendab ülekannet. Pildil tagareduktor:

Tagareduktor ehk peaülekanne on kasutusel taga- ja nelikveolistel sõidukitel ning see võtab kardaani pöörlemise, pöörab seda 90° ja edastab selle pooltelgede abil ratasteni. Diferentsiaali põhiline töö on jaotada pöördemoment tagaratastele õiges proportsioonis ning võimaldada sõiduki pööramisel reguleerida sisekurvis olevat ratast aeglasemaks ja väliskurvis olevat ratast kiiremaks. See võimaldab pööret ilma, et pööramissuuna väline rehv peaks suurema pööramisraadiuse tõttu lohisema.

Diferentsiaal – võimaldab ratastel pöörelda erineva nurkkiirusega.

Poolteljed – kannavad tagasillaveolisel autol pöördemomenti diferentsiaalilt ratastele, võimaldades sealjuures vertikaalset liikuda.

Vahekast ehk jaotuskast

Vahekast – kannab edasi käigukasti pöördemomenti ja jagab selle vedavate sildade vahel

4-veolistel (4WD ja AWD) sõidukitel on jõuülekandes lisaks veel ka vahekast, mis on ühenduses käigukastiga ja mille ülesandeks on veojõu jaotamine esi- ja tagasilla vahel. Veojõud kantakse mõlemal juhul edasi kardaanide abil.

Esireduktor ja diferentsiaal

Esireduktor ja diferentsiaal – Esiveolistel (FWD) sõidukitel on käigukast kombineeritud esireduktori ja diferentsiaaliga ning veovõllid lähevad diferensiaalist otse ratasteni. Nelikveolistel sõidukitel kannab esireduktoriga kombineeritud diferentsiaal vahekastist tuleva kardaani pöördemomendi veovõllide abil ratasteni, muutes selle suunda 90° ning võimendades ülekannet.

Veovõllid – kannavad esisillaveolisel autol pöördemomendi diferentsiaalilt ratastele eelsätestatud nurga alla ning võimaldavad ratastel pöörata

See ülekanne on oma olemuselt sarnane kardaanülekandele, kuid on tehniliselt keerukam, kuna veovõllide välimised osad peavad võimaldama ratastel ka pöörata ja kasutades selleks püsikiirusliigendeid.

Erinevad jõuülekanded

Tagavedu (RWD)

Tagaveolistel sõidukitel kantakse mootori pöördemoment läbi käigukasti ja kardaani tagasilla reduktorini, mille abil muudetakse veojõu nurka 90° ja edastatakse see omakorda läbi tagadiferentsiaali ja veovõllide ratasteni. Tagareduktori funktsiooniks on ka pöördemomendi tõstmine, mida iseloomustakse peaülekande arvuga.

Esivedu (FWD)

Tüüpiline mootori ja käigukasti paigutus enamike öko-ja tavaautode ning ka mõningate linnamaasturite puhul on risti sõiduki pikiteljega ja sõidukit veavad esirattad. Esiveoga autode eelis on see, et mootori raskus toetub vedavale teljele ning see annab vedamisel parema haakuvuse. Esiveo puuduseks on suurt jõudlust ja kiirust tahtvatele juhtidele sageli auto vedamise ja juhtimise kooslus, kus esiveoga auto pöördemoment võib suurel kiirendusel mõjutada juhtimist ja kiskuda kummalegi poole. Taga- ja nelikveoga seda probleemi ei esine.

Nelikvedu (4WD/AWD)

Nelikveoga (4WD) jaotatakse mootori pöördemoment pärast käigukasti läbimist esi- ja tagasilla vahel läbi vahekasti. Enamikel maastikusuutlikel sõidukitel on erinevad veojaotused eri sõidutingimuste jaoks. Kõige tüüpilisem jaotus on 2WD/HI/LO, kus 2WD-d kasutatakse ühesillaveo jaoks, kui sõidetakse teedel ja eelistatakse kütuseefektiivsust maastikuvedamisele. HL on maastikutingimuste jaoks, kus on vaja nelikveo jõudlust ja maanteesõidu kiirust. LO, ehk aeglusti, on samuti nelikveoga maastikusõidu jaoks, kuid kiiruse asemel on oluline vedu/kõrge pöördemoment.

Nelikveo AWD on väga sarnane nelikveo 4WD-le, kuid erinevus on see, et vedu kõigi nelja rattaga on konstantne ning 2WD võimalust ei ole, küll aga võib HI/LO variant olla. AWD eelisteks on kompaktsus, parim haakuvus kõikides sõidutingimustes ja vähem liikuvaid osi, mis katki võiks minna, kuid miinuseks väiksem kütusefektiivsus.

Tüüpilised probleemid

Manuaalkäigukasti üheks põhilisemaks probleemiks on sünkronisaatorite kulumine. Sünkronisaatorid muudavad käiguvahetuse sujuvamaks ja võimaldavad hammasajamitele ühtlase haakumise. Sünkronisaatorid on tehtud messingust ning nende kulumine võib põhjustada rasket/krigisevat käiguvahetust.

Automaatkäigukastidel esinevate probleemide hulk on palju suurem ja neid on reeglina ka keerulisem diagnoosida, selle tõttu me neid siin kahjuks lahkama ei hakka.

Püsikiirusliigendiga käigukastil annab kulumisest märku suurematel kiirustel auto vibreerumine. Enamik CV-käigukastide liigendeid ei saa õlitada, seega tuleb need kulumismärkide ilmumisel lihtsalt välja vahetada.

Ennetav hooldus

Vaheta nii manuaalkäigukasti õli, automaatkäigukastiõli ja filtrit, vahekasti õli ning esi- ja tagadiferentsiaaliõli regulaarselt ja vastavalt tehasepoolsetele ettekirjutustele. Iga auto omanikujuhendis on kirjas, mis distantsi või perioodi tagant peaks õlisid/vedelikke vahetama.

Kui autoga veetakse tihti järelhaagist, rasket järelveost või sõidetakse raskel maastikul, tasuks käigukastiõli vahetada soovitatust tihemini. Jooksvalt tuleb ka jälgida, et jõuülekande erinevatel agregaatitel poleks lekkeid.

Ära lase sidurit enneaegselt ega liiga kiiresti lahti. Kui sidur liiga kiiresti lahti lasta, võivad kõrged pöörded mootorit ja sidurit ebavajalikult kulutada. Samuti on kahjulik siduri liiga aeglane vabastamine (rahvakeeli “siduri libistamine”), kuna see kulutab siduriketast.

Jooksvate hoolduste raames tasub kontrollida ka veovõllide ja pooltelgede seisukorda, et nende otste kattekummid oleks terved. Lisaks tasub kontrollida ka kardaaniristide seisukorda, et neis lõtkusid ei esineks.

Kokkuvõtteks

Millest mehhaanikule teada anda, mida arutada

• Kui tunned auto jõuülekandes vibreerimist või kuuled raginat või undamist, siis jälgi, kas seda esineb kogu aeg või ainult kiirendamisel, pidurdamisel või pööramisel ning millisel kiirusel. Kõik täpsustused aitavad mehhaanikul probleemist paremini aru saada ning vähendada tõrke leidmiseks kuluvat aega.
• Jooksvas hoolduses käies tasub lasta kontrollida, et jõuülekandes ei oleks lekkeid, ning üle vaadata kõik liigendid.

Kui Sulle meeldis see postitus või leidsid siit kasulikku infot, siis ole meheks või naiseks ja jaga postitust sõprade seas või sotsiaalmeedias.