3
Opiskelijalle ja opettajalle Oppikirjan rakenne Autotekniikka 6 Voimansiirto -oppikirja on yhdistelmä aikaisemmista kirjoista Auto- ja kuljetusalan perusoppi 5 ja erikoistumisoppi 6. Kirjaan on lisätty uudempia rakenteita ja sisällöstä on jätetty vähemmälle raskaan kaluston aineistoa. Autonasentajan perustietoihin kuuluu voimansiirtolaitteiden rakenteen ja toiminnan tuntemus. Henkilö, jolla on vankka pe rus tieto voimansiirtolaitteista, osaa soveltaa tie tojaan ja taitojaan helposti myös uusiin rakenneratkaisuihin, joita autoihin tulee jatkuvasti. Kirjassa on painotettu erityisesti kuvien osuutta. Eri osakokonaisuuksien toiminnan ymmärtämiseksi kuvat on suunniteltu ja väritetty sellaisiksi, että monimutkaisetkin rakenteet ja toiminnat on helposti opittavissa. Hyvällä kuvituksella lyhennetään paljon pitkien tekstien osuutta, jolloin opiskelija motivoituu paremmin opiskeluun. Kirjan sisällön laadinnassa on pyritty käsittelemään asiat siten, että opiskelija joutuu itse aktiivisesti työskentelemään. Tehtävät Ammattityö, ammattiteoria Harjoitustehtävät on sijoitettu enimmäkseen heti asioiden yhteyteen. Tehtävien avulla opis kelija voi itse arvioida oppimaansa. Näin mielenkiinto säilyy helpommin opiskeltavissa asioissa. Tehtäviä on ehkä joidenkin mielestä liikaa, mutta osan tehtävistä opettaja voi jättää oppilaan oman harrastuksen varaan. Tekstin lomassa olevien tehtävien lisäksi asiakokonaisuuksien jälkeen on sijoitettu kertaustehtäviä hiukan laajemmalta alueelta. Tehtävien hyödyntämisessä on olennaista se, että vastaukset voidaan kirjoittaa tehtävässä olevaan vastaustilaan. Ammattityöhön liittyvät yksityiskohtaiset työohjeet eivät sisälly tähän kirjaan (joitakin esimerkkejä lukuun ottamatta), sillä merk ki koh taiset kor ja usohjeet löytyvät korjaamoista joko korjaamokäsikirjasta tai tietokoneelta. Ammattityön osuutta on sijoitettu sopiviin kohtiin. Tärkeintä oppimisessa on teknisen ajattelutavan kehittäminen, mikä antaa paremmat valmiudet tulevaan ammattiin ja mahdolliseen ammatin vaihtoon. 5
Opettajan materiaali Erityisesti huomioon otettavaa Oppikirjaan liittyy opettajan materiaalina vastaukset kaikkiin harjoitustehtäviin. Vastaukset on saatavissa sähköisessä muodossa. Voimansiirto 6 on suunniteltu oppi- ja työkirjaksi. Opiskelijan itsenäinen työskentely kehittää omatoimisuutta ja loogista ajattelukykyä. Siksi on tärkeää, että jokaisella opiskelijalla on mahdollisuus itse ratkaista oppikirjan tehtävät ja tehdä siihen opiskelun yhteydessä asiaa täydentäviä ja ymmärtämistä helpottavia omia merkintöjä. Kirjan tietoja tarvitaan koko opiskelun ajan. Siitä on suuri hyöty myös myöhemmässä työelämässä ja siksi oppikirja kannattaa säilyttää. Tämän kirjan tekoa on avustanut apurahalla Suomen Tietokirjailijat ry. Palaute Voidaksemme pitää ajan tasalla ja kehittää tätä kir jaa, tarvitsemme käyttäjien kommentteja niin opettajil ta kuin opiskelijoiltakin. Ne voi lähettää joko suoraan kirjoittajille tai kustantajalle. Kiitämme jo etukä teen. Kouvolassa keväällä 2011 Matti Karhima E-mail: matti.karhima@pp.inet.fi Kustannusosakeyhtiö Otava Aikuisopetuksen osasto Uudenmaankatu 10 00120 Helsinki Puh. (09) 19961 www.otava.fi 6
Sisällys Voimansiirron perusteet Kytkimet Vaihteistot 1. Ajovastusvoimat... 11 1.1. Vierintävastusvoima... 11 1.2. Ilmanvastusvoima... 13 1.3. Mäkivastusvoima... 17 1.4. Kiihdytysvastusvoima... 20 2. Teho, voima ja nopeus... 25 3. Vääntömomentti, pyörimisnopeus ja teho... 27 3.1. Vetävien pyörien vääntömomentti... 27 3.2. Moottorin vääntömomentti... 29 3.3. Pyörimisnopeus... 29 3.4. Teho... 30 3.5. Ajovastustehot... 31 4. Voimansiirtolaitteiden tehtävät... 33 1. Kytkimen tehtävät... 37 1.1. Kytkimen siirtämä vääntömomentti... 38 2. Kytkimen toimintaperiaate... 40 3. Yksilevykytkin... 44 3.1. Kytkinlevyt... 46 3.2. Kytkinasetelmat... 47 4. Kytkimen painelaakerit... 54 5. Kytkimen käyttölaitteet... 56 5.1. Mekaaniset käyttölaitteet... 56 5.2. Hydrauliset käyttölaitteet... 61 5.3 Tehostimella varustetut käyttölaitteet... 69 6. Monilevykytkimet... 73 6.1. Kaksilevykytkin... 73 6.2. Useampilevyinen kytkin... 74 7. Hydraulinen eli nestekytkin... 75 7.1. Nestekytkimen rakenne... 75 7.2. Nestekytkimen toimintaperiaate... 76 1. Välityssuhde ja pyörimisnopeus... 81 1.1. Hihnavälitys... 81 1.2. Ketjuvälitys... 81 1.3. Hammaspyörävälitys... 83 2. Välityssuhde ja vääntömomentti... 84 3. Siirtopyörävaihteisto... 87 4. Siirtoholkkivaihteisto... 90 5. Synkronoitu vaihteisto... 94 5.1. Synkronilaitteen osien tehtävät... 94 5.2. Synkronilaitteen toiminta... 96 7
5.3. Takapyörävetoisen henkilöauton synkronoitu vaihteisto... 96 5.4. Etupyörävetoisen henkilöauton... synkronoitu vaihteisto... 100 6. Vaihteensiirtolaitteet... 102 6.1. Lukintalaitteet... 104 6.2. Estolaitteet (salpalaitteet)... 104 6.3. Vaihteensiirtolaitteiden toiminta... 105 7. Vaihteiston laakerointi... 106 8. Vaihteiston pääosat... 108 8.1. Takapyörävetoinen auto... 108 8.2. Etupyörävetoinen auto... 110 9. Vaihteiston akselitiivisteet... 116 10. Vaihteistossa esiintyviä vikoja ja niiden aiheuttajia... 118 11. Portaaton vaihteisto CVT... 123 11.1. Toimintaperiaate... 123 11.2. Sähkömagneettinen pulverikytkin... 125 12. Automaattivaihteisto... 126 12.1. Planeettapyörästöt... 126 12.2. Planeettapyörästön sovellutus automaattivaihteistossa... 129 12.3 Momentinmuunnin... 132 12.4 Valitsinvipu... 12.5 Järjestelmän yleiskuvaus... 135 13. Kaksoiskytkinvaihteisto... 136 13.1 Powershift-vaihteisto... 142 14. Aluejakajavaihteisto... 144 14.1. Aluevaihteisto... 146 15. Kuorma-auton vaihteisto hallintalaitteineen 147 16. Vaihteisto- ja vetopyörästö-öljyt... 150 Vierintälaakerit Nivelakselistot 1.1. Yksiriviset urakuulalaakerit... 154 1.2. Yksiriviset viistokuulalaakerit... 159 1.3. Kaksiriviset viistokuulalaakerit... 160 1.4. Pallomaiset kuulalaakerit... 160 1.5. Lieriömäiset rullalaakerit... 161 1.6. Kartiomaiset rullalaakerit... 162 1.7. Yksisuuntaiset painekuulalaakerit... 164 1.8. Neulalaakerit... 165 1. Nivelakselit... 168 2. Nivelet... 171 2.1. Ristinivelet... 171 2.2. Joustavat nivelet... 174 3. Kannatinlaakeri (tukilaakeri)... 176 8
Vetävät akselistot Nelipyöräveto 1. Vetopyörästöt... 181 1.1. Yksiportainen vetopyörästö... 182 1.2. Kartiopyörästöt... 184 1.3. Vetopyöräparit... 185 1.4. Vetopyörien laakerointi... 190 1.5. Vetopyörien hammaskosketus... 194 2. Tasauspyörästöt... 196 2.1. Tasauspyörästön tehtävät... 196 2.2. Tasauspyörästön rakenne... 197 2.3. Tasauspyörästön toiminta... 198 2.4. Tasauspyörästön lukinta... 199 3. Kruunuvetopyörästö... 202 4. Kaksi vetävää taka-akselia... 205 5. Vetoakselit... 208 5.1. Jäykät vetoakselirakenteet... 208 5.2. Nivelöidyt vetoakselirakenteet... 210 6. Etupyöräveto... 213 6.1. Moottorin sijoitus pitkittäin... 214 6.2. Moottorin sijoitus poikittain... 216 7. Vetoakselit ja nivelet... 218 7.1. Vetoakselin irrotus, huolto ja kiinnitys... 221 8. Napavälitys... 225 1. Kiinteä neliveto... 228 2. Keskustasauspyörästöllä varustettu neliveto... 229 3. Automaattinen nelivetojärjestelmä MB 4-Matic... 232 4. Viskokytkimellä varustettu neliveto... 234 4.1. Viskokytkimen rakenne... 236 4.2. Viskokytkimen toiminta... 237 5. Keskustasauspyörästöllä ja viskolukolla varustettu neliveto... 238 6. Haldex-kytkimellä varustettu neliveto... 239 6.1. Haldex-kytkimen rakenne... 240 6.2. Haldex-kytkimen toiminta... 241 7. Hybridiauton nelivetojärjestelmä... 242 7.1. Nelipyörävetoinen hybridiauto... 242 7.2. Hybridiauton voimanjakoyksikkö... 243 8. Vetoluiston estoja ajonvakausjärjestelmä... 244 8.1. Vetoluiston estojärjestelmä ASR... 244 8.2. Ajonvakausjärjestelmä ESP... 244 9