Akselit

Ajoneuvon voiman siirtämisessä akselit ovat korvaamattomia osia, sillä ne ovat varsin yksinkertainen tapa siirtää pyörimistä pitkiäkin etäisyyksiä. Auton tunnetuimmat akselit ovat kampiakseli, kardaaniakseli ja vetoakseli, ja siinä melkein kaikki tarpeelliset akselit ovatkin. Pyörät on kiinnitetty akseleihin.

Voimansiirtoa käsittelevän juttusarjan osat

  1. Voimansiirron rakenne
  2. Etuveto, takaveto, neliveto ja Ackermann
  3. Välityssuhteet
  4. Kytkimet ja momentinmuunnin
  5. Vaihteistot
  6. Akselit
  7. Tasauspyörästöt

Nimityksistä

Akseliksi kutsutaan sellaista umpinaista tai putkimaista tankoa, joka välittää vääntömomenttia pyörimällä ja joka kannattelee pyöriviä osia. Autoissa akseleita onkin monia: Moottorissa on kampiakseli ja vaihteistossa on hammaspyörien akseleita. Joissain autoissa kardaaniakseli siirtää voiman auton puolelta toiselle ja vetoakselit tasauspyörästöstä pyöriin.

Akseli on vakiintunut tarkoittamaan myös ajoneuvon pyöriä kannattelevaa rakennetta. Tällöin ajoneuvossa katsotaan olevan yhtä monta akselia kuin sitä sivusta katsottaessa voidaan nähdä olevan pyöriä. Pyöriä kannatteleva kokonaisuus ei kuitenkaan usein ole vain yhtenäinen tanko, joten akseli-nimitys ei ole täysin johdonmukainen.

Vetävään akseliin kulkee voimaa moottorista. Muuten akseli on vain kannatteleva, koska se vain tukee pyöriä. Kaksivetoisen auton toinen akseli on kannatteleva, ja valinnaisesti nelivetoisen auton akseli on välillä vetävä, välillä kannatteleva.

Vaihdeakseli

Akselin rakenne riippuu siitä, missä auton vaihteisto ja missä vetävät pyörät sijaitsevat. Tavanomaisessa etuvetoisessa autossa vaihteisto ja vetävät pyörät ovat toistensa lähellä, jolloin veto siirtyy pyöriin hammaspyörien välityksellä. Tällöin vaihteisto ja tasauspyörästö muodostavat yhden kokonaisuuden. Akselia kutsun vaihdeakseliksi (englanniksi ”transaxle”).

Vaihdeakselin pyörät ovat useimmiten erillisjousitetut. Tällöin akselin päissä olevat pyörät voivat liikkua pystysuuntaisesti toisiinsa ja akseliin nähden. Tämän näkee alla olevasta videosta. Jos pyörät eivät olisi erillisjousitetut, olisi koko painava akseli jousittamaton, mikä vaikuttaisi auton käsiteltävyyteen.

Kardaaniakseli

Jos vaihteisto ja vetävät pyörät ovat auton eri päissä, pitää voima siirtää auton päästä päähän. Tähän tarkoitukseen käytetään kardaaniakselia eli nivelakselia. Se ei kuitenkaan voi olla täysin yhtenäinen tanko. Kardaani tarkoittaakin niveltä, joka voi välittää pyörimisliikettä mutta voi muuttaa voiman suuntaa. Akseli voi kardaanin kohdalla taittua esimerkiksi 5 asteen kulmaan.

Taipuisuus on tarpeen, koska auton päästä päähän kulkeva tankoon kohdistuu taivuttavia voimia. Lisäksi vaihteiston tai jakolaatikon liitos ei ole välttämättä samassa tasossa kuin tasauspyörästön liitos, jolloin kardaaniakseli on vinossa mutta liitokset ovat pystysuorat.

Ylemmässä kuvassa on ristinivel ja alemmassa murrosnivel.
Ylemmässä kuvassa on kardaani ja alemmassa pitkittäisen jouston mahdollistava liitos.

Joissain autoissa on vaihdeakseli mutta moottori ei kuitenkaan ole samassa auton päässä kuin vaihdeakseli. Tällöin kardaaniakseli siirtää voiman moottorista kytkimen kautta vaihteistoon. Tässä rakenteessa kardaaniakseli rasittuu vähemmän, koska se välittää vain moottorin väännön. Lisäksi vaihteisto lisää massaa vetävän taka-akselin päällä, minkä vuoksi ratkaisu soveltuu urheiluautoihin hyvin.

Erillisakseli

Silloin kun vaihteisto ei ole akselissa kiinni, on kyse erillisakselista. Tällaista akselia kutsutaan joskus jäykäksi. Tällöin kuitenkin tarkoitetaan paremminkin sitä, että akselin pyörät eivät ole erillisjousitetut. Erillisakselissa on kuitenkin joissain tapauksissa erillisjousitus. Useammin erillisakseli koostuu yhtenäisestä akselikotelosta, jonka keskellä on pallomainen kohta. Sen sisällä on tasauspyörästö.

Kun erillisakseli on jäykkä, pyörät liikkuvat aina toisiinsa nähden yhdensuuntaisesti. Kun toinen pyörä vaikkapa painuu monttuun ja kallistuu ulospäin, myös toinen pyörä kallistuu samaan suuntaan. Erillisakselin käyttäytyminen kuoppaisella ajouralla selviää oheisesta videosta:

Nelivetoiset autot

Valinnaisesti nelivetoisissa autoissa jakolaatikko on sijoitettu vaihteiston ja vetävien akselien väliin. Se jakaa voiman akseleihin ja voi myös sisältää alennusvaihteiston. Jakolaatikosta lähtee kardaaniakseli sekä etu- että taka-akseliin. Joissain isoissa nelivetoautoissa jakolaatikko on keskellä ja siihen tulee vaihteistosta lyhyt kardaaniakseli.

Tavanomaisesti valinnaisesti nelivetoisen auton taka-akseli on vetävä ja erillinen. Edessäkin on erillisakseli, mutta se on vetävä nelivedon ollessa kytkettynä. Lisäksi etuakselin pyörät ovat usein erillisjousitetut siksi, että autolla olisi miellyttävämpi ajaa teillä. Tähän on kuitenkin poikkeuksia, sillä esimerkiksi legendaarisen Jeep Wranglerin etuakselikin on jäykkä.

Nissan GT-R
Nissan GT-R:ssä on AWD, mutta omalaatuisesti vaihdeakseli on takana. Vaihdeakselissa on tasauspyörästö, josta lähtee voima kardaaniakselia pitkin etuakseliin.

Uudenaikaisissa automaattisesti nelivetoisissa autoissa voi olla enemmän etuvetoisen auton voimansiirtoa muistuttava rakenne. Moottori ja vaihteisto ovat etuakselin vieressä, eli kyseessä on vaihdeakseli, ja voima kulkee taka-akseliin yhtä kardaaniakselia pitkin. Ensisijaisesti auton etupyörät siis vetävät, jolloin ajotuntuma muistuttaa henkilöauton ajamista. Lisäksi valmistaja voi käyttää paljon samoja osia sekä etuvetoisissa että nelivetoisissa malleissaan.

Moottoripyörät

Moottoripyörissä kardaaniakseli ketjun tai hihnan sijasta on ollut todellisuutta pitkään. Kardaaniakseli on pitkäikäisempi ja vähemmän huoltoa kaipaava vaihtoehto. Voiman suuntaa on kuitenkin usein tarpeellista kääntää 90 astetta. Jotta käännöksiä tarvitsisi olla vain yksi, on moottorin kampiakseli pitkittäin.

Vetoakselit

Vetävissä akseleissa tasauspyörästöstä voima välittyy pyöriin vetoakseleita pitkin. Vetoakseleissakin on niveliä, jotta pyörien ei tarvitse olla kohtisuorassa vetoakseleihin nähden. Tavanomaisessa vaihdeakselissa vetoakselit ovat irrallaan, kun taas erillisakselissa ne ovat akselikotelon sisällä.

Puolikelluva ja kelluva vetoakseliErillisakselin vetoakseleita on kahdenlaisia. Kannatteleva vetoakseli joutuu voiman välittämisen lisäksi kannattelemaan auton massaa. Näinpä se ei sovellu raskaisiin ajoneuvoihin, koska vetoakseli voi vääntyä ja katketa. Vetoakselin päässä on laippa, johon pyörä on pulteilla kiinnitetty.

Vapaa vetoakseli ainoastaan välittää voiman. Se on kokonaan akselin kotelon sisällä, ja kotelo kannattelee auton massaa. Akselin kotelon päässä on erillinen holkki, joka pyörii irrallaan muusta kotelosta. Holkissa on laippa, johon pyörä on pultattu. Koska vetoakseli on kokonaan irrallaan, voi sen vetää vaikka ulos akselikotelosta. Tällöin autolla voisi yhä jatkaa ajamista, koska pyörä pyörisi edelleen kotelon varassa.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.