Allison-Scaniallakin saa helposti nollakulutuksen

Wildtrakin kulutus rullaamisen aikana on ollut mielenkiintoinen kysymys, mutta yhtä polttavaa on ollut työautojen kulutus. Töissähän ajan sekä manuaalivaihteisia että automaattivaihteisia kuorma-autoja. Usein pistän hetkellisen kulutuksen näkyviin mittariston infokeskukseen.

Ylipäätään nollakulutus rullaamisen aikana perustuu siihen, että auto menee liike-energialla eteenpäin. Tällöin niin sanotusti tie pyörittää moottoria: pyörien välityksellä voima kulkeutuu voimansiirtoa pitkin päinvastaiseen suuntaan ja pitää moottorin toiminnassa.

Moottorin ohjain katkaisee polttoaineen syöttämisen havaitessaan tämän. Siksi kulutus on nolla. Tietenkin kun kierrosluku painuu liian alhaiseksi, alkaa ohjain syöttää polttoainetta estääkseen moottorin sammumisen. Silloin joko on aika vaihtaa jälleen pienempi vaihde tai sitten ollaan jo lähellä pysähtymistä.

allison r-scania infokeskusMielenkiintoista on voiman liikkuminen tiestä moottoria kohti erilaisissa voimansiirroissa. Manuaalivaihteisissa autoissa tilanne on vielä ymmärrettävä. Niiden koko voimansiirto koostuu akseleista, hammaspyöristä ja toisiaan koskettavista levyistä, jotka voivat ihan hyvin pyöriä toiseenkin suuntaan ja välittää voimaa.

Entä kun vaihteisto on automaattinen ja kytkimen tilalla on momentinmuunnin? Momussa on nestettä, jonka siipipyörät sysäävät liikkeeseen. Työ-Scanioiden automaattivaihteisto on amerikkalainen Allison, ja Allisonin vaihteistossa on momu. Työautojen osalta tilanne on erityinen vieläpä siksi, että kulutus on nolla aina. Tai ei se ehkä olisi erityistä, jos taas Wildtrakissa ei milloin olisi kulutus yli ja milloin tasan nolla.

Voiman kulku momentinmuuntimessa ja automaattiautossa ylipäätään on ollut kuluneen syksyn suuria kysymyksiä. Olen pohtinut niin Wisentin kuin työautojen voimansiirtoa. Fordin asiakaspalvelusta minulle kerrotiin, että voima ei kulkeudu rullattaessa momun läpi, jos tietty kierrosluku ei ylity. En silti ole onnistunut löytämään tilannetta, jossa voima aina kulkeutuisi ja kulutus olisi nolla.

Allison-Scanioiden nollakulutuksen selvittäminen taas sai mielenkiintoisia käänteitä, sillä muutamat tahot arvelivat jo ajotietokoneen valehtelevan. Kulutus ei ole nolla, vaikka kompuutteri niin näyttää. Tämä on kuitenkin vähän liian vainoharhaista. Scanioiden infokeskuksen hetkellinen kulutus tulee luotettavasta paikasta, ruiskutussuuttimilta. Eli lukema kertoo, kuinka paljon milloinkin polttoainetta hupenee tankista sylintereihin.

Kuluneella viikolla pistinkin sähköpostia oikein kunnon asiantuntijalle. Scanian tekniikasta ammatikuljettajia kouluttava kaveri tietää: momu välittää voimaa päinvastaiseen suuntaan aina, kun se on lukkiintuneena. Moottorinohjain ei syötä polttoainetta niin kauan, kuin kierrokset ovat yli 500 kier./min.

Lienee momusta kiinni, tarkoittaako lukkiintuminen lukkokytkintä tai muuta mekaanista lukitusta vai ylipäätään sitä, että öljy välittää voimaa. Jälkimmäisen edellytys on riittävän korkea kierrosluku eli öljyn paine momussa – juuri niin kuin Fordilta kerrottiin. Allison-vaihteistossa jompikumpi aina toteutuu, ja kulutus on nolla käytännössä aina silloin, kun se on manuaaliautossakin.

Sen sijaan Wildtrakin momu asettuukin uuteen valoon. Miksi nollan saaminen on vaikeaa?

Palaan tähän asiaan lähiakoina Wisentin jälkitarkastelussa. KoeWETO Toyota Hiluxistakin on jo hyvässä vauhdissa.

Wildtrakin hämmentävä kulutus juontuu momusta

KoeWETO Wildtrakista ei tullut tänään. Aika on ollut tiukassa. Tämänkin viikon olen muka ollut vapaalla. Pah. Ennemmin olen vain ollut pois töistä. Wisentti toki jatkuvasti houkuttelee ajamaan, joten omien projektien pariin olen lähtenyt varsin mielelläni.

Wildtrakin vaihteistosta ja ennen kaikkea momentinmuuntimesta olen kuitenkin päättänyt jo nyt kertoa. Olen kieltämättä viime aikoina käsitellyt momua usein, mutta olen vain niin ihastunut tähän voimansiirron osaan, joka on sitkeä ja jota ei vaivaa luistattaminen. Ja automaattivaihteisto on ihanan helppo ja Wisentin 3,2-litraisen koneen jatkeena tyydyttävä.

Rangerilla ajaessani voimakkuudella herkuttelun kanssa sisimmässäni taistelee taloudellinen ajo, johon alkujaan autokoulu ja sen jälkeen kuorma-autoilu ovat minut totuttaneet. Kulmakivenä on jalan nostaminen kaasulta ajoissa jarruttamisen sijaan eli lyhyesti sanottuna rullaaminen.

Kun kaasupolkimen nostaa ylös ja kierrokset vain ovat riittävän korkeat – yleisesti yli 1 000 kierrosta minuutissa –, moottorinohjain lopettaa polttoaineen syöttämisen. Ainetta ei nimittäin kannata syöttää, sillä pyörien välityksellä tie pyörittää moottoria ja pitää auton hereillä. Kulutus on pihistelijää hymyilyttävä nolla litraa per sata kilsaa.

Rullatessani Wildtrak ei käyttäydykään ihan samoin, kuin mihin olen tottunut. Ajonäyttö ei näytä 0,0 litraa satasella aina silloin, kuin olisin odottanut manuaaliautojen ja työauton suomien kokemusten perusteella.

Lyhyesti syyksi voi sanoa momentinmuuntimen. Se ei välitä voimaa kumpaankaan suuntaan ainakaan kovin tehokkaasti silloin, kun lukkokytkin ei ole lukinnut momua kiinteäksi osaksi. Tiekään ei pääse pyörittämään moottoria, jos voiman kulku tukahtuu vaihteiston ja moottorin välissä. Wisentissä momu siis ei aina ole lukittuna, ei edes aina rullauksen aikana.

Olin olettanut sen olevan lukittuna, tai ylipäätään kulutuksen olevan rullattaessa aina nolla, koska esimerkiksi nostaessani kaasun työ-Scanialla kulutus tipahtaa aina nollaan. Kaaniassa on Allison-vaihteisto, ja Allison ihanasti suosii momua. Tosin tämä poikkeavuus ei ole edes hämmentävintä, sillä Wildtrakin kierrosluvun mittari antaa sekavaa tietoa.

Välillä kierrokset painuvat tyhjäkäynnille, vaikka auto menee pelkällä kerätyllä energialla eteenpäin. Kulutus on jotain nollan ja kahden litran väliltä. Välillä kierrosviisari on yli tonnissa ja kulutus on tasan nolla.

Hämmentävintä on se, että molemmat voivat tapahtua laskiessani alamäkeä vaikkapa 80 kilsaa tunnissa ja nostaessani kaasupolkimen. Onko se poika perhana valikoiva noiden mäkien suhteen?

Olen selvitellyt asiaa Fordin asiakaspalvelun kanssa, ja nyt olen jo saanut selville, että vaihteiston ja moottorin välinen yhteys katkeaa tietyssä kierrosluvussa tai tietyissä kierrosluvuissa. Niin. Vaikka Fordin aspa olikin nyt nopea ja ystävällinen, ja etenkin palveleva vastakohtana aikaisemmalle kokemukselle, ei vastaus ollut maailman perusteellisin.

Toiseksi vaihteiston toiminta on ollut ihan vähän poukkoilevaa. Vaihdot ovat nättejä, mutta minä ja tietsikka emme ole päässeet samoille taajuuksille. Yhdessä mäessä kone tulkitsee kaasupolkimella antamani viestit toisin ja seuraavassa mäessä toisin. Kaasupolkimen asennolla nimenomaan ihminen enää voi vähänkään ohjata automaattia – on ne koneet jo niin paljon itsenäistyneet.

Tosin onneksi vaihteistossa on käsikäytön alue, ja se toimii todella hyvin. Minun halutessani kontrolloida vaihtoja kone kanssa tottelee. Ehkä vaihteiston ohjaimella on vielä sisäänajo meneillään, tai se vielä opettelee minun mieltäni. Ford on nimittäin Rangeriin kehittänyt oppivan vaihteiston. Joku päivä tämä auto vielä kaappaa mieleni.

Saa nähdä, saanko KoeWEDON ensi sunnuntaiksi. Parempi onkin ollut kerätä kunnolla kokemuksia autosta. Joka tapauksessa vastauksen momun & autolootan ongelmaan saan selville niin, että asiat selviävät sitten KoeWEDOSTA.

Näin toimii momentinmuunnin

Momentinmuunnin on automaattivaihteistoon kuuluva osa, ja se on kytkimen paikalla moottorin ja vaihteiston välillä. Momuja ei käytetä manuaalisissa vaihteistoissa, mutta automaattisessa voisi olla esimerkiksi kaksoiskytkin, tai vaihteisto voisi olla constantly variable.

momu-osat-kaikkiNykyaikainen momentinmuunnin koostuu viidestä osasta. Etukansi on pultattu moottorin vauhtipyörään ja pyörii sen mukana. Etukannessa on kiinni takakansi, ja takakannessa on siivekkeet. Takakansikin pyörii moottorin mukana, koska se on kiinni etukannessa.

Etukannen sisällä siitä irrallaan on turbiini. Turbiinissa on siivekkeet. Turbiinin ja etukannen seinän välissä on lukkokytkin.

Viides osa on turbiinin ja takakannen väliin sijoittuva staattori. Se pyörii irrallaan muista momentinmuuntimen osista. Siitä lähtee kiinteä akseli automaattivaihteiston öljypumppuun, ja akselin sisällä on pienempi akseli. Se taas kulkee turbiinista vaihteistoon ja on vaihteiston pääakseli. Toisin sanoen turbiini on lopulta osa, joka pyörittää vaihteistoa.

Momentinmuuntimen hienous onkin nimenomaan ratkaisussa, jolla moottori saadaan pyörittämään turbiinia. Koska moottori jo kiinteästi pyörittää takakantta, pitää siis takakannen ja turbiinin välissä saada voima kulkemaan. Voimaapa kuljettaa öljy, tuo sitkeä ja luikas neste. Kyllä – luikas, ei liukas.

Jo kaksi momentinmuuntimen viidestä osasta saa öljyn siirtämään voimaa ja periaatteessa auton liikkumaan. Kun moottori pyörittää takakantta, sen siivekkeet lennättävät öljyä pyörimisliikkeeseen. Öljy törmää vastapuolella olevan turbiinin siivekkeisiin ja saa turbiinin pyörimään. Samalla turbiinin siivekkeet lennättävät öljyn takaisin kohti takakantta.

EricTheCarGuy on keksinyt, että ilmiön voi havainnollistaa kotona asettamalla kaksi tuuletinta vastakkain. Vaikka vain toisen tuulettimen kytkee virtalähteeseen ja laittaa pyörimään, alkaa toinenkin tuuletin pyöriä.

Tosin toinen tuuletin ei pyöri yhtä nopeasti. Samoin ei pyöri turbiini kovin tehokkaasti eikä yhtä nopeasti kuin takakansi. Se on ongelmallista silloin, kun auto on paikallaan ja sen massa vastustaa liikkeelle lähtemistä. Kuvitelkaa nyt jonkin 2-tonnisen pick-upin saaminen liikkeelle lennättämällä öljyä yhdessä sen voimansiirron kohdassa oleviin siivekkeisiin. Puhumattakaan 25-tonnisesta kuorma-autosta.

momu-staattorin-periaateTästä syystä takakannen ja turbiinin välissä on staattori. Staattorissa on yksisuuntainen kytkin, joka estää staattoria pyörimästä toiseen suuntaan. Tällöin se ei alakaan pyöriä öljyn törmätessä siihen vaan muuttaa öljyn suuntaa. Öljyn palatessa takaisin takakannen siivekkeisiin sen suunta on sama kuin takakannen, ja tällöin öljy pyörittää takakantta yhä voimakkaammin. Vääntö kasvaa, ja auto lähtee liikkeelle.

Toisaalta auton lähdettyä liikkeelle staattori alkaa pyöriä öljyn mukana, jolloin se ei turhaan vastusta öljyn virtausta momussa.

Kun autolla on useita kymmeniä kilometrejä tunnissa nopeutta, momentinmuuntimessa alkaa esiintyä energian katoa. Turbiini ei pyöri yhtä nopeasti kuin moottorin pyörittämä takakansi, ja liikettä muuttuu lämmöksi. Momun ylikuumeneminenkin voisi olla jo uhkana. Tästä syystä etukannen ja turbiinin välissä on lukkokytkin. Öljyn paineen ollessa riittävän korkea se lukitsee kytkimen etukantta vasten. Tällöin sekä etu- ja takakansi että turbiini pyörivät yhtenä kokonaisuutena, jolloin momu on huomattavasti tehokkaampi.

90-lukulaisen opetusvideon piirteitä vahvasti henkivän englanninkielisen videon avulla voi vielä tarkastella momentinmuuntimen sijaintia voimansiirrossa sekä toimintaa:

Lisäksi olen aikaisemmassa kirjoituksessa käsitellyt momentinmuuntimen kestävyyttä, ja Wildtrakin jälkiarviossa kiroan nestekytkimen vaikutusta polttoaineen kulutukseen.

Ylimmäisen kuvan omistaa Markus Schweiss ja kuvaa saa käyttää lisenssin CC BY-SA 3.0 mukaan.

Momentinmuunnin on sitkeä mutta rajansa silläkin

Seuraavassa pick-upissani on automaattivaihteisto. Olen kyllästynyt vaihdekepin ja kytkimen ränkläämiseen. Kuorma-autotkin alkavat yhä enemmän olla automaattisia! Ei siirtymisen työautosta oman auton rattiin pitäisi tuntua hypyltä ajassa taaksepäin.

Automaattisen vaihteiston en myöskään näe mitenkään vaarantavan off-road-ajoa. Itse asiassa se voi jopa mukavoittaa sitä. Ainakin kuormien kuskaamisesta tulee miellyttävämpää. Tietsikka ei myöskään ole yhtä laiska vaihtamaan kuin minä.

Tosin minulle ei kelpaa mikä tahansa automaattivaihteisto, sillä vaihteistossa on oltava momentinmuunnin. Se on kytkimen tilalla moottorin ja vaihteiston välissä oleva osa. Se ei siirrä voimaa kiinteiden osien kautta, sillä väännön välittäjänä on öljy. Neste on oivallinen materiaali välittämään valtavan suuriakin voimia. Niiden voimien suuruutta pikkupojan tavoin hämmästelen isojen työkoneiden ja laitteiden äärellä.

Onneksi uudistuneessa Rangerissa momentinmuunnin on. Jos kyseisen osan sijaan Ford olisi päätynyt esimerkiksi kaksoiskytkimeen, olisi Ford Ranger -suhteeni saattanut horjua. Nyt kun olen katsonut Hämmentävän, oikein Ilmiömäisen Ihmeellisen videon 160-tonnisen höyryjunan vetämisestä Ausseissa Rangerilla, on suhde luotettava kuin Oy Ford Ab:n asiakaspalvelu.

Vaikka Foortti enemmän haluaa pörhennellä EU-pick-upinsa tehoilla, kertoo sen julkaisema video jotain momentinmuuntimen öljyn välittämien voimien suuruudesta. Lisäksi se kertoo momentinmuuntimen ominaisuuksista suhteessa toisiaan koskettaviin metalleihin. Yritäpä tätä kytkimen ja kaasun kanssa. Voisi vähän haista palaneelle.

Kytkimen yksi ongelma nimenomaan on tarve luistattaa sitä ihan normaalissakin ajossa. Kun kuormitusta on lava-autolle ei mitenkään hämmentävä määrä, ja jos maaston muotokin sattuu olemaan ikävä, niin kytkintä on luistatettava oikein kunnolla. Kytkinlevy kuluu, kuluu ja kuluu.

Kun autossa on momentinmuunnin, kuskin tarvitsee vain nostaa jalka jarrulta ja painaa kevyesti kaasua. Öljy alkaa siirtää väännön moottorista pyöriin, eikä mitkään levyt luista toisiaan vasten. Itse asiassa samalla öljy hieman kasvattaa vääntöä – eikä vain hieman, sillä väännöstä voi tulla kaksinkertainen.

Momentinmuuntimellakin on silti rajansa. Eihän se ole mitään ihmeainetta, vaan metallia ja, niin, sitä öljyä.

Ja onhan momentinmuuntimissakin itse asiassa useimmiten kytkin. Kyse on lukkokytkimestä: Kun auton on saanut kunnolla vauhtiin, momentinmuuntimessa alkaa esiintyä energian katoa. Energiaa karkaa lämmöksi sen sijaan, että se liikuttaisi autoa. Lukkokytkin ratkaisee tämän ongelman, sillä se saa momentinmuuntimen yhtenäiseksi osaksi. Siis siihen kuuluvat osat pyörivät yhtä nopeasti toistensa mukana.

Toki lukkokytkin on nimenomaan kytkin, eli siinä on kytkimen heikkoudet. Kytkin voi luistaa, eli se lukitu kunnolla. Se voi luistaa lukittumisen jälkeenkin. Toisaalta kytkin voi jäädä lukittuneeksi. Tällöin vaihde jää niin sanotusti päälle pysäytettäessäkin ja moottori todennäköisesti tukahtuu eli sammuu väkisin.

Staattoripyöräkin on arka osa. Sen tehtävä on käytännössä saada öljyn välittämä vääntö sen verran suureksi, että auton voi saada edes liikkeelle. Kovat kierrokset ja iso auton massa voivat rikkoa staattoripyörän yksisuuntaisen kytkimen, jolloin staattoripyörä ei voi hoitaa tehtäväänsä. Auto ei lähde liikkeelle. Toisaalta staattoripyörä voi hajota niin, että se jää hoitamaan tehtäväänsä, vaikka auto olisi jo hyvässä vauhdissa. Tällöin se lisää vastusta ja aiheuttaa momentinmuuntimen kuumenemista.

Staattoripyörän tai muiden momentinmuuntimeen kuuluvien samankaltaisten osien siivekkeet voivat hajota. Siipien muotoilulla on todella paljon merkitystä öljyn liikuttamisessa järkevällä tavalla. Momentinmuuntimen kotelokin voi oikein kovassa rasituksessa antaa periksi. Yhtä lailla tiivisteet ovat rajallisia osia – samoin kuin itse öljy. Koska sama öljy kiertää niin momentinmuuntisessa kuin vaihteistossa, vahinko pääsee helposti leviämään vaihteistoonkin.

Kaikista vioista seuraa muutoksia automaattisen vaihteiston toiminnassa. Vaihteet saattavat vaihtua oudon korkeissa kierroksissa tai eivät vaihdu ollenkaan. Parhaimmillaan auto ei lähde liikkeelle lainkaan. Vaihteiston ja moottorin ympäriltä voi löytyä öljykatastrofi, ja ajettaessa saattaa kuulua kolinaa tai vihellystä.

Uusien Rangereiden momentinmuuntimet ovat vielä testissä. Auto on tullut vasta 2012, ja kovin monella auto tuskin edes jatkuvasti on vetämässä esimerkiksi yli viiden tonnin massaa. Monet tuskin myöskään huudattavat moottoria tai kiihdyttelevät drag-hengessä, vaikka Limited ja Wildtrak tarjoavatkin 3,2 litraa ja 200 hooveetä.

Normaalissa pick-upin käytössä momentinmuuntimen tulisi pysyä ehjänä. Pitää noudattaa valmistajan ohjeita ja silleen. Höyryveturien vetämiseen Rangereita, eikä muitakaan pick-upeja, ei ole suunniteltu.

Ps. Momentinmuunninta en ole vielä käsitellyt kovin tarkasti, joten palaan asiaan myöhemmin syksyn aikana. Silloin selviää lukkokytkin, staattoripyörä ynnä muut osat.

Kuvan omistaa 天然ガス ja sitä saa käyttää lisenssin CC-BY-3.0 mukaisesti.

Kytkimet ja momentinmuunnin

Kytkimen tehtävä on katkaista voiman kulku moottorista vaihteistoon ja sovittaa moottorin kampiakselin pyörimisnopeus vaihteiston pyörimisnopeuden kanssa. Tällöin vaihteiden vaihtaminen onnistuu ja auto voidaan pysäyttää ja saada liikkeelle ilman nykäyksiä. Kaikkien kytkimien tarkoitus on sama, mutta niiden rakenteissa on eroa. Automaattivaihteisissa autoissa toisaalta ei perinteisesti ole lainkaan kytkintä vaan momentinmuunnin.

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

Yleistä kytkimistä

Tavanomaisesti auton voimansiirto on katkoton, eli myös kytkin on kiinni. Näin on myös vaihteen ollessa vapaalla. Vasta kun kuljettaja painaa kytkinpolkimen pohjaan, irtoaa kytkin ja voimansiirto katkeaa. Jos voimansiirtoa ei voisi katkaista, kulkeutuisi moottorista voimaa auton pyöriin kaikissa tilanteissa. Esimerkiksi jarrutettaessa moottori todennäköisesti lopulta sammuisi.

Ilman kytkintä moottorin kampiakseli pitäisi liittää vaihteistoon suoraan. Kun auto on pysähdyksissä, ei vaihteiston osat pyöri lainkaan mutta kampiakseli pyörii esimerkiksi 800 kierrosta minuutissa. Näin suuri ero pyörimisessä tietäisi varsin nykäisevää lopputulosta, jos kampiakselia ja vaihteistoa alkaisi liittää ilman kytkintä. Kytkin siis tasoittaa pyörimisnopeuksien eron, koska kytkin kytkeytyy kampiakseliin vähitellen.

Kytkintehostin

Mopojen kytkintä käytetään ohjaustangossa olevalla kahvalla. Kuljettaja liikuttaa kahvaa kädellään, ja liike välittyy vaijerilla kytkimeen. Mopon kytkimen kuljettaja siis irrottaa ja kytkee täysin lihastensa voimalla. Tilanne voi olla sama moottoripyörissä, mutta isojen pyörien järjestelmään kuuluu hydraulinen tehostin. Tehostin siis moninkertaistaa kuljettajan käden tuottaman liikkeen, jotta kytkimen käyttäminen vaivattomasti olisi mahdollista.

Myös henkilöautojen ja kevyiden kuorma-autojen kytkimissä on hydraulinen tehostin. Ero kaksipyöräisiin on tosin se, että kuljettaja käyttää kytkintä jalalla. Kytkinpoljinta painettaessa tehostimen pääsylinterin mäntä liikkuu niin, että hydraulinesteen paine tehostimen putkissa kasvaa. Tämä saa kytkinkotelossa olevan työsylinterin liikuttamaan kytkimen holkkia.

Toisessa ääripäässä ovat raskaat ajoneuvot. Niiden kytkimien tehostimet toimivat paineilmalla. Usein itse asiassa kuljettajan tuottamaa voimaa tehostaa hydraulinen järjestelmä, joka taas ohjaa paineilmalla toimivaa tehostinta.

Yksilevykytkin

Tavanomaisin auton kytkin on yksilevykytkin. Se on kiinni moottorin vauhtipyörässä. Vauhtipyörähän pyörii kampiakselin mukana, ja kampiakselin pyörimään ovat saaneet moottorin männät. Tarkalleen ottaen kytkin koostuu kotelosta ja sen sisällä olevista levyistä. Levyjen keskipisteessä on vaihteistoon menevä akseli, joka välittää voiman kytkimestä eteenpäin. Kotelossa on vielä jousi kytkimen irrottamiseksi ja kytkemiseksi.

Alla olevassa kuvassa on kytkin ilman irrottavia osia. Voiman kulkemisen kannalta merkittävintä on se, mitä tapahtuu moottorin vauhtipyörän ja kytkimen yhden levyn, kytkinlevyn, välillä. Kytkinlevy kun on irti vauhtipyörästä, ei voima kulje vaihteistoon.Kytkinlevy irti-kiinniKytkinlevy on kiinteästi kiinni akselissa, joka menee vaihteistoon. Kytkinlevyn pyöriessä pyörii siis vaihteistokin ja voima pääsee kulkemaan eteenpäin. Toisaalta kotelo taas pyörii kiinteästi kampiakselin mukana. Kun kytkinlevy on irti vauhtipyörästä, vauhtipyörä ja kotelo jatkavat pyörimistään, mutta niiden pyöriminen ei vaikuta kytkinlevyyn eikä vaihteistoon menevän akseliin.

Kotelossa on toinenkin levy, ja sen tehtävä on painaa kytkinlevy vauhtipyörää vasten sekä kiskaista levy irti vauhtipyörästä. Kytkinpoljinta painaessaan kuljettaja saa siis painelevyn liikkumaan.Peruskytkimen toimintaVasemmanpuoleisessa kuvassa kytkinlevy on kiinni vauhtipyörässä. Koska vaihteiston akseli pyörii kiinteästi kytkinlevyn mukana, kulkee voima siis vauhtipyörästä vaihteistoon.

Kun kuljettaja painaa kytkinpoljinta, siirtyy holkki kohti vauhtipyörää ja painaa jousta. Jousi taittuu kuperaksi, jolloin sen ulkoreuna siirtää painelevyä vauhtipyörästä poispäin. Tällöin kytkinlevykin irtoaa vauhtipyörästä ja vaihteiston akseli lakkaa pyörimästä vauhtipyörän mukana.

Levyjousen sijaan käytössä voi olla kierrejousia. Tällöin periaate on lähes sama. Jouset eivät kuitenkaan ole yleisiä, koska rakenne on monimutkaisempi ja jousien painaminen vaatii enemmän voimaa.

Monilevykytkin

Tavallisen kytkimen raja tulee siinä vaiheessa vastaan, kun vääntö on niin suuri, että kytkinlevy ei voi välittää voimaa hajoamatta. Esimerkiksi kuorma-autoissa vääntö voi hyvin olla tuhansia newtonmetrejä.

Tästä syystä on kytkimiä, joissa on useita kytkinlevyjä. Suurin vääntö, jonka kytkinlevyt voivat välittää, riippuu kytkinlevyn pintojen lukumäärästä. Mitä enemmän siis on kytkinlevyjä, sitä enemmän on pintoja ja sitä suuremman väännön kytkin voi välittää.

Toisaalta mitä enemmän levyjä on, sitä pienempiä ne voivat olla. Siksi monilevykytkin on hyödyllinen esimerkiksi moottoripyörässä, koska moottoripyörään ei mahdu suurta kytkintä.

Rakenteeltaan monilevykytkin ei sinänsä eroa tavallisesta kytkimestä, mutta levyjä on toki enemmän. Jokaisen levyn välissä on painelevy. Painelevyt voivat liukua yhdystankoa pitkin, kun taas kytkinlevyt voivat liukua vaihteistoon menevää akselia pitkin. Kuljettajan painaessa kytkinpoljinta levyt siis liukuvat tangoilla niin, että ne irtoavat toisistaan. Vastaavasti kuljettajan nostaessa poljinta levyt liukuvat toisiinsa kiinni.

monilevykytkimen rakenneMonilevykytkin on märkä tai kuiva. Märän kytkimen kotelossa on moottorin öljyä. Öljy jäähdyttää kytkintä ja tekee toiminnasta hiljaisempaa. Öljy tosin lisäksi vähentää kitkaa, joten märkä kytkin ei voi välittää yhtä suurta vääntöä kuin kuiva. Näinpä märässä kytkimessä pitäisi olla levyjä enemmän tai niiden olisi oltava suurempia. Vaihtoehtonahan on jättää öljy pois eli tehdä kytkimestä kuiva, mutta tällainen kytkin kuumenee helposti ja on äänekkäämpi.

Kaksoiskytkin

Kaksoiskytkimessä on kaksi kytkintä sisäkkäin. Vaihdetta vaihdettaessa voiman kulku ei täysin katkea missään vaiheessa eikä vääntö pienene merkittävästi. Aiheesta on lisää seuraavassa osassa.

Momentinmuunnin

Momentinmuunnin on täysin erilainen kuin kytkin. Se ei ensinnäkään irrota mitään voimansiirron osia. Toiseksi sen toiminta perustuu öljyyn eikä mekaanisiin osiin. Näinpä auton voi pysäyttää siitä huolimatta, että moottori on käynnissä. Momentinmuuntimia käytetään hyvin paljon automaattivaihteistoissa, vaikka vaihtoehtona on kaksoiskytkin.

Momentinmuunnin välittää sitä enemmän vääntöä, mitä korkeammat kierrokset moottorissa on. Esimerkiksi auton jarruttaminen jarrupoljinta painamalla olisi paljon vaivalloisempaa, jos samaan aikaan kuljettaja nostelisi kaasupolkimella kierroksia vaikkapa 1 700:ään. Toisaalta kun kuljettaja alkaa kiihdyttää, momentinmuunnin jopa 2–3-kertaistaa väännön ja näin tehostaa auton kiihtymistä.

Suurissa nopeuksissa vaihteisto pyörii lähes samaa nopeutta kuin kampiakseli. Koska nopeus ei ole täysin sama, osa energiasta menee hukkaan. Siksi momentinmuuntimessa on usein lukkokytkin, joka kytkeytyy joko kaikissa nopeuksissa tai vain suurissa nopeuksissa.

Muualla 4WETOA-saitilla käsittelen tarkemmin momentinmuuntimen toimintaa sekä sen kestävyyttä.