Teemad:
- General Information
- Ühe- ja kahekordne vähendamine
- Käigukast piki- või põikisuunas
- Hammasrattad ja hammasrattad
- Käigukasti käsitsemine
- Sünkroonimisseade
- Võtke käigukast lahti
- Püsiv võrk
- Libisev võrk
- Ülekandearvud
Üldine informatsioon:
Käigukasti eesmärk on kohandada mootori pöörlemissagedust ja seega ka olemasolevat mootori pöördemomenti ja võimsust erinevatele sõidutingimustele. See võib juhtuda kiirendamisel või aeglustamisel, raske koorma transportimisel, kallakutest üles ja alla sõitmisel ning õhu ja veeretakistuse muutumisel, mis võivad tekkida sõidu ajal. Nendel erinevatel asjaoludel soodsama käigu vahetamine toob enamikul juhtudel kaasa parema kütusekulu ning suurema pöördemomendi ja võimsuse.
Madala käiguga (nt teine) on mootori pöördemoment saadaval rohkem kui kõrgemal (nt neljandal) käigul. Põhjus on selles, et mootori väntvõll teeb teisel käigul rohkem pöördeid ja kiirendab oluliselt kiiremini kui kõrgema käiguga. Seetõttu on suure koormaga, näiteks haagissuvilaga sõites targem mitte liiga kõrge käiguga sõita. Mägedes kindlasti mitte.
Asub mootori ja käigukasti vahel link mis on varustatud siduriketta, survegrupi ja vabastuslaagriga. Siduripedaalile vajutades juhitakse surveplaati kaabli kaudu. Hüdraulilise siduriga liigutatakse vedelik ühest silindrist teise kahe sidurisilindri abil.
Allpool on plokkskeem, kuidas saavutatakse esi-, taga- ja nelikveoga sõit mootorilt ratastele. Selle kohta lisateabe saamiseks vaadake lehte ajami vormid.
Ühe- ja kahekordne vähendamine:
Manuaalkäigukastid jagunevad kahte rühma, nimelt ühe- ja topeltreduktorid. Redutseerimine on teine sõna edastamise kohta. Seega tähendab see tegelikult "ühe- ja kahekordset" edastust. Mida selle all mõeldakse, on näidatud allpool.
Ühekordne vähendamine
Sisend- ja väljundvõllide hammasrattad on omavahel otse ühendatud.
V: sisendvõll (veovõll, mootorist)
B: väljundvõll (peavõll)
Kahekordne vähendamine
Esimene käik on sisse lülitatud; esimese käigu liikumapanevad jõud liiguvad punktist A punktile B ja käigult C punktile D.
Sisendvõlli kaudu rakendatakse käigule A jõud. See käik on otseses ühenduses käikudega B, D ja E. Kuna esimene käik on sisse lülitatud, on sünkronisaator ühendanud väljundvõlli käiguga D (vt siniseid nooli). Käigult B väljuvad liikumapanevad jõud käigukastist väljundvõlli kaudu. Väljundvõll veab diferentsiaali, mis võib asuda käigukastis (esiveolistel autodel) või diferentsiaali saab paigaldada muusse kohta, näiteks tagaveolisele autole. Lisateavet selle kohta selgitatakse sellel lehel hiljem.
V: sisendvõlli käik (veovõll, mootorist)
B, C & E: sekundaarvõlli käigud
D & F: väljundvõlli hammasrattad (peavõll)
Teine käik on sisse lülitatud. Sünkroonimisseade on käigu D küljest lahti ühendatud ja ühendatud käiguga F (vt siniseid nooli). Sel hetkel käik D pöörleb, kuid ei ole väljundvõlliga ühendatud. Käik F on, nii et liikumapanevad jõud liiguvad nüüd punktist A punkti B ja E punktist F.
Kuna käigud C ja E on erinevate mõõtmetega, on ülekandearvud muutunud. See tähendab, et mootori pöörlemiskiirus on langenud pärast haakimist sama sõiduki kiiruse juures.
Käigukast piki- või põikisuunas:
Joonisel on kujutatud tagaveolise auto skeem. Mootoriplokk on paigutatud pikisuunas (pikkuses) ja käigukast on varustatud topeltreduktsiooniga. Viimane käik (diferentsiaal) asub tagateljel ja veab tagarattaid. Just sellist ajamitüüpi kasutab muuhulgas palju ka BMW.
Sellel pildil on esirattaveolise auto skeem. Mootoriplokk on paigutatud risti (laiuse suunas) ja käigukast on varustatud ühe reduktoriga.
Liikuvad jõud sisenevad sisendvõllile (veovõllile) ja kanduvad sisse lülitatud hammasrataste kaudu väljundvõllile. Diferentsiaal on integreeritud käigukasti korpusesse. Seda tüüpi ajamit kasutatakse muuhulgas Volkswagen Golfis ja Ford Focuses (ja muidugi paljudes teistes kaubamärkides!)
Joonisel on esiveolise auto skeem. Nii mootoriplokk kui ka käigukast on paigutatud pikisuunas. Mootoriplokk asub esisilla ees ja käigukast tagatelje taga. Diferentsiaal on paigaldatud veovõllidele. Seda süsteemi kasutatakse muu hulgas vanematel VW Passatil, Skoda Superbil ja Audi A4-l. Uuematel mudelitel on nüüd põikisuunaline mootoriplokk (st olukord allpool).
Hammasrattad ja käigud:
Erinevate ülekandesuurustega on võimalik saavutada erinevaid ülekandearvu. Me nimetame neid ülekandearvusid hammasratasteks. Näiteks kui suurt hammasratast juhib väike käik, võib väike käik teha 3 pööret, samas kui suur käik teeb ringi ainult ühe korra. Ülekande suhe on siis 1:1. Viivitus ja võimsuse kasv on siis 3 korda suuremad. Kui väikesel hammasrattal on 3 hammast, on suurel hammasrattal 20 hammast.
Allpool näete erinevaid käike, mida saab vahetada. Näete, et iga käiguga muutub ülemise võlli parempoolne käik (esmavõll) 2. ja 3. käikude puhul aina väiksemaks. Sekundaarse võlli paremal küljel olev hammasratas muutub suuremaks. See suurendab pidevalt ülekandearvu, mis on teisele käigule ülemineku lõppeesmärk.
Esimene käik:
Liikuv jõud siseneb noolega vasakul asuvale veovõllile. Liikuv jõud kandub otse sekundaarvõlli hammasrattale. Sekundaarne telg on alumine telg. Sekundaarse võlli väikseim käik on ühendatud väljundvõlli eelviimase käiguga. Väljundvõll pöörleb hammasrataste mõõtmete tõttu palju aeglasemalt kui sisendvõll. See on põhjustanud suurima viivituse. Esimesel käigul on suurim aeglustus, nii et paigalt saab kiirendada suure pöördemomendi kasvuga.
Teine käik:
Vasakpoolsed käigud jäävad sisselülitatuks. Liikuv jõud läheb sekundaarvõlli kolmanda käigu kaudu väljundvõlli kolmandale käigule. Väljundvõll pöörleb ikka aeglasemalt kui sisendvõll. Seega on veel viivitus. Aeglustus on nüüd väiksem kui esimese käiguga, nii et samadel mootoripööretel on võimalik saavutada suurem sõiduki kiirus kui esimese käiguga.
Kolmas käik:
Liikuv jõud läbib sekundaarvõlli teise käigu ja väljundvõlli teise käigu. Väljundvõll pöörleb ikka aeglasemalt kui sisendvõll. Aeglustus on nüüd jälle väiksem kui teise käiguga, nii et nüüd saab sama mootoripöörete juures saavutada suurema sõiduki kiiruse kui teise käiguga.
Neljas käik:
Seda nimetatakse otseseks hinnaks. Liikuv jõud läheb sisendvõllilt otse väljundvõllile. Seetõttu kandub mootori pöördemoment 1:1 ratastele. Tegelikult käigukast hetkel ei tööta.
Viiekäigulise käigukasti puhul on neljas käik alati otseveoga. 6-käigulise käigukasti puhul on viies käik aga otseveoga.
Viies käik:
Viiendal käigul on kaks tagumist ketiratast omavahel ühendatud. Sekundaarse võlli suurim hammasratas on ühendatud väljundvõlli väikseima käiguga. Seda nimetatakse "ülekäiguks". Väljundvõll pöörleb nüüd kiiremini kui sisendvõll.
1., 2. ja 3. käigud on aeglustused; sisendvõll pöörleb kiiremini kui väljundvõll. Neljandal käigul pöörleb sisendvõll sama kiiresti kui väljundvõll (prise-direct). See 5. käik on seega tõeline kiirendus, sest sellel käigul on väljundvõll kõigist hammasratastest ainus, mis pöörleb kiiremini kui sisendvõll. Maanteel sõites mootori pöörded langevad. Kui teil on vaja kiirendada, peate sageli lülitama tagasi madalamale käigule.
Tagurpidi:
Tagurpidikäigu valimisel asetatakse sekundaar- ja väljundvõlli hammasrataste vahele lisakäik. Tavaliselt, kui alumine käik pöörleb vastupäeva, pöördub selle vastu paigaldatud ülemine käik päripäeva. Kui asetate parempöörde käigu kõrvale veel ühe käigu, pöördub see uuesti vastupäeva. Seda tehakse tegelikult ka käigukastis. Sisendvõll lihtsalt sõidab tavapärasel viisil ja lisakäik paneb väljundvõlli pöörlema vastupidises suunas.
Järeldus:
Eespool selgitati, et erineva suurusega hammasrataste sidumisel tekib erinev ülekandearv (ehk kiirendus) ja kuidas siis jõuülekanne töötab. Allpool on selgitus, kuidas käikude sisse- ja väljalülitamine kangi kasutamisel toimib.
Käigukasti töö:
Kui käigukangi sisemuses liigutada, liigutatakse trosse või vardaid (olenevalt käigukasti/mehhanismi tüübist), mis käigukasti juurde lähevad.
Alloleval pildil näete, et balladeura võll võib liikuda edasi-tagasi. See ruum on tähistatud roosaga. Baladeuri telg juhib käiguvahetuskahvlit. Käiguhark surub sünkroonrõnga käiguvahetusrõnga abil vastu hammasratast. Järgmisele käigule üleminekul liigub balladeuri võll tagasi, asetades käigukangi neutraalasendisse. Käigu vahetamisel liigutatakse sama käigukahvlit balladeurvõlli poolt vastassuunas, et lülitada teine käik (nt kolmandalt käigult neljandale käigule) või kasutatakse teiste käigukahvlite liigutamiseks erinevat balladeur-võlli.
Käigukastis on mitu balladeur võlli. Iga balladeuri telg saab sisse või välja lülitada kaks käiku. Erinevate balladeuri telgede juhtimine toimub käigukangi liigutamisega vasakule ja paremale. Alloleval pildil on hammasrataste H muster.
Kui juht soovib esimest käiku sisse lülitada, liigutab ta esmalt käigukangi keskelt (N – neutraalasend) vasakule. Käiguvõll haardub esimese ja teise käigu balladeurvõlli hammastega.
Liigutades kangi üles (esimesele käigule), nihutatakse balladeuri telg tahapoole (pildil üleval paremal). Käiguvahetuskahvel ühendab esimese käigu hammasratta sillaga.
Teisele käigule lülitamiseks tuleb hoob allapoole (neutraalsele) nihutada. Käigukahvel katkestab ühenduse silla ja käigu vahel. Liigutades kangi veelgi allapoole, ühendab sama käigukangi kahvel teise käigu teljega; teine käik on nüüd sisse lülitatud. See balladeura sild nihutab seetõttu käigukahvlit esimese ja teise käigu vahel.
Kolmandale käigule lülitamiseks tuleb esmalt telje küljest lahti ühendada teise käigu ketiratas. Selleks tuleb esmalt hoob uuesti ülespoole (neutraalsesse asendisse) liigutada. Seejärel tuleb hoob viia H-mustri keskele. Liigutades kangi vasakult keskele, lülitub sisse kolmanda ja neljanda käigu balladeura telg. Kangi edasi-tagasi lükkamisel liiguvad kolmanda ja neljanda käiguvahetuse kahvlid nende käikude sisselülitamiseks ette- või tahapoole.
Kui lülitate kuni viienda käigu, lükatakse hoob lõpuni paremale. Viienda käigu ja tagurpidi balladeura telg on ühendatud. Viienda käigu valimiseks lükatakse balladeur-telg ettepoole, et käiguvahetushark saaks ühendada ketiratta teljega.
Pildil on lülitusmehhanism. Seda kaabliga töötavat mehhanismi kasutatakse põikisuunalise mootoriplokiga autos. Kuna hoobasid 1 ja 2 liigutatakse trosside tõuke- või tõmbeliikumisel, siis liigutatakse käigukahvleid läbi nn vahetustorni.
Sünkroonimisseade:
Kui sünkroniseerimisseadet ei kasutata, siis käigud ei haakub või hakkavad kiiruse erinevuse tõttu krigisema. Hammasrataste sujuvaks ühendamiseks kasutatakse sünkroonrõngaid. Sünkroniseerimisrõngad tagavad, et võlli ja käigu pöörlemissagedused on sisselülitamisel samad. Kõik käigud (1 kuni 5 või 6) on sünkroniseeritud, sageli välja arvatud tagasikäik. Märkate seda ka seetõttu, et käik tagurpidikäigu sisselülitamisel mõnikord krigiseb. Mõnikord on tagurpidikäigud sünkroniseeritud.
Sisselülitamata hammasrataste hammasrattad pöörlevad vabalt ümber väljundvõlli. Seetõttu tähendab käigu sisselülitamine vabalt pöörleva käigu ühendamist väljundvõlliga. Kui käik on sisse lülitatud, peab väljundvõlli kiirus vastama lülitatava käigu kiirusele. Sünkroniseerimisrõngas on väljundvõlliga ühendatud võtmeavade abil ja seetõttu pöörleb see väljundvõlliga samal kiirusel. Sisselülitamist vajav käik on erineva kiirusega kui väljundvõllil, seega ka teistsugune kiirus kui sünkroosil. Kuna käiguvahetuskahvel liigub, võtab see sünkroniseerimise endaga kaasa ja sünkroonrõnga kooniline osa surutakse vastu käigukasti sisemist koonuspinda. Mõlema osa koonilised osad surutakse üksteise vastu, võrdsustades hõõrdumise kooniliste pindade vahel. Kui kahe käigu vahel enam kiirusevahet ei ole, saab käiguvahetushülsi läbi suruda nii, et hambad libisevad üksteise sisse ja käik lülitub seetõttu sisse ilma krigisemata. Sünkronisaator ei tööta mitte ainult käikude sisselülitamisel, vaid ka käikude vahetamisel ja allakäigul.
See on väga halb, kui sünkroniseerimisrõngad vahetavad väga kiiresti käike, nii et vajutada kangi väga tugevalt käigu sisse. Sünkroonimisel ei ole siis aega sünkroonimiseks. Seetõttu on kõige parem vajutada hooba käiguvahetuse ajal õrnalt vastu takistust ja vajutada ainult seni, kuni see peaaegu automaatselt käigu sisse lülitub.
Sünkroonrõngas on kuluv osa. Käiguvahetuse ajal tekib hõõrdumine, mistõttu osa aja jooksul kulub. Tavakasutusel võib sünkroonrõngas auto eluiga kesta, kuid ebaõige kasutamise või sportliku käiguvahetuse korral kuluvad sünkroonrõngad enneaegselt. Sünkroniseerimisrõnga ja hammasratta vaheline kaugus (3) alloleval pildil väheneb. Selle põhjuseks on asjaolu, et sünkroniseerimisrõngas kulub liidesel, kus see hammasratast puudutab. Seda osa tähistab kaugus 1.
Kui käigukast on lahti võetud, saab sünkroonrõngaste kulumist kontrollida. Sünkroonrõnga ja ketiratta vahelist kaugust saab mõõta kaliibriga. Käik ei tohiks olla sisse lülitatud. Kui sünkroniseerimisrõngas kulub, väheneb sünkroniseerimisrõnga ja hammasratta vaheline kaugus.
Auto või käigukasti tootja kirjeldab töökoja dokumentatsioonis, milline on sünkroonrõnga kulumispiir. Kui mõõdetud väärtus on väiksem kui töökoja dokumentatsioonis märgitud maksimaalne kulumisväärtus, tuleb see välja vahetada.
Käigukasti demonteerimine:
Selles jaotises kirjeldatakse, kuidas käigukasti lahti võtta. See võib anda hea pildi sellest, kuidas käigukasti sisemus tegelikult välja näeb ja kuidas saab käigukasti osi vahetada. See puudutab tagaveolise auto käigukasti, kus mootor on paigutatud pikisuunas.
Näidatud käigukasti tagaosast saab eemaldada mitmeid polte. Seejärel saab tagaosa maha libistada. Loomulikult tuleb enne osade lahtivõtmist käigukasti õli välja lasta.
Sisustus koos telgede ja hammasratastega on kinnitatud tagaküljele. Täielik sisemus tuleb lahtivõtmisel käigukasti korpusest välja.
Sekundaarse võlli laager on näha seespool (paremal pool ava, millest primaarvõll monteerimisel läbib).
Veovõlli ava vasakul küljel on näha viis auku. Need viis auku sisaldavad balladeuri telgede nelja otsa.
Pildil on veovõll, käigud ja balladeur võllid koos käiguvahetuskahvlitega. Käigu vahetamisel vastav balladeuri võll pöörleb ja liigub, nii et käigukahvel kasutab käigu sisselülitamiseks käigu sünkroonrõngast.
Pärast seda, kui klambriga tihvtid või kruvid, mis ühendavad käiguvahetuskahvleid balladeuri telgedega, on eemaldatud, saab balladerteljed välja libistada. See põhjustab käiguvahetuskahvlite lahtituleku. Käigukahvlid saab telgedelt maha libistada.
Alloleval pildil on näha, kuidas käigud välja näevad. Kui hammasrattaid või sünkroonrõngaid on vaja vahetada, tuleb võllid käigukasti korpuse teisest küljest eemaldada. Hammasrattad ja sünkronisaator tuleb võllidelt maha suruda. Seejärel tuleb uued osad teljele tagasi suruda.
Et kontrollida, kas sünkroniseerimisrõngad on ikka korras, tuleb mõõta ketiratta ja sünkroonrõnga vaheline kaugus. Kui kaugus on suurem kui tootja määratud maksimaalne väärtus, on sünkroniseerimisrõngas kulunud. Sünkroonimisrõngas tuleb välja vahetada. Mõõtmist on kirjeldatud selle lehe jaotises "Sünkroonimisseade".
Püsiv võrk:
Constant Mesh käigukastiga on hammasrattad "pidevalt" omavahel ühendatud. Hammasrattad on paigaldatud väljundvõllile ja on omavahel ühendatud käiguvahetushülsside ja koermuhvide abil. Ülaltoodud selgitus käsitleb alati Constant Mesh käigukasti.
Alloleval pildil lülitub parem käiguvahetushülss esimese käigu sisselülitamiseks paremale ja teise käigu sisselülitamiseks vasakule.
Libisev võrk:
Need on ingliskeelsed sõnad 'sliding' ja 'interlocking' jaoks. Seda tüüpi käigukasti puhul vahetatakse käike konkreetse käigu valimiseks. Seda kasutatakse praegugi tagurpidikäikudes, kuid mitte kunagi enam kaasaegsetes käigukastides, nii et me ei lähe sellesse liiga kaugele. Hambad on sirged, otstes kaldus. Seda tüüpi käigukasti puhul kuulete käikude vahetamisel alati kriuksumist, sest see pole loomulikult sünkroniseeritud.
Käiguarvud:
Käigukasti ülekandearvud peavad olema täpselt välja arvutatud ja konstrueeritud. Alloleval pildil on näha sõiduki kiirus X-teljel ja jõud, mis mõjub ratastele Y-teljel. On näha, et 1. käigul on ratastel suur jõud, kuid see peatub sõiduki madalal kiirusel. Igal käigul on pärast seda vähem jõudu ratastele ja suurem kiirusvahemik.
Klõpsake siin, et minna ülekandearvude lehele, kus kõik ülekandearvud arvutatakse geomeetrilise jada ja korrigeeritud geomeetrilise jada (Jante jada) kaudu K-teguriga.
Seejärel saab iga käigukasti jaoks arvutada ka sõiduki maksimaalse kiiruse.
