Momentinmuuntimen rikkoontumisen voi havaita ennakolta – tarkkaile näitä kuutta oiretta
Momentinmuunnin on voimansiirron nöyrä palvelija, joka kestää yleensä yhtä kauan kuin kone – eikä tarvitse huoltoa eikä hoivaa. Joskus sekin voi vikaantua, ja silloin asiaan on parasta reagoida mahdollisimman nopeasti.
Tämä on kurottajan vaihteiston momentinmuunnin, josta on ensimmäiseksi särkynyt staattorin vapaakytkin. Sen seurauksena vapaakytkimessä olevat parikymmentä teräsrullaa ovat lähteneet vaeltamaan muuntimen pyörien siivikoissa. Tässä muuntimessa sekä pumppupyörän että turbiinipyörän siivet ovat taivutettu pellistä. Staattori on alumiinivalua ja se on menettänyt materiaalistaan noin kolmanneksen. Syntynyt metallijauho päätyi koneen hydrauliikkaan aiheuttaen sinne lukuisia vaurioita. Kuva: Jussi Laukkanen
Momentinmuunnin toimii normaalisti täysin äänettömästi ja eleettömästi, eikä sen toimintaan tule kiinnitettyä huomiota silloin kun kaikki on kunnossa. Valitettavasti momentinmuunnin ei myöskään vikaantuessaan anna kovin helposti havaittavia merkkejä, ennen kuin on liian myöhäistä ja liikkuminen loppuu.
Mikä on momentinmuunnin?
Momentinmuunninta kutsutaan usein turbiiniksi johtuen siihen olennaisena osana kuuluvasta turbiinipyörästä. Momentinmuuntimen pääosat ovat: pumppupyörä, turbiinipyörä ja staattoripyörä. Turbiinikytkin ei ole sama asia kuin momentinmuunnin, sillä turbiinikytkimestä puuttuu staattoripyörä, mikä mahdollistaisi vääntömomentin kasvattamisen. Turbiinikytkimen virallisempi nimitys on nykyisin nestekytkin.
Joitain ennusmerkkejä tulevasta tavallisesti ilmenee ja ne myös on mahdollista havaita, kunhan asennoituu tarkkailemaan voimansiirrosta tulevia heikkojakin merkkejä, ja muistissa on selvä kuva siitä, millainen voimansiirron toiminta on ollut normaalisti.
Oireista ei pysty päättelemään, kuinka pitkään momentinmuuntimen avulla pystyy liikkumaan. Voi kestää viikkoja tai jopa kuukausia ennen kuin momentinmuunnin lakkaa kokonaan toimimasta.
Kaikki momentinmuuntimen vikaan viittaavat merkit on syytä ottaa vakavasti. Lopettamalla autolla tai koneella ajamisen mahdollisimman pikaisesti, voi vielä välttyä vaihteiston täyskorjaukselta ja säästää merkittävän määrän rahaa.
Ensimmäisiä tärkeitä merkkejä momentinmuuntimen viasta ovat voimansiirron kasvanut luisto, öljyn kuumeneminen, eräät poikkeukselliset äänet, erilaiset tärinät ja metallihiukkasten ilmaantuminen vaihteistoöljyn joukkoon.
Momentinmuunnin (A) voidaan kiinnittää moottorin kampiakselin päähän kahdella tapaa. Pienemmissä vaihteistoissa kiinnitys tapahtuu vetolevyn välityksellä suoraan kampiakseliin, jolloin starttikehä on joko vetolevyssä tai momentinmuuntimen ulkoreunassa. Tässä tapauksessa momentinmuunnin toimii moottorin vauhtipyöränä. Raskaammissa vaihteistoissa moottorissa on vahtipyörä ja vetolevy tulee vauhtipyörän ja momentinmuuntimen väliin. Momentinmuunnin koostuu kolmesta pääosasta. Pumppupyörä (1) on osa muuntimen kuorta ja se pyörii moottorin mukana. Pumppupyörän siivet työntävät öljyä kohti turbiinipyörää (3) ja öljy siirtyy liike-energian pakottaman turbiinipyörän soliin. Pumppupyörästä voimakkaasti turbiinipyörää vasten piiskautuva öljy pakottaa turbiinipyörän liikkeelle. Turbiinipyörästä öljy virtaa solien kautta staattoripyörän (2) siipiin, joiden tehtävänä on ohjata öljy virtausteknisesti oikeassa suunnassa takaisin pumppupyörän soliin. Tässä järjestelyssä syntyy vääntömomentti kahdessa kohtaa. Turbiinipyörää vasten piiskautuva öljy aiheuttaa siihen momentin. Samoin staattoripyörään virtaava öljy aiheuttaa myös siihen kohdistuvan momentin, joka on sitä suurempi, mitä suurempi on pumppupyörän ja turbiinipyörän nopeusero. Pumppupyörällä eli käyttävällä puolella on vakiomomentti, joka on riippuvainen moottorista. Kokonaismomentti käytetylle puolelle on pumppupyörän ja johtopyörän aiheuttamien momenttien summa ja se kasvaa silloin, kun turbiinipyörä pyörii mahdollisimman hitaasti. Tätä ilmiötä nimitetään momentin muuntamiseksi. Turbiinipyörä siirtää liikkeen vaihteiston sisäänmenoakselille. Pyörintänopeuden kasvaessa pakottaa pumppupyörästä tuleva öljyvirtaus lopulta turbiinipyörän pyörimään yhtä suurella nopeudella. Tässä vaiheessa staattoripyörä ei enää aiheuta momenttia ja vaihteiston sisäänmenoakselilla on sama momentti kuin kampiakselilla. Kuva: Valmistaja
Voimansiirrosta lähtevät poikkeukselliset äänet
Vaihteistokorjaamoilla työskentelevät töiden vastaanottajat ovat varmasti lukemattomia kertoja kuulleet asiakkaan kertovan, kuinka ennen täydellistä hajoamista voimansiirrosta kuului jonkin aikaan viheltävä ääni, joka tuntui nousevan ja laskevan moottorin kierrosluvun mukaan.
Toisinaan on saatettu kertoa äänen olleen eräänlaista siritystä tai rasahtelua. Riippumatta äänen laadusta, se on kuitenkin yleensä aina ollut jollain tapaa yhteydessä moottorin kierroslukuun.
Kuvatunlaisille äänille on hyvin looginen syy, joka selviää, kun katselee momentinmuuntimen rakennekuvaa. Muunnin koostuu siipipyöristä, joissa siipiä on suuri määrä. Siipipyörien välissä on hyvin vähän tilaa – puhutaan millin osista tai enintään millin suuruusluokasta.
Kun siipipyörien väliin pääsee jokin metallipalanen, seurauksena on tavallisesti se, että palanen koskettaa liikkeessä olevan siipipyörän siipiin. On helppo kuvitella, että tuloksena on varsin riipivä ääni.
Monissa momentinmuunninrakenteissa siivet on tehty pellistä ja kiinnitetty hakasilla pellistä prässättyyn runko-osaan. Näissä momentinmuuntimissa riskinä on yksittäisen siiven osittainen irtoaminen paikoiltaan, jolloin siipi pystyy koskettamaan vastakkaisen pyörän siipiin.
Tuloksena on tässäkin tapauksessa ylimääräistä ääntä. Valitettavasti momentinmuuntimen öljy vaimentaa ääntä tehokkaasti. Kun lisäksi autojen sisätilat ja koneiden ohjaamot ovat nykyisin hyvin äänieristettyjä, jää muuntimen alkava vaurio hyvin helposti kokonaan huomaamatta.
Staattorin loppuun kulunut vapaakytkin aiheuttaa joskus kevyen visertävän äänen moottorin lähtiessä pyörimään. Huonon öljypumpun tuottamat ilmakuplat saattavat samassa tilanteessa tuottaa korvin kuultaa ääntä.
Tehon puute ja lisääntynyt luisto
Siipipyörien väliin joutunut irtonainen kappale vahingoittaa nopeasti siipien kärkiä. Pellistä tehdyt siivet tavallisesti taipuvat kärjistään kappaleen iskeytyessä niihin. Alumiinisissa siipipyörissä siipien kärjet sen sijaan kuluvat toistuvien iskujen seurauksena lyhyemmiksi.
Kummassakin tapauksessa siipien vaurioituminen aiheuttaa siipipyörien keskinäisen välin kasvamisen, mikä huonontaa muuntimen hyötysuhdetta ja nostaa sen kytkeytymiskierrosluvun ylemmäs. Käytännössä muuntimen ulostulokierrosnopeus jää koko ajan selvästi alhaisemmaksi kuin moottorin kierrosnopeus. Liikkeellelähdöissä tarvitaan entistä enemmän kierroksia, että muunnin ottaa kiinni ja alkaa siirtää voimaa.
Siipien kärkien muoto on erityisen tärkeä tekijä muuntimen toiminnan kannalta. Varsinkin peltisten siipien taipuminen niiden saadessa iskuja johtaa muuntimen öljyvirtausten pahaan vääristymiseen, mikä aiheuttaa vaikutelman, ettei muunnin tunnu oikein saavan otetta.
Monet korjaamoasiakkaat ovat kuvailleet, että heidän koneensa tai ajoneuvonsa on muuttunut äärimmäisen laiskaksi. Staattorin vapaakytkimen rikkoontuminen tuntuu vastaavalla tavalla stall speedin nousuna ja laiskuutena.
Nykyaikainen momentinmuunnin on rakennettu hyötysuhteeltaan mahdollisimman taloudelliseksi. Tässä auttaa huomattavasti niin sanottu lockup-kytkin (1), jolla muunnin lukitaan kiinteäksi tasaisessa ajossa. Kytkentä tapahtuu nestepaineella. Kytkinkotelon rungossa on muunninta syöttävä öljypumppu (2). Muunnin on rakennettu tässä tapauksessa toimimaan yhdessä tavanomaisen kuivan kytkimen (3) ja manuaalivaihteiston kanssa. (ZF) Kuva: Jussi Laukkanen
Vaihteiston öljy kuumenee herkästi
Edellä kuvatut asiat aiheuttavat tehon hukkaantumista ja hukkateho voimansiirrossa tunnetusti muuttuu lämmöksi. Vaurioitunut momentinmuunnin pyrkii kuumentamaan öljyä varsinkin silloin, kun muuntimen pitää välittää suurin vääntö.
Jos ajo muodostuu toistuvista pysähdyksistä ja liikkeelle lähdöistä tai voimakkaasta vedätyksestä raskasta kuormaa vasten, nousee öljyn lämpötila nopeasti hyvin korkeaksi. Työkoneessa lämmön merkkivalo syttyy, mikäli sellainen koneeseen kuuluu. Autoissa varotusvaloa ei tavallisesi ole, mutta niissä ylikuumentuminen paljastuu joko öljyn värin muuttumisena tai siihen tulleena erikoisena tuoksuna.
Öljyn kuumeneminen on aina vakava ongelma, oli syy mikä tahansa. Ajamista ei pidä jatkaa. Liian kauan jatkunut korkea kuumuus johtaa vaihteistossa olevan öljyn kemialliseen muuntumiseen, jonka ikävin seuraus on vaikeasti poistettavan hartsimaisen kerroksen syntyminen vaihteiston kaikkien osien pinnoille.
Öljytilasta löytyy metallijauhoa
Ensimmäinen merkki, josta momentinmuuntimen ongelma on havaittu, on joskus ollut öljyn vaihdon yhteydessä löytynyt metallijauho. Sen ilmaantuminen vauriotilanteessa on loogista, sillä vaurioituneista siivistä irtoaa nopeasti suuri määrä metallia.
Jos öljytilassa havaittu metalli on alumiinia, voidaan sen olettaa suurella todennäköisyydellä tulleen muuntimesta. Kaikissa muuntimissa staattoripyörä on alumiinia, joka vaurion sattuessa usein on alumiinijauhon lähde. Niissä muuntimissa, joissa alumiinia on käytetty myös pumppu- ja turbiinipyörässä, alumiinia lähtee myös näiden siivistä.
Lukollinen muunnin tuottaa hajotessaan öljyyn hienojakoista kitkamateriaalista syntynyttä pölyä. Se on väriltään mustaa ja karkeudeltaan grillimausteen kaltaista tai hyvin hienojakoista pölyn kaltaista, jolloin se muodostaa joskus öljytilan pohjalle liejumaisen kerroksen.
Kitkamateriaalin löytyminen on monimutkaisempi asia eikä osoita suoraan, että muuntimessa olisi vikaa. Samanlaista kitkamateriaalista johtuvaa pölyä syntyy minkä tahansa vaihteistossa olevan monilevykytkimen tai jarrupannan menettäessä kitkapintansa.
Tavanomainen työkoneen hydraulinen momentinmuunnin koostuu vajaasta 20 erillisestä komponentista (ruuveja ja niiden lukitusosia ei lasketa mukaan, eikä muunnin sisällä sen lukitsemisen mahdollistavaa kytkintä). Kuvassa näkyvät osat ovat seuraavat: 1. Vetolevy, 2. Muuntimen päätykuoren napa ja turbiinipyörää tukeva laakerihela, 3. Muuntimen päätykuori, 4. Päittäislaakeri, 5. Turbiinipyörä, 6. Päittäislaakerin vastinlevy, 7. Päittäislaakeri, 8. staattoripyörä ja sen vapaakytkin, 9. Kuoren tiivisterengas, 10. Pumppupyörä ja kuoren puolisko, 11. Pumppupyörää ja muuntimen kuorta tukeva kuulalaakeri, 12. Vaihteiston öljypumppua pyörittävä hammasratas. Sen sekä vaihteiston kuoren kautta välittyy moottorin pyörintäliike öljyä momentinmuuntimelle syöttävälle pumpulle. Varsinainen konetta liikuttava voima vaihteistoon menee akselia (ei näy kuvassa) pitkin, akseli kiinnittyy spooriliitoksella turbiinipyörään. Sen päällä on putkimainen akseli, joka pitelee staattoripyörää. Kuva: Valmistaja
Moottorin kierrosluvusta riippuva tärinä
Muuntimessa tapahtunut laakerivaurio tai jonkin siipipyörän epäkeskinen vaurio saattaa ilmetä lievänä täristyksenä. Tavallisesti tärinä riippuu jollain tavoin moottorin kierrosnopeudesta.
Hyvä keino arvioida tärinän lähdettä on tunnustella, onko se yhteydessä auton tai koneen liikkumiseen. Jos tärinä esiintyy seisahduksissa ollessa moottoria kierrättämällä, se mitä toden näköisemmin liittyy moottoriin tai siihen liitettyihin pyöriviin osiin kuten momentinmuuntimeen.
Suoraan moottorin kierrosnopeudesta riippuva naputus tai korkeampi tikittävä ääni saattavat olla seurausta momentinmuuntimen vetolevyssä olevasta halkeamasta. Se on tavallinen vika monissa vetolevyrakenteissa, kun tunteja on kertynyt riittävästi. Myös löystymään päässyt muuntimen vetolevyyn kiinnittävä pultti saa joskus aikaan naputtavan äänen.
Miksi momentinmuunnin hajoaa?
Momentinmuuntimelle vaarallisia asioita ovat likainen öljy ja epätasaisesti käyvä dieselmoottori. Epätasainen käynti tarkoittaa tässä tapauksessa esimerkiksi viallisesta ruiskutussuuttimesta, pumppuelementistä, nokasta tai venttiilistä tai väärästä ajoituksesta johtuvaa moottorin jokaisella kierroksella toistuvaa pientä nopeuden muutosta, joka rasittaa ajan oloon momentinmuuntimen rakennetta. Tämä vaiva koskee lähinnä niitä moottoreita, joissa momentinmuunnin hoitaa vauhtipyörän tehtävää ja momentinmuuntimen peltiset siivet on suhteellisen heikosti kiinnitetty, jolloin ne pääsevät värähtelemään.
Likainen öljy on vahingollista lähinnä muuntimen laakereille sekä staattorin vapaakytkimelle. Osa liasta pyrkii myös kertymään staattorin ja turbiinin siipiin, mikä ei ole eduksi, jos siipien rakenne on muutoinkin heikko. Välittömiä ongelmia ei likaisen öljyn takia ole odotettavissa, mutta käyttöikä lyhenee hyvin varmasti.
Momentinmuunnin saattaa lakata toimimasta myös sen vuoksi, ettei se täyty riittävässä määrin öljyllä. Syynä voi olla muunninta syöttävän öljypumpun rikkoontuminen tai joissain tapauksissa myös vaihteistossa olevan öljynsuodattimen tukkeutuminen voi aiheuttaa öljyn saannin loppumisen.
Öljyn vähyys muuntimessa voi aiheuttaa lähes kaikkia edellä kuvattuja oireita. Tavallisesti öljyn puutteesta tai öljyn paineen alhaisuudesta seuraa lisäksi vaihtamisen häiriöitä, kun vaihteiston monilevykytkimet eivät saavuta riittävää painetta ja jäävät luistamaan.
Tärkeimmät momentinmuuntimen ikää pidentävät toimet ovat: moottorin polttoaineenruiskutuslaitteiston kunnosta huolehtiminen, moottorin muun toimintakunnon ylläpito, vaihteiston riittävän usein tapahtuva öljynvaihto, suodattimien vaihtaminen. Lisäksi on muistettava kylmänä vuodenaikana, että koneen voimansiirron on annettava lämmetä hitaasti ja riittävästi ennen täyttä kuormitusta.
