Kumpi on parempi: hammasketju vai hammashihna?

Nykyaikaisissa moottoreissa ajoitusmekanismi sijaitsee sylinterin päässä, joten siinä oleva nokka-akseli (tai nokka-akselit) pyörittää ketjua tai jakohihnaa. Kummankin vaihtoehdon eduista on kiistelty jo pitkään. Tarkastelemme “ketju”-moottoria suosivien argumentteja, jakohihnan hyviä ja huonoja puolia sekä näiden ajoitusasemien huollon erityispiirteitä.

Moottorin ajoitusvaihteiden tyypit

Polttomoottorissa ajoitusmekanismi vastaa sylintereissä olevien mäntien liikkeen synkronoinnista imu- ja pakoventtiilien avautumisen ja sulkeutumisen kanssa – vain tällä tavoin moottorin oikeat taktiikat ovat mahdollisia. Ajoituslaite pyörittää nokka-akselia, joka puolestaan ohjaa venttiileitä.

Aiemmin nokka-akseli oli usein sijoitettu sylinterilohkoon ja yhdistetty kampiakseliin hammaspyöräparin avulla. Tällainen voimansiirto on mahdollisimman luotettava, vaikka sillä on myös joitakin haittoja. Valtaosassa nykyaikaisia autoja käytetään kuitenkin ketju- tai hihnakäyttöistä ajoitusta. Ja joskus – niiden yhdistelmää. Tällöin yksi nokka-akseli saa käyttövoimansa kampiakselilta hihnalla ja toinen siitä, mutta lyhyellä ketjulla.

Ne toimivat samalla tavalla, mutta hihna siirtää voimaa “kumihampaiden” kosketuksen ansiosta ja ketju – metallilenkkien ansiosta. Jokaisella vaihtoehdolla on omat hyvät ja huonot puolensa sekä toiminnan vivahteet, joista on tärkeää tietää. Samalla on mahdotonta sanoa yksiselitteisesti, mikä on parempi, ketju vai hihna.

Hihnan avulla tapahtuvan ajoitusajon hyvät ja huonot puolet

Hihnakäyttöinen ajoitus edellyttää erityisen hammashihnan käyttöä. Juuri hänen sisäpinnalla olevat hampaansa välittävät vääntömomenttia ja synkronoivat samanaikaisesti nokka- ja kampiakselin pyörimisen.

Nykyaikaiset ajoitushihnat ovat melko monimutkainen monikerrosrakenne, jonka työpinnan “kuvio” on tarkkaan harkittu. Hampaiden profiili on yleensä puolisuunnikkaan muotoinen, harvemmin puoliympyrän muotoinen. Hihnan pohjana on lasikuidusta, metallista tai tekstiililangoista koostuva vahvikekerros, joka ei anna hihnan venyä. Päällä ne on päällystetty kumilla, joka antaa hihnalle joustavuutta. Hampaiden ulkopinta on yleensä toinen vahvistava kerros, joka on kyllästetty grafiittiseoksella, joka vähentää kulumista ja kitkaa.

Hammashihna voi lisäksi käyttää muita moottorin lisälaitteita – useimmiten pumppua. Hihnan mitat ja materiaali sekä sen hampaiden lukumäärä ja koko lasketaan huolellisesti insinöörien toimesta tiettyä moottoria varten, joten näillä osilla on oma luettelonumeronsa ja ne valitaan tiettyä automallia varten.

Jotta voimansiirto toimisi oikein, hihnan on oltava kunnolla kireällä. Liiallinen kireys on yhtä haitallista kuin riittämätön kireys. Erityinen rulla, joka koskettaa hihnan ulkopintaa, on vastuussa optimaalisen kireyden ylläpitämisestä. Sitä täydennetään mekaanisilla ja automaattisilla kiristyslaitteilla, ja hänen lisäkseen hihnavaihteen ajoituksessa voi olla mukana ohitusrulla. Se asennetaan yleensä mahdollisimman suoralle hihnan osuudelle, jotta sen värähtelyjä voidaan vaimentaa ja samalla pitää se kiinni kiristimessä.

Hihnan ajoituksen tärkeimmäksi eduksi voidaan kutsua tällaisen ratkaisun suhteellista budjettiluonnetta, sillä uusi hihna ja sen vaihtoon liittyvät työt ovat liian kalliita. On kuitenkin tärkeää ymmärtää, että yleensä ajoitushihnassa ei vaihdeta vain hihnaa – sen kanssa asennetaan myös uudet rullat ja kiristin. Joskus, jos käyttöoppaassa niin määrätään, voi olla tarpeen vaihtaa myös muita osia, joiden kanssa jakohihna toimii.

Mitä resurssiin tulee, valmistaja laskee sen ja se vaihtelee yleensä 40-150 tuhannen kilometrin ajokilometrin välillä. Uusimmissa moottorimalleissa ennen vaihtoa kuluva ajokilometrimäärä voi olla jopa suurempi. Uutta hammashihnaa valittaessa on kiinnitettävä huomiota sen säilyvyysaikaan, joka on keskimäärin viisi vuotta julkaisupäivästä – nämä tiedot on luettava pakkauksesta ennen ostamista.

Rakenteellisesti hammashihnan veto sijaitsee moottorin ulkopuolella – joten sen ainoa suoja tiepölyltä, sateelta ja lämpötilan vaihteluilta on parhaimmillaan koristeellinen muovinen moottorin suojus. Kuitenkin paljon vaarallisempaa hihnan “sisäisille” epäpuhtauksille – ennen kaikkea öljyn vuotaminen ulos kuluneiden öljytiivisteiden kautta. Kaikki tämä ei pidennä hihnan käyttöikää, mutta jonkinlainen korvaus tästä on mahdollisuus sen silmämääräiseen tarkastukseen.

Se on välttämätöntä, koska katkenneen hammashihnan seuraukset voivat olla katastrofaaliset. Rikkoutunut hihna aiheuttaa nokka-akselin pysähtymisen lähes välittömästi, jolloin osa imu- tai pakoventtiileistä jää auki, kun männät vielä liikkuvat niitä kohti. Tällainen kosketus voi vaurioittaa tai rikkoa venttiilit, ja pahimmassa tapauksessa männät ja sylinterit kärsivät. Korjaus maksaa vaikuttavan summan, ja koska hihna ei useinkaan varoita katkoksen läheisyydestä, on tärkeää huoltaa ajoitusmekanismi säännöllisesti eikä säästää varaosissa.

Ajoitushihnan edut:

• Hihnan ja sen vaihtoon liittyvien töiden alhaiset kustannukset;
• mahdollisuus visuaaliseen valvontaan käytön aikana;
• hiljainen toiminta.

Tahtihihnan hyödyt:

• ei korkea suhteessa ketjuresurssiin;
• altis lisääntyneelle kulumiselle ulkoisten tekijöiden vuoksi;
• vakava moottorin rikkoutuminen hihnan rikkoutuessa.

Ketjuajoituksen hyvät ja huonot puolet

Tämä moottorin ajoitusajon muunnos on periaatteessa sama kuin hihna, mutta kampiakseli ja nokka-akseli on yhdistetty toisiinsa teräketjulla. Nykyaikaisissa voimayksiköissä käytetään pääasiassa levyrullaketjuja, useimmiten yksirivisiä, vaikka on myös kaksirivisiä ketjuja. On olemassa myös levyketjuja.

Myös ajoitusketjut valitaan insinöörien toimesta tiettyä moottoria varten, ja niillä on oma luettelonumeronsa, johon on keskityttävä huollon ja korjauksen yhteydessä. Moottorissa oleva ketju istuu öljykylvyssä ja kulkee siinä. Kuten hihnassa, myös tässä mallissa on kiristimet, ja siinä on myös rauhoitin, joka vastaa toiminnan aikana syntyvien tärinöiden vaimentamisesta. Hihnan ajoitusajossa tämän tehtävän hoitaa ohitusrulla.

Kun kysytään, kumpi on luotettavampi, ketju vai hammashihna, ketju on yleensä etulyöntiasemassa. Usein autonvalmistajat eivät edes määrittele sen resurssia erikseen, mikä viittaa siihen, että ketjuveto on suunniteltu koko auton käyttöiäksi. Käytäntö kuitenkin osoittaa, että monissa moottoreissa ketju (yksirivinen) on vaihdettava keskimäärin 150 000 kilometrin ajokilometrin kohdalla. Kaksirivisissä ketjuissa on suurempi resurssi, mutta ne ovat nykyään harvinaisia lisääntyneen pyörimisvastuksen vuoksi.

Luonnollisesti korjaus maksaa enemmän kuin hihnan tapauksessa, mutta tämä on hinta suuremmasta resurssista ja luotettavuudesta. Tämä ei johdu vähiten siitä, että ajoitusketju on eristetty kaikista ulkoisista tekijöistä – jos et säästä moottoriöljyä ja vaihda sitä säännöllisesti, ei pitäisi olla ongelmia. Lisäksi voimansiirto “ilmoittaa” ketjun kulumisesta melulla moottorin käydessä, epävakaalla kierrosluvulla ja luultavasti jopa kojelaudan valvontavaloilla – koska ketju on ensin vedetty ulos, ja tämän vuoksi ajoituksen vaiheet ovat siirtyneet.

Jopa venyneen ajoitusketjun hypättyjen lenkkien kuluminen ei kuitenkaan pysäytä autoa, vaan antaa vain signaalin, jota ei pidä jättää huomiotta – moottori on pysäytettävä ja auto on hinattava huoltoon. Jos kuitenkin onnistut tuomaan asian ketjurikkoon – se on äärimmäisen harvinaista, mutta sitä tapahtuu – moottori tuskin selviää. Ensinnäkin venttiilit kohtaavat männät samalla tavalla. Toiseksi metalliketju aiheuttaa vaurioita voimansiirron sisäosiin. Moottorin korjaus maksaa enemmän kuin ongelmien poistaminen jakohihnan katkeamisen jälkeen.

Ajoitusketjun edut:

• ketjun pitkä käyttöikä;
• pyörästön korkea luotettavuus;
• suojaus ulkoisista tekijöistä johtuvalta lisääntyneeltä kulumiselta.

Ajoitusketjun tärkeimmät ominaisuudet:

• ketjun asteittainen venyminen, joka huonontaa moottorin ominaisuuksia;
• ketjun ja sen vaihtamiseen liittyvien töiden korkeat kustannukset;
• silmämääräisen tarkastuksen puuttuminen käytön aikana;
• vakava moottorihäiriö ketjun rikkoutuessa;
• meluisampi toiminta.

Hihnan ja hammasketjun huolto-ominaisuudet

Jos autossasi on hihnakäyttöinen moottori, sinun on katsottava ajoittain konepellin alle ja tarkastettava hammashihna halkeamien, naarmujen, irronneiden kierteiden, kuluneiden tai leikattujen hampaiden ja teknisten nesteiden vuotojen varalta. On myös tärkeää tarkistaa hihnan kireys – hihnan roikkuminen ei ole sallittua. Jos ainakin yksi edellä kuvatuista oireista ilmenee, on parempi käydä ennaltaehkäisevästi huollossa, tarkastaa ja tarvittaessa vaihtaa hihna.

Tämä ei todennäköisesti ole mahdollista ketjumoottorin kanssa, sillä kaikissa autoissa ei ole rakentavaa mahdollisuutta arvioida ketjun kuntoa moottoria purkamatta. Jos hammaspyörässä on katseluikkunoita, ne vaativat nostimen, pyörän irrottamisen ja mahdollisesti osan moottorin kiinnityksestä. Siksi on parempi keskittyä epäsuoriin oireisiin – meluun, kelluviin kierroksiin, palaviin merkkivaloihin – ja huoltaa auto säännöllisesti.

Mikä on parempi: ketju vai jakohihna

Nykyään hihnat ja ketjut löytyvät samanmerkkisistä, samaan aikaan valmistetuista tai tuotetuista autoista. Tämä osoittaa, ettei yksiselitteistä vastausta kysymykseen, kumpi on parempi – ketju- vai hihnavetoinen ajoitusakseli, ole olemassa.

Lisäksi ei ole mahdollista paljastaa voimansiirtotyypin ja moottoreiden muiden rakennepiirteiden välistä riippuvuutta. Katsotaan, että dieselillä on suurempi kuormitus ajoitukselle, mutta “raskaalla polttoaineella” toimivien moottoreiden joukossa on paljon hihnamekanismeja, mutta myös ketjumekanismeja. Ehkä ainoa, jossa ketjut ovat vallitsevia, ovat monisylinteriset V-muotoiset moottorit. Ilmeisesti, koska asettelun erityispiirteet vaikeuttavat hihnan käyttöä. Mutta siellä sen sijaan käytetään yleensä useita ketjuja kerralla, jolloin kunkin ketjun pituus ja kuormitus on rajoitettu.

Yleisesti ottaen hihnan ja ketjun hyvät ja huonot puolet ajoitusvaihteistossa tasoittuvat yleensä tietyn moottorin vivahteiden mukaan. Jos olet valitsemassa kahden moottorin väliltä, on parasta tutkia etukäteen tietyn voimansiirron luotettavuutta esimerkiksi “luotettavuusindeksiemme” avulla. Eikä ajoitusvaihteen ketjulla tai hihnalla ole niin väliä.

Summat

• Hihnallinen ajoitusvaihde on halvempi ylläpitää, mutta se on alttiimpi kulumiselle ja äkillisen rikkoutumisen vaaralle epäsäännöllisen huollon yhteydessä.
• Ketjuvetoinen ajoitus on luotettavampi suurissa kuormituksissa ja epäsäännöllisessä huollossa, mutta sen ylläpito on kalliimpaa ja se johtaa vakavampiin ongelmiin rikkoutuessaan.
• Moottoria ei kannata valita ajoitusvaihteen tyypin perusteella. Pikemminkin kokonaisuuden luotettavuus on ratkaisevaa.