Bíró László József és az automata sebességváltó, egy elfeledett magyar találmány története
A magyar származású feltaláló, az eredeti hivatását tekintve újságíró Bíró László József 120 éve, 1899. szeptember 29-én született Budapesten. Világszerte őt tisztelik a golyóstoll „atyjaként”, de számtalan más találmánya is volt. Bíró László rendkívül széles érdeklődési körű személyiség volt. Ma akár a végletek emberének is nevezhetnénk: egy ideig a hipnózis foglalkoztatta, később vámügyekkel foglalkozó hivatalnokként tevékenykedett, de nem állt messze tőle az autóversenyzés sem. Másik jelentős találmánya az automata sebességváltó, de a mai golyós dezodorok őse is a nevéhez fűződik. Találmányainak csak kis része került gyakorlati alkalmazásra, ám sokuk hatással volt későbbi konstruktőrök munkájára.
Az automata sebességváltó megszületése: egy Bugatti és a kényelem vágya
Bíró László Józsefnek mindemellett több mint 20 találmánya volt. Ilyen például az automata sebességváltó, amely - lám, milyen a sors - valahogy úgy lett másé, ahogy a golyóstoll az övé. Bíró, egy petróleumtársaság vámügyintézőjeként vásárolt egy vörös Bugatti-t, melyben a tengelykapcsolós mechanizmusú sebességváltóval való kapcsolást túl nehézkesnek találta. A tengelykapcsolós váltómechanizmus túlzottan nehézkes volt, így nem engedi maradéktalanul érvényesülni az autóban ténylegesen meglévő potenciált. Elkezdett hát dolgozni egy, a sebességváltásokat kényelmesebben, pontosabban, az emberi hibalehetőségeket kiküszöbölő váltóművön. Ekkor kezdett el elmélkedni a sebességváltás egy automatikus megoldásán.
A működőképes szerkezet egy év alatt készült el, amelyet az alkotó annak rendje és módja szerint szabadalmaztatott is. Egy évnyi kísérletezés után megépítette és szabadalmaztatta automata sebességváltóművét.
A General Motors érdeklődése és a szabadalom sorsa
Az automata sebességváltó további tökéletesítést igényelt, ám Bíró Lászlónak erre már nem volt pénze és más magyarországi befektető sem érdeklődött az újdonság iránt. S ha már erre a területre is elmerészkedett, kidolgozott egy automatikus sebességváltót, amely iránt a General Motors nagy érdeklődést mutatott. Az Opel (illetve annak amerikai tulajdonosa, a General Motors) illetékeseinek fülébe azonban eljutott a találmány híre, és Bírót meg is hívták Berlinbe, hogy mutassa be azt.
Hogy műve megbízhatóságát növelje, Bíró beépítette azt saját motorbiciklijébe. 1932-ben egy gépész barátjával (Rigó) motorkerékpáron Budapestről Berlinbe utazott leplombált sebességváltóval. Bíró beépítette a szerkezetet saját oldalkocsis motorkerékpárjába, amellyel végül gond nélkül megtette a mintegy 1000 kilométeres Budapest-Berlin távot. Így indult neki az 1000 km-es útnak Berlinbe egy utasával, aki az oldalkocsiban foglalt helyet. Hegyen-völgyön át végül is minden probléma nélkül megérkeztek. Mindez önmagában is meggyőzte az illetékeseket, így a négy berlini tesztkör már csak amolyan ráadás volt. Berlinben négy sikeres tesztvezetést hajtott végre.
Automata váltós autó vezetése kezdőknek – Első lépések és tippek
Bíró és az Opel vezetősége így hamar tenyérbe csaptak: a jogokat megvásárló GM vállalta, hogy öt éven keresztül havi 200 amerikai dollárt utalnak át a feltalálónak, valamint minden eladott darab után bizonyos százalékot fizetnek neki. A General Motors (Opel) mérnökei megegyeztek vele, hogy minden eladott darab után fél %-ot kap a nyereségből, és további havi 200 amerikai dollárt öt éven keresztül. Ez utóbbi egy darabig igen jómódú életet biztosított számára, azonban a liszensz jogdíja soha nem került kifizetésre, mivel a gyár a terveket nem felhasználásra, hanem a konkurencia kiiktatása céljából vásárolta meg, így azok egy iktatószekrény mélyére kerültek. Feltalálta például az automata sebességváltót, amelyet a General Motors megvásárolt tőle, ám ez a verzió gyártásra sosem került. Az automata sebességváltó gyártási jogát megvásárolta a General Motors, de a terv nem került gyártásba. A General Motors azért vásárolta meg szabadalmát, hogy ne vehesse meg a konkurencia.
Bíró így írt erről: „Az automata sebességváltó szabadalmát a General Motors berlini képviseletének sikerült eladnom. Ebben a tranzakcióban, a témában való járatlanságom miatt elkövettem néhány hibát. A General Motors főnökségének meghívására az automata sebességváltóval ellátott motorkerékpáron Berlinbe kellett utaznom, hogy ott bemutatót tartsak. Végül megvették a jogokat [...] és közölték velem, hogy nincs szándékukban gyártani (a berendezést), mivel már sok éve hidraulikus sebességváltóval dolgoznak, és továbbra is ezt kívánják alkalmazni.”
Az automata sebességváltóból tehát, mint oly sok más magyar találmányból, anyagilag és erkölcsileg végül nem az alkotó és nem az ország húzott hasznot. Jóllehet, erre vonatkozó adatok nem állnak rendelkezésre, a GM által 1934-ben megjelentetett hidraulikus vezérlésű, félautomata sebességváltó kifejlesztéserkor minden bizonnyal nagy hasznát vették Bíró találmányának.
Az automata sebességváltó fejlődéstörténete Bíró korában és azután
Korai kezdeményezések és az első bolygóműves váltók
Az automata sebességváltó gondolata már az 1900-as évek elején foglalkoztatta az embereket. Az első automata váltót még 1904-ben alkották meg a Sturtevant-fivérek az amerikai Bostonban. A két előre- és egy hátrameneti fokozattal ellátott szerkezet lelkét azok a repülősúlyok képezték, amelyeket a motor hajtott meg. Működését tekintve, az erőforrás fordulatszáma, ha emelkedett a váltó magasabb fokozatba lépett, ha csökkent, akkor alacsonyabba. Az ötlet elvileg működőképes lett volna, azonban a korabeli gyártástechnológia nem tette lehetővé a megfelelő minőségű sorozatgyártást. Voltak sikeres szerkezetek azonban a sorozatgyártáshoz nem voltak elegendőek.
Henry Fordot nem olyan fából faragták, hogy beérte volna csupán azzal a dicsőséggel, hogy az első sorozatgyártású, akkoriban igen korszerűnek számító, szélesebb rétegek számára is elérhető autó, a T-modell viseli a nevét. Nyilván hallott már Sturtevanték találmányáról, ezért arra utasította mérnökeit, hogy a T-modellhez tervezzenek egy, a vezetés kényelmét fokozó, ugyanakkor megbízható és természetesen gazdaságosan gyártható automata sebességváltót. A szakemberek 1908-ban el is készültek a bolygóműves sebességváltóval, amely meg is felelt a megfogalmazott követelményeknek - azt leszámítva, hogy a sebességváltást továbbra is a vezetőnek kellett végrehajtania pedál segítségével. A sikeresség egyik feltétele, hogy a kohászatban új eredményeket kellett elérniük. Lényegében a vanádiumot kellett ötvözni az acéllal. Ford végül szabadalmaztatta a króm-vanádium ötvözetet. Ennek eredménye a könnyebb és tartósabb szerkezetek lettek. Azonban így is jelentős előrelépés volt az autóiparban.
A modern automata váltók alapjai és a Hydra-Matic
Ekkora azonban már a másik óriás, a Chrysler is beszállt a versenybe. Ők a német Hermann Föttinger mérnök által még 1905-ben kidolgozott folyadékos tengelykapcsolóval kísérleteztek abból a célból, hogy megakadályozzák a motor lefulladását, amikor a jármű sebességfokozatban áll meg. Az igaz áttörés 1939-ben következett be, amikor General Motors szériában kezdte gyártani Hydra-Matic nevű automatikus szerkezetét, amely az említett kutatási eredmények összegzéseként született meg. Az akkoriban forradalmian korszerűnek számító, a mai, modern automata sebességváltók közvetlen elődjének számító, négy előre- és egy hátrameneti fokozattal rendelkező, a negyedik fokozatban overdrive-hoz hasonló funkcióval rendelkező sebességváltó 1940-től volt megrendelhető előbb bizonyos Oldsmobile, majd később Cadillac és Pontiac modellekhez is. A kitűnő Hydra-Matic sebességváltó továbbfejlesztett változata, a Jetaway Hydra-Matic 1956-ban jelent meg. Ezen már megjelent a P mint, parkoló fokozat is. Ebben a finomabb működés érdekében már két folyadékkapcsoló volt: az elsődleges a váltót kötötte össze a motorral, a másodlagos pedig a kuplungszerkezet helyét vette át az előremeneti fokozatoknál. A megoldásnak köszönhetően sokkal simábbá vált az első és második fokozat közötti váltás, a hatékonyság viszont némileg romlott.
Továbbfejlesztések, az elektronika korszaka és a robotizált váltók
Mindeközben azért a többiek sem vesztegették az idejüket. Utánuk kapcsolódott be a versenybe a piacon ma is meghatározó jelentőségű BorgWarner cég, amelynek saját fejlesztésű három előre- és egy hátrameneti fokozattal ellátott nyomatékváltóját használta a Ford, a Studebaker és az American Motors is. Az említett, négyfokozatú szerkezetek módosított változatai gyakorlatilag a ’80-as évekig uralták piacot, amikor a felváltották őket a jellemzően négy előre- és egy hátrameneti fokozattal rendelkező, overdrive funkcióval ellátott egységek. Ezek többsége ún. zárható nyomatékváltó volt, amelyek esetében, egyenletes haladáskor a felesleges váltásokat a kuplung és a hidraulikafolyadék-pumpa mechanikus lezárása akadályozta meg, segítve ezzel az alacsonyabb fogyasztást.
Az automata sebességváltók fejlődésében kiemelkedő fontosságú volt az elektronikus motor- és váltóvezérlés megjelenése. Utóbbi esetben a számítógép által vezérelt mágnestekercsek szabályozzák a váltási képleteket és fokozatáttételeket a szelepház rugós szelepei helyett. Mindennek eredményeként a váltások sokkal pontosabban, simábban és gyorsabban mennek végbe. Az automata sebességváltók ma már legalább öt előremeneti fokozottal rendelkeznek, de a prémium kategóriában elterjedtek az előszőr a BMW által alkalmazott hat, a Mercedes által bevezetett hét, sőt felbukkantak a nyolcfokozatú váltók is - például a Lexus és a BMW esetében.
A ma használatos fokozatnélküli váltók (Continuously Variable Transmission - CVT), amelyek lényege, hogy két végpont között gyakorlatilag végtelen számú fokozat van, a nyomaték átadása pedig nem fogaskerekek, hanem változó átmérőjű ékszíjtárcsák segítségével megy végbe, története az ’50-es évek elejéig nyúlik vissza, ám akkor ezt a megoldást még nem autókban, hanem repülőgépek áramfejlesztő generátorainál használták. A CVT váltó - igaz, akkor még Variomatic néven - a holland DAF cég egyik kisautóján jelent meg később, ám a megoldás akkor nem aratott átütő sikert viszonylagos kiforratlansága miatt. Évtizedekkel később néhány japán gyártó (például a Nissan és a Toyota) élesztette fel a CVT váltót, majd őket követte az Audi Multitronic nevű szerkezetével. A CVT váltók legkorszerűbb variánsai a modern hibrid járművekben teljesítenek szolgálatot.
Az automata váltó „demokratizálása” terén - legalábbis Európában - elévülhetetlen érdemei vannak a ’90-es években megjelent, napjainkban gyorsan terjedő robotizált váltóknak. Ezek ugyan lényegében megegyeznek a manuális sebességváltókkal, azzal a különbséggel, hogy kuplungolni nem kell, mert azt egy hidraulikus, vagy elektromos szerkezet végzi el a vezető helyett. Mivel a robotizált váltók sokkal olcsóbbak, mint az automaták, valamint fogyasztás-többlet sem jelentkezik a hagyományos váltóhoz képest, azokat kisebb tömegmodelljeikbe is nyugodtan beépíthetik a gyártók. Persze, a szekvenciális robotizált váltók között is vannak igazi ipari műremekek - ilyenek dolgoznak például a BMW M sorozat néhány tagjában és a Maseratiban is.
Superbike automata váltóval: CBR1000RR
A robotizált váltók között külön kasztot képviselnek a meglehetősen bonyolult felépítésű, igazi high-tech csodának számító duplakuplungos váltók, amelyek esetében a páros fokozatokat az egyik, a páratlanokat a másik kuplung kapcsolja. Ez annyit jelent, hogy az egyes fokozat kapcsolásakor a másik kuplungon már ott vár a kettes, így a váltás gyakorlatilag azonnal megtörténik. A leghíresebb duplakuplungos váltó jelenleg a VW DSG-je, a Porsche PDK-ja, de már alkalmazza a megoldást a Nissan, a BMW, a Mitsubishi, sőt a Bugatti is.
Bíró László József egyéb találmányai és öröksége
Számtalan más találmánya is volt, egy automata sebességváltótól kezdve a mai golyós dezodorok őséig, de ezek nem lettek ilyen sikeresek. A golyós dezodor megalkotása is a nevéhez fűződik, az első legyártott sorozat azonban hibás volt, s tőke hiányában le kellett állítani a tervet. A mai golyós dezodorok ugyanakkor Bíró találmányának pontos másai. Az eredeti hivatását tekintve újságíró Bíró László József világszerte őt tisztelik a golyóstoll „atyjaként”.
Bíró emlékét világszerte ápolják. Angolul a golyóstollat Biro-pennek, franciául Bironnak is nevezik. Argentínában a magyar származású feltaláló tiszteletére szeptember 29-én, Bíró László születésnapján ünneplik az argentin feltalálók napját. Argentínában 1986 óta szeptember 29-e, Bíró László József születésnapja a feltalálók napja (Dia del Inventor). Emléktáblája utolsó budapesti lakásán, a budai Cimbalom utca 12. szám alatt található. 2006-ban felfedezett „327512 Bíró (2006 BR26)” jelzésű kisbolygó Bíró nevét viseli.
tags: #automata #sebességváltó #magyar #feltaláló