Az Automatikus Sebességváltók és Tengelykapcsolóik Részletes Működése

Az autózás világában a sebességváltók kulcsfontosságú szerepet játszanak a motor erejének hatékony továbbításában a hajtott kerekekhez. Az automata váltók fejlődése jelentősen hozzájárult a vezetési élmény egyszerűsítéséhez és kényelméhez.

Bevezetés: Az Automata Váltók Előnyei és Alapjai

Az automata váltók megszüntetik a kuplungpedál használatának szükségességét, és automatikusan váltanak a sebességfokozatok között. Ez a megoldás egyszerűbbé teszi a vezetést, különösen városi forgalomban. A tengelykapcsoló feladata a motor által előállított energia továbbítása, a sebességváltó közreműködésével a hajtott kerekekhez. Ezt az energiát nem csak továbbítja, hanem szabályozni is képes (kuplung csúsztatás). A belsőégésű motorral hajtott járműveknél a motor fordulatszám és nyomaték tartományának kiterjesztése érdekében változtatni kell a nyomaték és fordulatszám áttételt, amelyet leggyakrabban fokozatkapcsolású fogaskerék, illetve bolygókerék hajtóművekkel oldanak meg.

Az Automatikus Váltók Főbb Típusai és Működési Elvei

Az automata sebességváltók lassan, evolúciós jelleggel fejlődtek az egyszerű járművezethetőség embertől lehetőleg függetlenítése és az adaptív fokozatkapcsolás között. Ebbe a folyamatba robbant be az automatizált váltó, leginkább annak DSG változata, amely a legújabb elvek szerinti mechatronizálással jelent meg. Az automata váltók típusának kiválasztása nagymértékben függ a vezetési szokásoktól és a preferenciáktól.

Hidrodinamikus Nyomatékváltóval Felszerelt Automata Váltók

Az észak-amerikai járművekben főként a hidromechnikus nyomatékváltók terjedtek el, amelyekben automatizált a teljes hajtásrendszer működtetése, a vezetőnek csak különleges forgalmi helyzetekhez alkalmazkodva kell beavatkozni a fokozatkapcsolásba. Az indítás feladatait az automata váltóknál nem súrlódáson alapuló, hanem hidrodinamikus gépek végzik. A hidrodinamikus nyomatékváltó előnyeit és használhatóságát a gyakorlat jól bizonyította.

A hidrodinamikus tengelykapcsoló közös házba épített örvényszivattyúból és turbinából áll. A szivattyú a motor tengelyére van ékelve, a turbina a hajtott tengelyre. A szivattyú által körbehajtott folyadék (hidraulikai olaj) megforgatja a szivattyút és addig gyorsítja, míg közel állandó fordulatszámon nem forognak. A hagyományos súrlódó tengelykapcsolókkal szemben a kapcsolás zökkenőmentes és önműködően lezajlik, de állandó üzem mellett veszteséges és a tengelykapcsoló állandó hűtésre szorul. Az ábra alapján megállapítható, hogy két nagy előnye van a súrlódó aszinkron géphez képest: a hatásfoka nagy szlip tartományban jobb, és nyomatékot növel a hidrodinamikus nyomatékváltó. A kisebb szlipnél jelentkező hatásfok romlást a vezetőkerékbe épített szabadonfutóval lehet megszüntetni, amely tengelykapcsoló üzemre állítja át a nyomatékváltót (automatikusan, minden beavatkozás nélkül).

Hogyan működik az automatikus fényszóró?

A soros váltók a motorhoz Trilok típusú nyomatékváltóval kapcsolódnak, majd ezt követi a többfokozatú bolygómű. Az automata sebességváltók az eddigiekhez képest a felhasználó szempontjából csaknem azonosan működnek, de felépítésük markánsan eltér ezektől. Általános felépítésük leginkább soros elrendezésű, csak néhány váltó típusnál (főként haszonjárműveknél) ettől eltérő ún. átkötött rendszerű. Az elrendezés a váltókban lévő hidrodinamikus nyomatékváltó és a kapcsolódó bolygóművek közötti viszonyra utal.

Kettős Tengelykapcsolós (DSG) Sebességváltók

Ezeknél a korszerű berendezéseket a kettős tengelykapcsolóval rendelkező (DSG=DoppelSchaltGetriebe) sebességváltók jelentik. Egy házban két váltót raktak össze, mely úgy működik, hogy az egyik váltó a páratlan fokozatokat (1, 3, 5), a másik váltó a páros fokozatokat és a hátramenetet (2, 4, 6, R) kapcsolja. Saját tengelykapcsolóval rendelkeznek - kuplung -, sokan úgy ismerik: duplakuplungos. Egyszerű vezetés, hiszen a működés automatizálása elektrohidraulikus, mert a váltás, nagyon gyors áttétel (fokozat) váltással történik.

A DSG sebességváltó lényege, hogy két behajtó tengelye van (zöld és piros), amelyeket kettős tengelykapcsoló köt a motor főtengelyhez, illetve két kihajtó tengelye van amelyek a differenciálmű házhoz kötött nagy fogaskerékhez kapcsolódnak egy-egy lehajtó fogaskerékkel. A piros tengelyhez kapcsolódik az 1., 3., 5. és a hátrameneti fokozat szinkron szerkezete, míg a zöld behajtáshoz van kötve a 2., 4. és 6. fokozat kapcsolása. Ez azt jelenti, hogy amíg az egyik behajtó tengely a motorhoz van kötve, addig a másik tengelyen is bekapcsolható a fokozat, de azon nyomatékátvitel nem történik.

A fokozatváltásnál a bekapcsolt pl. 3. fokozat előtti 2. vagy utáni 4. fokozat úgy kapcsolódik, hogy a nyomaték nélküli (zöld) tengelyhez kötött kapcsolót zárják hajtás közben és a tényleges kapcsolás a két tengelykapcsoló működtetésével, ebben az esetben a piros nyitásával és a zöld egyidejű zárásával történik. A kapcsolás tehát nyomatékkal terhelt hajtóműláncban történik a két tengelykapcsoló egyidejű csúszása és nyomaték átvitele mellett. Ezt a kinetikailag kedvezőtlen állapotot gondosan kell kezelni a kapcsolási folyamat vezérlése során tengelykapcsoló nyomások pontos szabályzásával, vagy a vezérlést irányító függvények pontos megadásával. A folyamat során a piros tengelykapcsoló nyomása és nyomaték átvitele csökken a zöld tengelykapcsolóé pedig egyidejűleg nő. A nyomás vezérlés vagy szabályzás a két tengelykapcsolóban PWM vezérlésű proporcionális hidraulikus szeleppel történhet.

A kettős munkahengerrel rendelkező kapcsoló villák a szinkronkapcsolók kapcsológyűrű hornyaiba nyúlnak be, és azokat tengelyirányban mozgatják. A fokozat bekapcsolását mágneses (Hall) helyzet jeladók jelzik. A száraz tengelykapcsoló részint a korábbiakban márt írtak szerint energiatakarékosabb megoldás, mert a nyomaték átvitelhez szükséges normál erőt rugó hozza létre, másrészt a járművek indításánál és a fokozatkapcsolásnál a többi sebességváltóban jól bevált szerkezetet, annak elemeit itt is érdemes felhasználni.

Biztonságos elektromos hálózat kiépítése

Automatizált Sebességváltók Haszonjárművekben (pl. ZF Astronic)

Tehergépkocsik sebességváltói nem csak méretükben, fokozatszámban különböznek a személygépkocsikétól, hanem a felépítési szerkezetben is. A haszonjárműveknél is léteznek kézi, automatizált kapcsolású és teljesen automata váltók. A kézi kapcsolású váltókban a mechatronika korlátozott szerepet játszik. Automatizált kapcsolású sebességváltó a ZF Astronic hajtómű család.

A kék színű tengely a tengelykapcsoló súrlódó tárcsa nyeles tengelye, amihez a két fokozatú primer áttételt adó felező csoport kapcsolódik. Az alapváltó piros, két előtét tengellyel rendelkezik a nagyobb terhelhetőség és élettartam érdekében. Az alapváltó körmösnek nevezett (igazából bordás) kapcsolású (nem szinkronizált), a felező és a tartományváltó szinkronizált kapcsolásúak.

A fokozatok kapcsolását a kapcsolóegység végzi pneumatikus munkahengerek segítségével. A felező- és a szorzó váltó működtetését egy-egy különálló kapcsolóhenger hajtja végre. A váltó felső részében lévő kapcsolóegységben integrált a sebességváltó elektronika, a „kapcsolás", “előválasztás", és a“váltófék“ működtető szelepek, a kapcsolóhengerek, fordulatszám, nyomás, stb. A sebességváltó működtetés jelentős része a tengelykapcsolóra vonatkozik. A következőkben a sebességváltás folyamatát mutatjuk be, különös figyelemmel arra, hogy a váltó nem szinkronizált, tehát a körmös kapcsolók működtetését az irányító rendszernek kell szinkronizáltan végrehajtatni.

Felfelé kapcsolás folyamata ZF Astronic esetén

A diagramok a motor (piros vonal) és a sebességváltó behajtó (kék vonal) fordulatszámát mutatják. A középső ábrán a zöld mező annyit jelent, hogy a tengelykapcsoló zárt. Az A-B1 szakaszban a tengelykapcsoló részleges old és a motor befecskendezési dózis csökken. A B1-C szakasz során a tengelykapcsoló old. A B2-C szakaszban a kapcsolószerkezet oldja az aktuális fokozatot. C-D szakaszban be van kapcsolva a tengelyfék, hogy szinkronizálja a kapcsolandó bordás elemeket. D időpontban kapcsol ki a tengelyfék, amikor minimális fordulatszám különbséget számol a rendszer a két kapcsolandó elem között. A D-E szakasz során kapcsolja be a rendszer a következő fokozatot. E-F szakaszban kezd zárni a tengelykapcsoló az előírt nyomaték függvény alapján.

Visszakapcsolás folyamata ZF Astronic esetén

Visszakapcsolási folyamatnál a kapcsolás a következő: A-B szakaszban részben nyit a tengelykapcsoló és gázelvétel történik. B-C idő alatt a tengelykapcsoló gyorsan nyit. C-D szakaszban kapcsolja ki az aktuális fokozatot. D ponton jelenti a jeladó a kikapcsolt állapotot. D-E szakaszban a tengelykapcsoló részlegesen zár és részleges gázadás történik (gázfröccs), a kapcsolandó elemeket a motor felpörgeti. E-F szakaszban, érzékeli a rendszer a szinkron fordulatszámot és kinyomja a tengelykapcsolót, kapcsolja a következő fokozatot.

Működése: automatikus fényszóró vezérlés

Az Adaptív Fokozatkapcsolás és Elektronikus Vezérlés

Az adaptív kapcsolást a sebességváltásnak a vezető beavatkozása nélküli működtetését jelenti. A sebességfokozat kiválasztása automatikusan történik a gépkocsi sebességétől, a gázpedál pozíciójától és a választókar állásától függően, alkalmazkodva a vezetési stílushoz, az út jellegéhez, a domborzati és időjárási körülményekhez, a forgalmi viszonyokhoz.

Igény szerint "testre szabhatjuk", vezetési stílusunknak megfelelően, mivel a kapcsolási pontokat változtathatjuk. Egy váltó, mely egyszerre lehet: sportos, gazdaságos, komfortos, amit az elektronika határoz meg a pedálkezelés alapján. Automata üzemmódban D és S kapcsolóprogramok közül lehet választani (D normál, S sportos kapcsolás). Ha automata autódon a kézi működtetés is elérhető, válaszd a +/- vagy az M gombot, amikor D (Drive) állásban vagy. Az un. A Tiptronic annyit jelent, hogy a fokozat kapcsolás kézzel a sebességváltó kar le föl mozgatásával történhet. Ekkor a vezető a karral a fokozatokat sorrendben le föl kapcsolgathatja mikrokapcsolók működtetésével. Egyes esetekben, ha többször billentjük a váltókart egymás után elvileg akár több fokozatot is kapcsolhat.

A sebességváltók fejlődése az automatikus fokozatkapcsolás jelentősebb elterjedése felé irányul. A kapcsolási folyamat lényege, irányítása mindegyik váltó és járműtípusnál azonos. A szabályzási folyamat a kapcsolási stratégia szerint megy végbe. A kapcsolás shift by wire rendszere annyit jelent, hogy közvetlen mechanikus összeköttetés nincs a gépkocsivezető és a kapcsolt elemek között (még akkor sem, ha a rendszert tengelykapcsoló pedállal és kézi váltóval szerelten adják el!).

A jármű koordinátor a járművel kapcsolatos szoftver modult jelképezi, az összes váltón kívüli járműjellemző feldolgozását jelenti. A központi vezérlő modul végzi a fokozatkapcsolás futtatását, ehhez kapcsolódnak a beavatkozás moduljai: a tengelykapcsolóba, a fokozatkapcsolásba illetve a motorba történő interaktív beavatkozások irányítása céljából. A tengelykapcsoló modellje központi szerepű, mind a fokozatkapcsolásban, mind pedig az ezen kívüli hajtási eseményekben is szerepet játszik.

Az adaptív vezérlés a sebességváltó szabályzójába (TCU) közvetlenül bekerülő jeleken kívül felhasználja az összes jármű jellemzőt és adatot, amelyet a többi elektronikus egységtől (ECU-k) a kommunikációs rendszere(ke)n (CAN-BUS) kap meg. A jeleket kiértékelve számítja ki, hogy melyik fokozatban üzemeljen a sebességváltó. A fokozatszám akár 8 is lehet, tehát a fokozat meghatározása különösen a szélsőséges menethelyzetekben kritikus döntést jelent.

A TCU által kivezérelt jelek a villamos vezérlő egységbe kerülnek, amelyek jórészt elektromágneses szelepeket és egyéb villamosan működtetett hidraulikus elemeket jelentenek. A hidraulikus rendszer vezérli a végrehajtó egységeket, amelyek általában lamellás szerkezetek beépített munkahengerrel. Ezek fékezik a bolygóműveket, kötik össze - kapcsolják szét tengelyeiket, zárják - nyitják a lock up (a hidrodinamikus nyomatékváltót rövidrezáró) tengelykapcsolót. A fékek, tengelykapcsolók működtetése, hasonlóan a DSG váltókhoz, gázelvétel nélkül, a nyomaték átvitel megtartásával történik. Ilyenkor a súrlódó elemek rövid időre egyszerre csúsznak, amely nagy igénybevételt jelent a súrlódó lamelláknak.

A gépkocsivezető az előválasztó karral és a gázpedállal tudja befolyásolni a fokozatkapcsolás menetét. A PRND szelektornak is nevezett kar a különböző üzemállapotokat (Parkolás=rögzített kihajtó tengely, motor indítható, Reverse=hátramenet, N=neutral, sebességfokozat nincs bekapcsolva, motor indítható, D=Drive, automata üzemmód) határozza meg a váltó számára. A gázpedál lenyomásával a felkapcsolás sebesség értéke növelhető, illetve a gázpedál ütközésig nyomásával (kick down) visszakapcsolás kényszeríthető ki.

A diagnosztikai modul minden egységgel kétirányú kapcsolatban van, felügyeli a rendszer állapotát és szükség esetén vész üzemmódra állítja át. Villamos vagy elektronikus hiba esetén a folyamatosan működő diagnosztikai rendszer átállíthatja a rendszert vész üzemmódra. Ilyen esetben a váltó az előválasztó karral vezérelhető, mert a hidraulikus rendszer önállóan (villamosság nélkül) is működőképes. A hibakereső és értékelő öndiagnosztika (OBD) lényeges és igen hasznos része az elektronikus hajtóművezérlésnek. A diagnosztikai rendszer kijelzi a működés hibáit, azokat tárolja és a későbbi hibaelhárításban aktívan felhasználja.

Az Automata Autó Indítása és Vezetése

Vezetés előtt a fékpedált kell megnyomni ahhoz, hogy a sebességváltó helyzetét megváltoztasd, illetve beindítsd a gyújtást. Miközben a lábadat a fékpedálon tartod, kapcsold a sebességválasztót D (Drive) állásba, csökkentsd a fékpedál nyomását, hogy az autó elinduljon előre, és csak ezután nyomd meg a gázpedált, hogy növeld a sebességet. Automata váltós autóknál kerülni kell az autó üresbe helyezését menet közben.

Az Automata Sebességváltók Típusainak Összehasonlítása

Az alábbi táblázatban összefoglaljuk a legelterjedtebb automata sebességváltó típusok közötti főbb különbségeket:

tags: #automatikus #sebessegvalto #auto #tengelykapcsolo #működése

• Marsal Kft. Opel információk
• Üzemanyag-fogyasztási tapasztalatok Mondeo 1996
• professzionális építőipari megoldások
• Colt karbantartási tippek
• T5 fogyasztás adatok