A Sebességváltók Típusai és Csatlakozóik Működése az Autóiparban

Az autóban lévő sebességváltó, valamint az ahhoz kapcsolódó mechanikus és elektromos csatlakozók kritikus elemek, amelyek jelentős szerepet játszanak a jármű általános teljesítményében és funkcionalitásában. A belsőégésű motorok gazdaságos teljesítményüket csak viszonylag kis fordulatszám-tartományban képesek szolgáltatni, miközben a hajtott gépek fordulatszám- és nyomatékigénye széles határok között változik. A sebességváltó olyan hajtómű, mely a behajtó tengelyen mérhető nyomatékot és fordulatszámot fokozatonként vagy fokozatmentesen képes megváltoztatni az erőforrás és a hajtott gép lehetőségeinek és igényének megfelelően. Ennek megfelelően a motor után a sebességváltó a traktor és más járművek második legfontosabb részegysége.

A hajtáslánc valamennyi eleménél az elmúlt évtizedekben jelentős fejlesztések történtek. A legjelentősebb fejlesztések azonban egyértelműen a sebességváltóknál történtek. Ezek eredményei főleg a terhelés alatt kapcsolható PowerShift és a fokozat nélküli CVT (Continuously Variable Transmission) automata kapcsolású sebességváltókban jelentkeznek.

Sebességváltók Működési Elvei és Mechanikai Típusai

A sebességváltókat különböző célokból használják. A motor által leadott teljesítmény, a tengelyén mérhető forgatónyomatéka és fajlagos fogyasztása erősen függ a fordulatszámtól. A szárazföldi kerekes járművek hajtása szempontjából előnyös lenne, ha a motor teljesítményét minden sebesség mellett maximálisan ki lehetne használni. Az ideális hajtás ezt az összefüggést valósítaná meg, lehetővé téve, hogy a motor közel állandó fordulatszáma mellett a kerekeken ébredő nyomaték a szükséges értéken legyen hozzáférhető. Ezt a feladatot szigorúan véve csak fokozatmentes sebességváltók alkalmazásával lehet megoldani.

A Short Shifter: A Kapcsolás Rövidítése

A "short shifter" elnevezés angolul sokkal helyesebben "short stroke shifter", amit magyarra úgy fordíthatnánk, hogy rövid úton kapcsoló váltó. A short shifter nem szó szerint "rövidített váltókar", mert a funkciója nem a váltókar méretének megváltoztatása, hanem az, hogy a kapcsolások között a váltógomb rövidebb utat tegyen meg, vagyis rövidebb, gyorsabb mozdulattal tudj sebességet váltani. Ennek a rövidebb kapcsolásnak nem feltétele a rövid méretű váltókar. Az is igaz, hogy némely sportos autóban a gyárilag beszerelt váltókar túlságosan is hosszú. Ilyenkor a short shifter nem csak rövidebb kapcsolású lesz, hanem a kar hosszúságán is rövidíteni szoktak. Természetesen a gyárinál rövidebb méretű váltókar azt is jelenti, hogy nagyobb erő szükséges a kapcsoláshoz.

A short shifter működése nagyon egyszerű: a gyárihoz képest nagyobb áttételű a váltórúd "alja", vagyis az a darabja a rúdnak, ami a kasztni "alatt" található. A rúd egy ponton támaszkodik fel a váltó felett. Ez általában egy gömb alakú, diónyi fém gombóc a rúd alsó harmadánál. E körül a gömb körül lehet a kart mozgatni. Ha egymás mellé teszel egy short shiftert, és egy eredeti váltórudat, akkor a short shifter gömb alatti vége hosszabb lesz egy picivel, mint a gyári rúdé. Ez a néhány centis változtatás (általában 1-2 cm) elegendő ahhoz, hogy a váltót 30-60%-kal rövidebb úton tudd kapcsolni.

Chiptuning a Mercedes E 270 CDI-hez

A fent elvben leírt egyszerű változtatást nem minden autóban könnyű a gyakorlatban is megvalósítani. Az eddig megtárgyaltakból az már adott, hogy a short shifter legalsó pontja 1-2 cm-rel lejjebb kerül, ha a rudat vissza akarod tenni a gyári helyére. Ezzel bizonyos autóknál nincsen semmi gond (pl. Hondák, Subaru Impreza 5 sebességes váltóval stb.), de akadnak olyan autók, ahol nincs elég hely a rúd aljának ezzel a toldattal együtt. Ilyenkor szokás egy picit komplikáltabb adapterrel a short shiftert úgy megvalósítani, hogy a rúd legalsó pontja a gyári helyén marad, és az egész kar a rögzítő "gömböccel" együtt feljebb kerül annyival, amennyivel alul megtoldották. Ilyen például a Nissan 200SX, és a 90-93-as Celica Turbo 4WD short shiftere is. A harmadik ismert módszer egy "z" alakú toldat, ami szintén az áttétel megváltoztatásával éri el, hogy rövidebb úton tudj kapcsolni. Ilyen pl. a Honda Accordok short shiftere. A "szoknyás", vagy más néven "szoknya gallér felhúzós" hátramenettel szerelt váltókarok nagyon megnehezítik a short shifterek készítését, ezért pl. Subaru Impreza 6 sebességes váltóhoz, vagy Supra MK IV szintén 6-os váltóhoz nagyon drága és komplikált short shiftereket tudsz csak vásárolni.

Kézi Kapcsolású Sebességváltók

Sok autós úgy gondolja, hogy csak kétféle váltószerkezettel felszerelt személygépjármű létezik: manuális és automata. Ez nem teljesen fedi a valóságot, hiszen többféle technológiát foglal magába az automata fogalom. A legegyszerűbb a tolófogaskerekes sebességváltók szerkezete. Áruk és karbantartásuk is a legolcsóbb és a legüzembiztosabbak. A motort oldható tengelykapcsoló ("kuplung") köti össze a sebességváltóval. A tengelykapcsolóra azért van szükség, hogy a fokozatok átkapcsolásakor a motort leválassza a kezelő a hajtáslánc többi részéről, annak érdekében, hogy terheletlen fogaskerekeket lehessen egymásba csúsztatni. A tolókerekes sebességváltók hátránya az, hogy gyakorlatot igényel működtetésük, helytelen kezelésük pedig a szerkezet károsodására, főleg a fogak sérüléséhez vezet. Emiatt a tolókerekes váltókat ma már ritkán alkalmazzák.

Az állandóan kapcsolódó homlokfogaskerekes sebességváltóknál a fogaskerekek állandó kapcsolatban vannak, az éppen nem használt fogaskerekek a tengelyükön szabadon forognak, kapcsolásnál a megfelelő fogaskereket oldható tengelykapcsoló rögzíti a tengelyéhez, ezzel egyidejűleg az előző fokozat fogaskerekének tengelykapcsolóját lazítja. Gépkocsi sebességváltónál ma már szinte kivétel nélkül szinkrongyűrűs kapcsolókat használnak. A tengely bordázott része magával forgatja a szinkrongyűrűt, mely a kapcsolandó fogaskerék mellett helyezkedik el. A szinkrongyűrű két részből áll. A belső gyűrű a bordázott tengellyel együtt forog, a külső gyűrűt a belső gyűrű bordázata együtt forgatja vele, egymáshoz képesti tengelyirányú elmozdulását a golyós retesz akadályozza szétkapcsolt helyzetben. A kapcsolás során a gyűrűk először nekifeszülnek a fogaskerék kúpos oldalának, összefékezve az alkatrészeket, majd a retesz kioldása után a külső gyűrű körmei kapcsolódnak a fogaskerék körmeihez. Ezután a tengelykapcsoló felengedhető és az új fokozat működésbe lép.

Bolygóműves és Hidrosztatikus Sebességváltók

A bolygóműves sebességváltók működése azon alapszik, hogy egy bolygómű egységnek több kimenő fordulatszáma lehet attól függően, hogy a napkereket, a külső kereket vagy a bolygókerekeket megvezető hídszerkezetet ("csillagot") rögzítik. A több egymás után kapcsolt bolygóműcsoporttal többfokozatú sebességváltó alakítható ki. A bolygókerekes sebességváltók egyik első és igen sikeres példája a Ford T-modellben alkalmazott szerkezet volt.

A hidrosztatikus hajtás térfogatkiszorításos elven működő szivattyúból és motorból, valamint a kettőt összekötő csővezetékből és vezérlő elemekből állnak. Vannak olyan dugattyús szivattyúk, melyek percenkénti térfogatszállítása folyamatosan változtatható. Ha ezt egy állandó térfogatáramú motorral kötik össze, változtatható fordulatszámú hajtás, vagyis sebességváltó hozható létre. Ezt a megoldást kiterjedten használják földmunkagépeken, útépítő gépeken (például markolókon, úthengereken, aszfaltterítő gépeken, önjáró darukon), ahol a gép különböző berendezéseinek mozgatása és a jármű hajtása egy dízelmotorral oldható meg.

Hol készül a gumiabroncsom?

Fokozatmentes és Hidrodinamikus Váltók

Dörzshajtással egyszerű és olcsó fokozatnélküli sebességváltókat lehet építeni. Az ilyen sebességváltókat csak kisebb teljesítmény átvitelére készítik. Régebben ritkán használt megoldás. Az hollandiai DAF gyár 1967-1974 között gyártott DAF 33 típusú olcsó személyautójába épített egy Variomatic fantázianevű ékszíjhajtásos fokozatnélküli sebességváltót. A széles ékszíjhajtás két-két axiálisan elmozdítható tárcsának támaszkodva fut. A fokozatmentes, más néven CVT váltók (Continuously Variable Transmission) is több évtizedes múltra tekintenek vissza. Elsőként a DAF alkalmazta őket 1958-ban a 600-as kisautó modelljében. A CVT váltók kis helyigényűek és költséghatékonyak. Legfontosabb részük az a két kúptárcsa, amelyeket egy szíj, avagy a modern váltók esetében egy lánc köt össze. Annak ellenére, hogy CVT egy nagyon megbízható váltó-típus, még mindig idegen a legtöbb sofőr számára. Mindez leginkább annak tudható be, hogy a CVT váltós autó gyorsításkor nem vált fel (hiszen nincs hova), ezzel szemben a gyorsítás mértékéhez ideális fordulatszámon tartja a motort. Erőteljes gyorsításkor emiatt előfordul, hogy a fordulat hirtelen az egekbe szökik, egyenletes gyorsítással azonban könnyen kiküszöbölhető ez az apró kellemetlenség.

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 turbinát 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 ilyen kapcsolókat fogaskerekes sebességváltókba építik be, de úgy, hogy állandó üzemben a kapcsolatot mechanikus tengelykapcsoló veszi át. Ha a szivattyú és a turbina közé változtatható szögbe állítható vezetőkerék-koszorút is építenek, a turbina hajtott tengelyének fordulatszámát (és nyomatékát) fokozatmentesen lehet állítani. Ez a hidrodinamikus sebességváltó. A hidrodinamikus nyomatékváltó előnyeit és használhatóságát a gyakorlat jól bizonyította. 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).

Fejlett Automata Sebességváltók és Vezérlésük

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 indítás feladatait az automata váltóknál nem súrlódáson alapuló, hanem hidrodinamikus gépek végzik.

Kettős Tengelykapcsolós (DSG) Sebességváltók

Ugyan kettős tengelykapcsolóval ellátott sebességváltót a Citroen Traction Avant modelljében is alkalmaztak már 1939-ben, azonban a modern duplakuplungos sebességváltót a BorgWarner-nek és a Volkswagennek köszönhetjük. Az első ilyen váltóval 2003-ban találkozhattunk a 4-es Golf R32-es kivitelében. A DSG felépítése nagyban eltér a hagyományos automata váltók felépítésétől, lényegében mintha két manuális váltót egymáshoz csatoltak volna. 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. A nyomás vezérlés vagy szabályzás a két tengelykapcsolóban PWM vezérlésű proporcionális hidraulikus szeleppel történhet.

A DSG váltók két típusát különítjük el egymástól: a szárazkuplungos, illetve a nedveskuplungos kiviteleket. A száraz kivitelt általában gyengébb teljesítményű motorokhoz társítják. Ezeknél a korszerű berendezéseket a kettős tengelykapcsolóval rendelkező (DSG=DoppelSchaltGetriebe) sebességváltók jelentik. A száraz tengelykapcsoló 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.

Történeti áttekintés: Mazda

Automatizált és Robotizált Váltók Vezérlése

A robotizált váltók olyan módon ötvözik a manuális és az automata szerkezeteket, hogy egy elektromos kapcsolószerkezettel tehermentesítik a sofőrt. Ezek a váltók olcsóbbak a fentebb említett szerkezeteknél, azonban jellemző rájuk, hogy lassan váltanak.

Az automatizált kapcsolású sebességváltók, mint például a ZF Astronic hajtómű család tehergépkocsikban, a mechatronika fontos szerepet játszik. A fokozatok kapcsolását a kapcsolóegység végzi pneumatikus munkahengerek segítségével. Az alapváltó körmös (bordás) kapcsolású (nem szinkronizált), a felező és a tartományváltó szinkronizált kapcsolásúak. A váltó felső részében lévő kapcsolóegységben integrált a sebességváltó elektronika, a „kapcsolás", “előválasztás", és a“váltófék“ működtető szelepek, a kapcsolóhengerek, fordulatszám, nyomás, stb.

A sebességváltás folyamatát a vezérlőrendszernek kell szinkronizáltan végrehajtatnia. Visszakapcsolási folyamatnál a kapcsolás a következő: részben nyit a tengelykapcsoló és gázelvétel történik, majd gyorsan nyit teljesen. Ezt követően a kapcsolószerkezet oldja az aktuális fokozatot, majd bekapcsolódik a tengelyfék, hogy szinkronizálja a kapcsolandó bordás elemeket. Amikor minimális fordulatszám különbséget számol a rendszer a két kapcsolandó elem között, kikapcsol a tengelyfék. Ezután kapcsolja be a rendszer a következő fokozatot, majd kezd zárni a tengelykapcsoló az előírt nyomaték függvény alapján.

Automata üzemmódban D (normál) és S (sportos) kapcsolóprogramok közül lehet választani. Az ún. Tiptronic annyit jelent, hogy a fokozat kapcsolás kézzel a sebességváltó kar le föl mozgatásával történhet mikrokapcsolók működtetésével. Amennyiben az egyik részváltó funkcióprobléma miatt lekapcsol, a másik váltó egységen keresztül egy un. „vészjárati“ üzemmód indul. Ebben az állapotban érezhető vonóerő-megszakítások tapasztalhatóak.

Sebességváltó Vezérlőrendszerek és Csatlakozóik

Az autóipari környezet kemény, és az átviteli csatlakozóknak képesnek kell lenniük arra, hogy ellenálljanak ezeknek a feltételeknek. A magas minőségű csatlakozók olyan anyagokból készülnek, amelyek ellenállóak a hő, a vegyi anyagok és a korrózió ellen. Egy jó sebességváltó csatlakozó javíthatja az átviteli rendszer teljes teljesítményét. A sebességváltó csatlakozó egy olyan elektromos csatlakozó, amelyet kifejezetten arra terveztek, hogy megbízható kapcsolatot hozzon létre a sebességváltó vezérlő modul (TCM) és a jármű átviteli rendszerén belüli egyéb elektromos alkatrészek között.

A TCM felelős a sebességváltó működésének kezeléséért és irányításáért, beleértve a sebességváltót, a nyomaték-konverter zárját és más fontos funkciókat. Ezek a csatlakozók általában több csapból vagy terminálból állnak, amelyek pontosan úgy vannak elrendezve, hogy biztosítsák a megfelelő elektromos érintkezést. Úgy tervezték, hogy ellenálljanak a járműben a durva körülményeknek, például a magas hőmérsékletek, rezgések és a folyadékoknak való kitettség.

A sebességváltó csatlakozóinak főbb feladatai:

• Jelátvitel: Az átviteli érzékelők olyan paramétereket mérnek, mint a folyadékhőmérséklet, a nyomás és a sebesség. Ezek az érzékelők elektromos jeleket küldenek a TCM-nek a sebességváltó csatlakozóján keresztül.
• Tápegység: A jelátvitel mellett az átviteli csatlakozó energiát is biztosít a sebességváltó elektromos alkatrészeihez. Például a mágnesszelepek működtetéséhez bizonyos mennyiségű elektromos energiát igényelnek.
• Mechanikai csatlakozás: A sebességváltó csatlakozó mechanikus csatlakozást is biztosít, amely együtt tartja az elektromos alkatrészeket.

A magas színvonalú sebességváltó csatlakozó elengedhetetlen az átviteli rendszer megbízható működéséhez. A hibás csatlakozó szakaszos elektromos csatlakozásokhoz vezethet, amelyek különféle problémákat okozhatnak, például a szokatlan eltolódást, a csúszó fogaskerekeket vagy akár a teljes sebességváltó hibát.

A piacon számos típusú sebességváltó csatlakozó áll rendelkezésre, mindegyiknek saját egyedi tulajdonságai és alkalmazásai vannak:

• Több - PIN -csatlakozók: Ezeknek a csatlakozóknak több csap vagy csatlakozó van, amelyek lehetővé teszik a több elektromos jel és az energia átvitelét. Általában a modern járművekben használják, komplex átviteli rendszerekkel.
• T - Érintse meg a csatlakozókat (T-Tap): A T-Tap csatlakozókat egy meglévő elektromos áramkörbe használják anélkül, hogy a vezetékeket vágni vagy összeilleszteni kellene. Ezeket gyakran használják további elektromos alkatrészek hozzáadására vagy javítások elvégzésére.

Az autóipari csatlakozók típusai hat szempont szerint osztályozhatók: elektromos funkció, telepítési hely, csatlakozási szerkezet, alakspecifikáció, méretspecifikáció és működési frekvencia.

Sebességváltó Típusok Összehasonlítása Traktorok Esetében

A traktorok teljes teljesítményátviteli rendszere a motortól a járókerekekig az alábbi főbb egységekből épül fel: tengelykapcsoló (kuplung), sebességváltó, differenciálmű, véglehajtások és TLT-teljesítményleadó tengely. A különböző sebességváltó típusok közül a legjobb teljesítményátviteli hatásfokkal a mechanikus váltók rendelkeznek, és a legrosszabb hatásfokúak a hidrosztatikus sebességváltók. A PowerShift és a CVT váltók a kettő között foglalnak helyet, de közelebb állnak a mechanikus váltókhoz.

Nagyon sok traktorgyártó (John Deere, Kubota, Zetor stb.) ill. több traktormárkát tömörítő konszern (AGCO, CNH, SDF) maga gyártja a traktorai számára a különböző típusú sebességváltókat, és vannak speciálisan erre szakosodott gyártók. Ez utóbbiak közül az egyik legnagyobb a német ZF, amely szinkron, PowerShift és CVT traktor sebességváltókat is gyárt, amelyet több traktorgyártó is beépít a traktoraiba (CLAAS, Deutz-Fahr, John Deere stb.).

tags: #sebességváltó #alatti #csatlakozó #típusok #működése

• Passat B5 1.8 benzinmotor csavar nyomaték
• Olajcsere periódus Golf Plus
• Spirálrugó cikkszámok Fiat Stilo-hoz
• Differenciálmű olaj kiválasztása Honda CR-V-hez
• a Fiesta zenekar és az "Empezo la fiesta" sikertörténete