A Szekvenciális 5 Fokozatú Sebességváltó Működése
Sokan úgy gondolják, hogy egy autónak manuális váltóval kell felszerelve lennie a tökéletes vezetési élmény miatt, míg mások az automata váltót tartják kényelmesebbnek. Talán kevesebben hallottak az úgynevezett szekvenciális sebváltóról, vagyis az úgynevezett félautomata váltóról. Eme rövid cikkben ezt fogjuk bemutatni, ennek fő előnyeivel és hátrányaival.
A szekvenciális váltó felépítése és működése
A szekvenciális váltó szerkezeti felépítésében leginkább a manuális váltóra emlékeztet, hiszen itt - az automatával ellentétben - a kuplungtárcsa felel azért, hogy a motortól nyomatékot vegyen át, továbbá sebességváltáskor fogaskerekek kapcsolódnak egymásba. A szekvenciális igazából annyit jelent, hogy nem tetszés szerint választasz fokozatot, egyszerre csak egyet tudsz kapcsolni, le vagy felfelé.
Az utcai, hagyományos autóknál általában két változattal találkozhatunk: a sebességfokozatok közötti váltáshoz vagy a váltókart használjuk, vagy a kormány mögötti - a Forma 1-es autók kialakítására emlékeztető - váltókkal tudunk egy sebességet le- és felváltani. Legtöbbször automata váltóknál találkozhatunk a szekvenciális váltóval, mintegy kiegészítésként az automata megoldás mellé, hiszen ezeknél is szükség lehet arra, hogy beleszóljunk néha az elektronika által diktált szabályokba, és manuálisan váltsunk.
Szekvenciális váltókar
Gondoljunk itt például arra, hogy egy hegyen megyünk felfelé automata váltós autónkkal, és az magától felváltana magasabb fokozatba, holott ebben az esetben a gazdaságosság miatt pont, hogy 1-esben vagy 2-esben kéne menni. Ilyen esetekben is nagyon hasznos lehet a félautomata sebességváltó, de ha például előzésről van szó, ott is jól jöhet esetenként egy fokozatot visszaváltani.
A szekvenciális váltó előnyei
Mint már említettük, az átlagember valószínűleg olyan automata váltós autóknál találkozhat a szekvenciális sebességváltóval, amelyeknek ez csak egy kiegészítő funkció. Igazi szekvenciális váltós autókkal leginkább autóversenyeken találkozhatunk, gondolunk itt például a F1-es csúcsverdákra. Nem is csoda, hiszen a félautomata váltók iszonyú gyorsaságot tudnak produkálni, így mostanában már rengeteg utcai sportkocsi is átvette ezt a trendet.
Az olyan automata váltós autók, amelyek szekvenciális váltóval vannak kiegészítve, általában nem rendelkeznek kuplungpedállal, ha az ember váltani akar, nincs más dolga, mint le- vagy felpöccinteni a váltókart. Ez a folyamat - ahogy azt gondolnánk - iszonyat gyorsan kivitelezhető, nem olyan meglepő tehát a félautomata váltó versenypályákon elért sikere.
A kézi sebességváltó általában egy külön gép alrendszer formájában kialakított sebességváltó. Ezeket akkor használják, ha szükséges az eszköz mozgási jellemzőinek kiigazítása vagy a munkagép mozgásának jellemzőihez való igazítása. Ez egy olyan összetett mechanizmus, amelyet a maximális hatékonyság érdekében kellő gondossággal kell ellátni.
A mai személygépkocsik, de már nem használnak szinkronizált kézi adásokat. Ezeket a sebességváltókat csak gépekben, versenyautókban és nehéz tehergépjárművekben használják. Így nem szinkronizált kézi adásokat használnak, vagy csak néhány fogaskerék van szinkronizálva. Ez azért van, mert a szinkronizáló eszköz súrlódási anyaga hajlamos a törésre.
A szekvenciális váltók története a versenyautókban
Szekvenciális sebességváltók: Minden, amit tudnod kell | Quaife Engineering
A szekvenciális váltó ügye nem merült feledésbe. A Ferrari a Formula-1-ben már 1979-ben kísérletezett egy félautomata, gombbal kapcsolható, szekvenciális rendszerrel. 1987-ben már nyilvánvalóvá vált, hogy a turbómotorokat egy időre ki fogják tiltani a versenysorozatból. John Barnard ekkor kezdte el tervezni a 639-es típust, amit a hathengeres, feltöltős motor helyett már egy 12 hengeres szívómotor hajtott.
Jazz i-Shift automata tapasztalatok
Ferrari 639
A váltó hét fokozatú volt, és ezen áttételeket hat darab munkahenger segítségével elektrohidraulikus úton, a kormányról szekvenciális módon lehetett kapcsolni. A kormányon lévő kar (amit angolul “paddle”-nek, azaz “lapátnak” hívnak) ötletét Barnard a gokartoktól vette át. A versenyző a jobb kézzel felfelé kapcsolt, a ballal lefelé. Az autóban volt egy kuplungpedál, amit csak induláskor használtak. A 639-es csak átmeneti típus volt az új koncepció tesztelésre, amit kezdetben Roberto Moreno végzett. Az autó soha nem állt rajthoz.
A többi csapat is követte a maranellóiak mintáját. 1992-ben Patrick Head a kor csúcstechnikáját felvonultató Williams FW14-eshez a blokkolásgátlón, kipörgésgátlón, aktív futóművön kívül tervezett egy olyan szekvenciális váltót, ahol a rudazatot egyetlen munkahenger működteti. Ezzel némi súlyt tudtak megspórolni a korábbi Ferrari-konstrukcióval összehasonlítva.
Ezzel egy időben a hosszú távú pályaversenyeken is elterjedt a szekvenciális váltási mód: ha az előző részben említett Porsche 962C PDK-t nem számítjuk, akkor a le mans-i versenyen először a Peugeot 905 Evo 1B-nél használtak ilyet 1993-ban (abban az évben ezzel az autóval abszolút győzelmet is arattak). 1995-ben a győztes McLaren F1 GTR-ben is szekvenciálisan váltottak (a berendezés az Xtrac cég fejlesztése volt).
Az 1996. szezonban a DTM-ben, azaz a Német Túraautó Bajnokságban, illetve az ahhoz kapcsolódó ITC-ben (International Touring Car Championship) az Opel Calibra szekvenciális váltóját az Xtrac és a Williams fejlesztette.
A szekvenciális váltó működése
A fokozatmentes váltó (CVT) kísérlete
1993-ban Head a Williams FW15-össel forradalmi áttörést szeretett volna. Első ízben alkalmazott a királykategóriában fokozat nélküli váltót. A szíjtárcsák átmérőváltozásai elvén működtetett fokozatmentes váltó (CVT = Continuously Variable Transmission) először a motorkerékpároknál jelent meg, egészen pontosan 1911-ben az angol Zenith Gradua típuson.
Az első CVT-s robogó 1938-ban az amerikai Salsbury volt. Európában a DKW Hobbyn debütált 1954-ben. Japánba csak 1980-ban jutott el, amikor a Yamaha Beluga hajtásaként ezt a módot választották. Autón csak 1958-ban alkalmazták, amikor a holland DAF (= Van Doorne’s Automobiel Fabrieken) bemutatta a 600-as típusát a Variomaticnak elnevezett hajtáslánccal.
Az autó hátsókerék-hajtású volt, 2 db hajtószíjjal, s azok variálható átmérőjű tárcsáival. Az első egyszíjas járművet, az összkerékhajtású DAF Pony kisteherautót a cég 1968-tól kínálta, az első egyszíjas személyautót, a DAF 46-ost 1974-től lehetett kapni.
A kétszíjas Variomatic előnye a fokozatmentességen kívül az volt, hogy nem kellett külön differenciálművet beépíteni. A két szíj némi csúszást (slipet) lehetővé tett, ami a gyakorlatban azt jelentette, hogy az egység önzáró differenciálműként viselkedett: a kanyarodás közben kialakuló kisebb fordulatszám-különbséget engedte, de az egyik kerék “kipörgését” a másikhoz képest nem. Mindez különösen értékes előnynek számít a versenyautók esetében. 1965-től kezdtek versenyezni a CVT-s autókkal a Formula-3-ban.
Verseny DAF Röntgen-rajza
Visszatérve a Formula-1-re: 1993-ban a Williams, illetve a mérnök Head konkrétan a DAF Variomatic váltókért felelős, a cégalapító Van Doorne nevét viselő részlegéhez fordult. El is készült a Williams FW15C-hez az LG1-típusjelű fokozatmentes váltó.
David Coulthard kezdte tesztelni az új autót, ami több másodpercet is rávert a korábbi váltóval szerelt Williamsre. Miután a FIA értesült az eredményekről, azonnal hozott egy szabályt, miszerint 1994-től csak olyan autóval lehet rajthoz állni, aminek legalább négy, legfeljebb hét fokozatú a váltója. A CVT-nél viszont a fokozatok száma elméletileg végtelen… Így a fokozatmentes Williams nem jutott el a versenypályáig.
A szekvenciális váltó a rali világában
A raliban az Audi PDK-jának példáját egy ideig nem követték a csapatok. Ráadásul 1987-re a B-csoportot is betiltották, az A-csoportos autókat indító csapatoknak pedig a szigorúbb szabályok miatt tervezéskor sokkal jobban meg volt kötve a keze. A legtöbb autó 5 vagy 6 fokozatú, szinkronizálatlan váltót használt.
1989-ben 3 db, rali vb-n futó Lancia Delta HF Integralét a Valeo cég által fejlesztett elektronikus kuplunggal láttak fel. A kuplungpedál elmaradt, a típust ezért Bipedalénak is hívták, de a következő szezonra visszatértek a három pedálhoz.
1990-ben a Ford rukkolt elő a Sierra RS Cosworth 4×4 versenyváltozata számára az MS90 típusjelű (MS = motorsport) váltóval, ami működését tekintve hagyományos volt, ám hét fokozat állt a versenyző rendelkezésére. A váltóval csökkenteni lehetett a fokozatok közötti áttételek különbségeit, az ún. fokozati ugrásokat, ami azt eredményezte, hogy kisebb, illetve kedvezőbb fordulatszám-tartományban lehetett járatni a turbólyukra amúgy is hajlamos motort.
A tesztek szerint a hétgangos megoldás az autó gyorsulását nulláról 100 km/h-ra mérve ötről négy másodpercre csökkentette.
Bár a partner Ferguson fő profilja a traktorgyártás volt, de jelentős tapasztalattal rendelkezett váltók és összkerékhajtású erőátviteli rendszerek tervezésében és fejlesztésében, többek között a Ford és a Jensen autógyárak számára.
A Sierra RS Cosworth 4×4 1990-től versenyzett, felváltva a régebbi, hátsókerékhajtású Sierra RS500-ast. Mindazonáltal a hét fokozat nem terjedt el, a ralimezőny többsége a mai napig maradt a hat áttételnél. Kivételek persze akadtak, pld. A Sierra kifutásával az 1993-tól versenyben lévő Ford Escort RS Cosworth-be is beépítették a hétfokozatú váltó módosított változatát, az MS92/1 kódjelű egységet.
Az Escort RS Cosworth utódja, az 1997-ben bevezetett, WRC-szabályok szerint épített Escort WRC kapta meg a raliversenyek történetének második szekvenciális, kuplungolás nélkül használható konstrukcióját (az előző részben említett Audi PDK volt az első). A fokozatok száma ezúttal hat maradt.
Fejlesztések a Forma-1-ben a 2000-es években
1994-ben a Ferrari 412T váltójánál szakítottak az alumínium és a magnézium hagyományával, és titánból alakították ki a váltóházat. Ugyenebben az évben a McLaren MP 4/9 autónál a kuplungpedál eltűnt, a kuplungot egy kormányra szerelt karral (paddle-el) lehetett működtetni.
2003-ban a McLaren MP4/18 versenyautóban duplakuplungos váltóval kísérleteztek, de az FIA betiltotta ezt a megoldást. A csapatnak abban az évben a váltóházzal is gondjai voltak.
2005-ben a BAR 007-hez fejlesztette ki a Honda és az Xtrac az első, úgynevezett “seamless” (= “zökkenőmentes”) váltót. A hagyományos körmös kapcsoló a váltás ideje alatt egy igen rövid időtartamra egyszerre kapcsol 2 db fogaskerékpárt.
2009-ben a Honda egy nagyon kompakt váltó-difi-egységet mutatott be USD, azaz Ultra Short Differential néven az RA109 versenyautóba építve. Szinte a teljes kapcsolóegység a fogaskereken belülre került. 1,2 kg-mal lett könnyebb a váltó, tehát ami súlyt a seamless szerkezettel felszedett, az USD-vel ezúttal leadta.
2010-ben az Xtrac a Lotus, a Hispania és a Virgin csapatok részére fejlesztette ki a P1044 típusjelű váltót (2013-ra a Marussia részére áttervezte P1155 típusjelzéssel). Az Xtrac ezúttal visszatért az alumínium házhoz, az öntvény anyaga az Al-357 jelű ötvözet. A váltó tömege 40 kg lett.
Hivatalosan ma már nincsenek az Xtrachoz hasonló külső beszállítók, a csapatok maguk gyártják a váltókat, bár pld. 2014-ben, a turbómotorok, az 1,6 literes hengerűrtartalom, a hat henger és a direkt injektorok bevezetésével egy időben történt egy kisebb figyelmet kapott változás, miszerint engedélyezett lett a nyolcfokozatú váltók használata.
Az EGS rendszer
Magyarországon több ezer, bowdennel, illetve rudazattal működtetett ZF mechanikus sebességváltóval ellátott autóbusz üzemel. Ezekben a járművekben rudazattal, illetve 2-3 bowdennel ellátott, különféle mechanizmusok (esetenként külön szervóval ellátva) végzik a váltó működtetését. A jármű vezetője a jól ismert „H” elrendezésnek megfelelően tudja kapcsolni az aktuális sebességfokozatokat.
A sebességváltáshoz idővel a bowdenek elhasználódása - azok megnyúlása és szorulása - miatt a gépjárművezetőnek egyre nagyobb erőt kell kifejtenie. Továbbá a nem megfelelően beállított bowdeneknek köszönhetően, illetve a szélsőséges időjárási körülmények közti (főleg az alacsony hőmérsékletek) üzemeltetésből adódó nehézségek miatt a sebességváltás esetenként meglepően nagy működtetőerőket igényel a járművezetőtől.
A TRIGON Electronica Kft. által kifejlesztett és gyártott EGS-rendszer a mechanikus sebességváltó bowdenes (rudas) működtetését válthatja le - az üzemeltető megrendelésére - elektropneumatikus működtetésre, kizárva a korábban felsorolt hátrányokat. Az új működtetésből adódóan továbbá olyan plusz „szolgáltatásokat” nyújthat a gépjárművezető számára, melyeket a korábbi hagyományos működtetések nem tettek lehetővé.
A váltásokat a járművezető a korábbi sebességváltó kart kiváltó joystick segítségével könnyedén hajthatja végre, ezért a sebességváltással kapcsolatos komfortérzete jobb, illetve egy hosszabb műszak után sem fog panaszkodni könyök-, illetve vállízületeinek megerőltetésére.
A rendszer egyes szerkezeti elemeit úgy alakították ki, hogy azok a sebességváltóra, annak megbontása nélkül, utólagosan akár az egyszerűen felszerelt műhelyekben is könnyen ráépíthetőek legyenek. A teljes átépítés néhány óra alatt elvégezhető.
Az EGS rendszer elemei
- Fokozatkapcsoló munkahenger
- Válogató (kiválasztó) munkahenger
- Szelepblokk
- Joystick
- Kijelző
- Vezérlő komputer
- Kuplungpedál-jeladó
- Kábelköteg
Az EGS rendszer működése
Fokozatkapcsolás üresből, fokozatkapcsolás üresbe, fokozatkapcsolás menet közben.
A sebességváltások folyamata
Az egyes sebességváltások 5 szakaszra bonthatók. Minden szakaszban feltételeknek kell teljesülnie ahhoz, hogy a következő szakasz elinduljon. Természetesen a váltás sikeres befejezéséhez minden szakasznak sikeresen le is kell futnia. A sebességváltás befejeztét egy csippanás, ill. a kijelző villogásának megszűnése jelzi.
- szakasz: a kuplung kinyomása.
- szakasz a fokozatkapcsoló üresbe tétele.
- szakasz: válogatás.
- szakasz: fokozatkapcsolás.
- szakasz: a váltás befejezése.
Diagnosztika
A bemutatott EGS-rendszerhez a gyártó saját diagnosztikai szoftverét is az üzemeltető rendelkezésére bocsátja. A különféle menüpontok alatt számos lehetőség közül választhat a felhasználó a sebességváltó rendszer diagnosztizálásához, paraméterezéséhez.
Alkalmazhatóság
A TRIGON EGS alkalmazhatósága nem járműfüggő. A gyártó 5+R, illetve 6+R fokozatú mechanikus sebességváltókra rövid időn belül vállalja az adaptációt.
A TRIGON EGS-rendszerének ára versenyképes a jelenleg alkalmazott bowdenes működtetések árával, ugyanakkor egy magasabb komfortszintű sebességváltó-működtetést valósít meg.
tags: #szekvenciális #5 #fokozatú #sebességváltó #működése