Tárgyak:
- Általános információk
- Egyszeres és dupla csökkentés
- Sebességváltó hosszanti vagy keresztirányban
- Fogaskerekek és fogaskerekek
- A sebességváltó működtetése
- Szinkronizáló eszköz
- Szerelje szét a sebességváltót
- Állandó háló
- Csúszó háló
- Áttételi arányok
Általános információk:
A sebességváltó célja, hogy a motor fordulatszámát és ezáltal a rendelkezésre álló nyomatékot és teljesítményt a különböző vezetési körülményekhez igazítsa. Ez lehet gyorsítás vagy lassítás, nehéz teher szállítása, lejtőn felfelé és lefelé történő vezetés, valamint a levegőben és a gördülési ellenállásban bekövetkező változások, amelyek vezetés közben fordulhatnak elő. Ha ezekben a különböző körülmények között kedvezőbb sebességfokozatba kapcsol, az a legtöbb esetben jobb üzemanyag-fogyasztást, valamint nagyobb nyomatékot és teljesítményt eredményez.
Alacsony sebességfokozatban (pl. második) több motornyomaték áll rendelkezésre, mint magasabb fokozatban (pl. negyedik). Ennek az az oka, hogy a motor főtengelye több fordulatot tesz meg a második fokozatban, és sokkal gyorsabban pörög gyorsításkor, mint magasabb fokozatban. Ezért bölcsebb, ha ne vezessen túl magas sebességfokozatban, ha nagy teherrel, például lakókocsival vezet. Természetesen nem a hegyekben.
A. a motor és a sebességváltó között található tengelykapcsoló amely kuplungtárcsával, nyomócsoporttal és kioldó csapággyal van felszerelve. A tengelykapcsoló pedál megnyomásával a nyomólemez egy kábelen keresztül működik. Hidraulikus tengelykapcsoló esetén a folyadékot két tengelykapcsoló-henger segítségével mozgatják egyik hengerből a másikba.
Az alábbiakban látható egy blokkvázlat arról, hogyan valósítható meg a motortól a kerekekig történő hajtás első-, hátsó- és négykerék-hajtással. Erről bővebb információ az oldalon meghajtó formák.
Egyszeri és dupla csökkentés:
A kézi sebességváltókat két csoportra osztják, nevezetesen egyszeres és dupla redukciósra. A redukció egy másik szó az átvitelre. Tehát valójában „egyszeres és kettős” átvitelt jelent. Az alábbiakban látható, hogy mit jelent ez alatt.
Egyszeri csökkentés
A bemenő és kimenő tengely fogaskerekei közvetlenül kapcsolódnak egymáshoz.
V: Bemenő tengely (hajtótengely, a motorból)
B: Kimenő tengely (főtengely)
Dupla csökkentés
Az első sebességfokozat be van kapcsolva; a hajtóerők az első sebességfokozatban A-ból B-be és C-ből D-be mennek.
A bemenő tengelyen keresztül erő hat az A fogaskerékre. Ez a fogaskerék közvetlenül kapcsolódik a B, D és E fogaskerekekhez. Mivel az első sebességfokozat be van kapcsolva, a szinkronizáló a kimenő tengelyt a D fogaskerékhez kapcsolta (lásd a kék nyilak). A B sebességfokozatból a hajtóerők a kimenő tengelyen keresztül hagyják el a sebességváltót. A kimenő tengely hajtja a differenciálművet, amely elhelyezhető a váltóban (elsőkerék-hajtású autóknál), vagy a differenciálmű más helyre is felszerelhető, például egy hátsókerék-hajtású autóban. Erről bővebben ezen az oldalon olvashatunk később.
V: Bemenő tengely fogaskereke (hajtótengely, a motorból)
B, C & E: Szekunder tengely fogaskerekek
D&F: Kimenő tengely fogaskerekei (főtengely)
A második fokozat be van kapcsolva. A szinkronizáló eszköz le van választva a D sebességfokozatról, és az F sebességfokozathoz van csatlakoztatva (lásd a kék nyilak). Ebben a pillanatban a D fogaskerék forog, de nincs csatlakoztatva a kimenő tengelyhez. F sebességfokozat van, tehát a hajtóerők most A-ból B-be és E-ből F-be mennek.
Mivel a C és E fogaskerekek eltérő méretűek, az áttételi arányok megváltoztak. Ez azt jelenti, hogy a motor fordulatszáma az azonos járműsebesség melletti kapcsolás után csökkent.
Sebességváltó hosszanti vagy keresztirányban:
Az ábrán egy hátsókerék-hajtású autó diagramja látható. A motorblokk hosszirányban (hosszában) van elhelyezve, és a sebességváltó dupla redukcióval van felszerelve. Az utolsó fokozat (differenciálmű) a hátsó tengelyen található, és a hátsó kerekeket hajtja meg. Ez az a hajtástípus, amelyet többek között a BMW is sokat használ.
Ezen a képen egy elsőkerék-hajtású autó diagramja látható. A motorblokk keresztirányban (szélességben) van elhelyezve, és a sebességváltó egyetlen redukcióval van felszerelve.
A hajtóerők a bemenő tengelybe (a hajtótengelybe) jutnak, és a bekapcsolt fogaskerekeken keresztül a kimenő tengelyre jutnak. A differenciálmű a sebességváltó házába van beépítve. Ezt a hajtástípust többek között a Volkswagen Golfban és a Ford Focusban (és persze sok más márkában) használják.
Az ábrán egy elsőkerék-hajtású autó diagramja látható. A motorblokk és a sebességváltó is hosszában van elhelyezve. A motorblokk az első tengely előtt, a sebességváltó pedig a hátsó tengely mögött található. A differenciálmű a hajtótengelyekre van felszerelve. Ezt a rendszert többek között a régebbi VW Passat, Skoda Superb és Audi A4 használják. Az újabb modellek már keresztirányú motorblokkot kapnak (vagyis az alábbi helyzet).
Fogaskerekek és fogaskerekek:
Különböző áttételi áttételek érhetők el különböző áttételi méretekkel. Ezeket az áttételeket fogaskerekeknek nevezzük. Például, ha egy nagy fogaskereket egy kis fogaskerék hajt, a kis fogaskerék 3 fordulatot tud megtenni, míg a nagy fogaskerék csak egyszer fordul meg. Ekkor az átviteli arány 1:1. A késleltetés és a teljesítménynövekedés ekkor 3x akkora. Ha a kis fogaskerék 3 fogas, a nagy fogaskerék 20 fogas lesz.
Alább láthatja a különböző váltható fokozatokat. Látható, hogy minden fogaskeréknél a felső tengely jobb fogaskereke (az elsődleges tengely) egyre kisebb lesz a 2. és 3. fokozatban. A másodlagos tengely jobb oldalán lévő fogaskerék egyre nagyobb. Ez folyamatosan növeli az áttételi arányt, ami egy másik sebességfokozatra való váltás végső célja.
Első fokozat:
A hajtóerő a nyílnál balra lép be a hajtótengelybe. A hajtóerő közvetlenül a másodlagos tengely fogaskerekére kerül. A másodlagos tengely az alsó tengely. A szekunder tengely legkisebb fogaskereke a kimenő tengely utolsó előtti fogaskerekéhez van kapcsolva. A kimenő tengely a fogaskerekek méretei miatt sokkal lassabban forog, mint a bemenő tengely. Ez okozta a legnagyobb késést. Az első sebességfokozat lassítja a legnagyobbat, így nagy nyomatéknövekedéssel lehet álló helyzetből gyorsítani.
Második fokozat:
A bal oldali fogaskerekek bekapcsolva maradnak. A hajtóerő a szekunder tengely harmadik fogaskerekén át a kimenő tengely harmadik fogaskerekébe jut. A kimenő tengely továbbra is lassabban forog, mint a bemenő tengely. Tehát még mindig van késés. A lassulás most kisebb, mint az első sebességfokozatnál, így azonos motorfordulatszám mellett nagyobb járműsebesség érhető el, mint első fokozattal.
Harmadik fokozat:
A hajtóerő a szekunder tengely második fogaskerekén és a kimenő tengely második fogaskerekén megy keresztül. A kimenő tengely továbbra is lassabban forog, mint a bemenő tengely. A lassulás most ismét kisebb, mint a második sebességfokozatban, így most már nagyobb járműsebesség érhető el ugyanazzal a motorfordulatszámmal, mint a második fokozattal.
Negyedik fokozat:
Ezt nevezik közvetlen árnak. A hajtóerő a bemenő tengelyről közvetlenül a kimenő tengelyre jut. A motor nyomatéka ezért 1:1 arányban továbbítódik a kerekekre. Valójában a sebességváltó jelenleg nem működik.
Az ötfokozatú sebességváltónál a negyedik fokozat mindig közvetlen hajtású. A 6 sebességes váltónál azonban az ötödik fokozat közvetlen hajtású.
Ötödik fokozat:
Ötödik fokozatban a két hátsó lánckerék össze van kötve. A szekunder tengely legnagyobb fogaskereke a kimenő tengelyen lévő legkisebb fogaskerékhez van kapcsolva. Ezt "túlhajtásnak" hívják. A kimenő tengely most gyorsabban forog, mint a bemenő tengely.
Az 1., 2. és 3. fokozatok lassítások; a bemenő tengely gyorsabban forog, mint a kimenő tengely. A negyedik fokozatban a bemenő tengely olyan gyorsan forog, mint a kimenő tengely (prise-direct). Ez az 5. fokozat tehát igazi gyorsulás, mert ebben a fokozatban a kimenő tengely az egyetlen, amely gyorsabban forog az összes hajtómű közül, mint a bemenő tengely. Autópályán haladva a motor fordulatszáma csökken. Ha gyorsítani kell, gyakran vissza kell kapcsolnia alacsonyabb sebességfokozatba.
Visszafelé:
A hátramenet kiválasztásakor a szekunder és a kimenő tengely fogaskerekei közé egy extra fogaskerék kerül. Normális esetben, amikor az alsó fogaskerék az óramutató járásával ellentétes irányban forog, a vele szemben lévő felső fogaskerék az óramutató járásával megegyezően forog. Ha a jobbra kanyarodó sebességfokozat mellé egy másik fokozatot helyez, az ismét az óramutató járásával ellentétes irányba fog fordulni. Ez valójában a sebességváltóban is megtörténik. A bemenő tengely egyszerűen a szokásos módon hajt, és az extra hajtómű miatt a kimenő tengely az ellenkező irányba forog.
Következtetés:
Fentebb kifejtésre került, hogy a különböző méretű fogaskerekek összekapcsolásával eltérő áttételi arány (azaz gyorsulás) jön létre, és hogyan működik ezután a hajtáslánc. Az alábbiakban bemutatjuk, hogyan működik a fokozatok be- és kikapcsolása a kar működtetésekor.
A sebességváltó működése:
Amikor a sebességváltó kart a belső térben mozgatják, a sebességváltóhoz vezető kábelek vagy rudak (a sebességváltó/mechanizmus típusától függően) elmozdulnak.
Az alábbi képen látható, hogy a balladeura szár előre-hátra mozoghat. Ez a hely rózsaszínnel van jelölve. A balladeur tengely vezérli a váltóvillát. A váltóvilla a váltógyűrű segítségével a szinkrongyűrűt a lánckerékhez nyomja. A következő sebességfokozatba váltáskor a balladeur tengely visszamozdul, a váltóvillát semleges helyzetbe helyezve. Sebességváltáskor ugyanazt a váltóvillát az ellenkező irányba mozgatja a balladeur tengely, hogy a másik sebességfokozatba kapcsoljon (például a harmadik fokozatból a negyedik fokozatba), vagy egy másik balladeur tengelyt használnak a másik váltóvilla mozgatásához.
A sebességváltóban több balladeur tengely található. Mindegyik balladeur tengely két fokozatot kapcsolhat be vagy ki. A különböző balladeur tengelyek működtetése a sebességváltó kar balra és jobbra mozgatásával történik. Az alábbi képen a fogaskerekek H mintája látható.
Amikor a vezető az első sebességfokozatba akar kapcsolni, először a sebességváltó kart középről (N az „üres” állásnál) balra kell mozgatnia. A váltótengely az első és a második sebességfokozat balladeur tengelyének fogaihoz kapcsolódik.
A kar felfelé mozgatásával (első sebességfokozatba) a balladeur tengely hátrafelé mozog (a képen jobbra fent). A váltóvilla az első fogaskerék lánckereket a tengelyhez köti.
A második fokozatba kapcsoláshoz a kart le kell tolni (üres állásba). A váltóvilla megszakítja a kapcsolatot a tengely és a fogaskerék között. A kart lejjebb mozgatva ugyanaz a váltóvilla fogja a másik sebességfokozatot a tengelyhez kapcsolni; a második fokozat most be van kapcsolva. Ez a balladeura tengely ezért átkapcsolja a váltóvillát az első és a második sebességfokozat között.
A harmadik sebességfokozatba kapcsoláshoz először a második fokozat lánckerekét kell leválasztani a tengelyről. Ehhez a kart először ismét felfelé kell mozgatni (semleges helyzetbe). Ezután a kart a H minta közepére kell mozgatni. A kar balról középre mozgatásával a harmadik és negyedik fokozat balladeura tengelye bekapcsol. A kart előre és hátra tolva a harmadik és negyedik sebességváltó villa előre vagy hátra mozdul, hogy bekapcsolja ezeket a fokozatokat.
Az ötödik fokozatba való váltáskor a kart teljesen jobbra tolja. Az ötödik fokozat és a hátramenet balladeura tengelye össze van kötve. Az ötödik sebességfokozat kiválasztásához a balladeur tengelyt előre tolják, hogy a váltóvilla a lánckereket a tengelyhez csatlakoztassa.
A képen egy kapcsoló mechanizmus látható. Ezt a kábellel működtetett mechanizmust keresztirányú motorblokkkal rendelkező autókban használják. Mivel az 1-es és 2-es kart a kábelek toló- vagy húzómozgása mozgatja, a váltóvillákat egy úgynevezett váltótoronyon keresztül mozgatják.
Szinkronizáló eszköz:
Ha nem használunk szinkronizáló eszközt, akkor a sebességkülönbség miatt a fogaskerekek nem hálóznak össze, vagy csikorognak. Szinkrongyűrűket használnak a fogaskerekek zökkenőmentes összekapcsolására. A szinkrongyűrűk biztosítják, hogy bekapcsoláskor a tengely és a fogaskerék fordulatszáma azonos legyen. Minden fokozat (1-től 5-ig vagy 6-ig) szinkronizált, gyakran a hátramenet kivételével. Ezt Ön is észre fogja venni, mert a sebességváltó néha csikorog, amikor hátramenetbe kapcsol. Néha a hátrameneti fokozatok szinkronban vannak.
A nem kapcsolt fogaskerekek fogaskerekei szabadon forognak a kimenő tengely körül. A fogaskerék bekapcsolása tehát egy szabadon forgó fogaskerék csatlakoztatását jelenti a kimenő tengelyhez. Ha egy fogaskerék be van kapcsolva, a kimenő tengely fordulatszámának meg kell egyeznie a kapcsolni kívánt fogaskerék sebességével. A szinkrongyűrű reteszhornyok segítségével csatlakozik a kimenő tengelyhez, és ezért ugyanolyan sebességgel forog, mint ez a kimenő tengely. A bekapcsolandó sebességfokozat eltérő fordulatszámú, mint a kimenő tengelyé, ezért a szinkron sebességétől is eltérő. Mivel a váltóvilla mozog, magával viszi a szinkront, és a szinkrongyűrű kúpos része a fogaskerék belső kúpos felületéhez nyomódik. Mindkét rész kúpos részei egymáshoz nyomódnak, kiegyenlítve a súrlódást a kúpos felületek között. Amikor már nincs sebességkülönbség a két sebességfokozat között, a váltókarmantyút át lehet tolni, így a fogak egymásba csúsznak, és a sebességfokozat így nyikorgás nélkül kapcsol be. A szinkronizáló nem csak a fokozatok bekapcsolásakor működik, hanem sebességváltáskor és visszakapcsoláskor is.
Nagyon rossz, ha a szinkrongyűrűk nagyon gyorsan kapcsolnak, ezért nagyon erősen be kell nyomni a kart egy fokozatba. Ekkor a szinkronizálásnak nem lesz ideje szinkronizálni. Ezért a legjobb, ha váltáskor a kart az ellenállással szemben óvatosan megnyomja, és csak addig nyomja, amíg szinte automatikusan sebességbe nem kapcsol.
A szinkrongyűrű kopó alkatrész. A váltás során súrlódás lép fel, így az alkatrész idővel elhasználódik. Normál használat mellett a szinkrongyűrű egy autó élettartamát is kibírja, de nem megfelelő használat vagy sportos váltás esetén a szinkrongyűrűk idő előtt elkopnak. A szinkrongyűrű és a fogaskerék közötti távolság (3) az alábbi képen kisebb lesz. Ennek az az oka, hogy a szinkrongyűrű elkopik azon a felületen, ahol a lánckereket érinti. Ezt a részt az 1 távolság jelzi.
A sebességváltó szétszerelése után ellenőrizhető a szinkrongyűrűk kopása. A szinkrongyűrű és a lánckerék közötti távolság hézagmérővel mérhető. A sebességváltót nem szabad bekapcsolni. Amikor egy szinkrongyűrű elhasználódik, a szinkrongyűrű és a fogaskerék közötti távolság kisebb lesz.
Az autó vagy a sebességváltó gyártója a műhely dokumentációjában leírja, hogy mi a szinkrongyűrű kopási határa. Ha a mért érték kisebb, mint a műhely dokumentációjában szereplő maximális kopási érték, akkor azt ki kell cserélni.
A sebességváltó szétszerelése:
Ez a rész leírja, hogyan lehet szétszedni a sebességváltót. Ez jó képet nyújthat arról, hogy valójában hogyan is néz ki a sebességváltó belseje, és hogyan lehet a váltó alkatrészeit cserélni. Ez egy hátsókerék-meghajtású autó sebességváltójára vonatkozik, ahol a motor hosszirányban van elhelyezve.
Az ábrán látható sebességváltó hátulján számos csavar eltávolítható. Ezután a hátsó rész lehúzható. Természetesen a hajtóműolajat először le kell engedni, mielőtt bármely alkatrészt szétszerelnénk.
A belső rész a tengelyekkel és a fogaskerekekkel hátul van rögzítve. A teljes belső tér kikerül a hajtóműházból szétszereléskor.
A szekunder tengely csapágya belülről látható (a furat jobb oldalán, amelyen az elsődleges tengely felszerelve áthalad).
A hajtótengely furatának bal oldalán öt lyuk látható. Ez az öt lyuk tartalmazza a balladeur tengelyek négy végét.
A képen a hajtótengely, a fogaskerekek és a balladeur tengelyek láthatók a váltóvillákkal. Váltáskor a megfelelő balladeur tengely forog és mozog, így a váltóvilla a sebességváltó szinkrongyűrűjét működteti a fokozatba kapcsoláshoz.
A váltóvillákat a balladeur tengelyekkel összekötő szorított csapok vagy csavarok eltávolítása után a balladeur tengelyek kicsúsztathatók. Emiatt a váltóvillák kilazulnak. A váltóvillák lecsúsztathatók a tengelyekről.
Az alábbi képen látható, hogyan néznek ki a fogaskerekek. Ha fogaskerekeket vagy szinkrongyűrűket kell cserélni, akkor a tengelyeket el kell távolítani a hajtóműház másik oldaláról. A fogaskerekeket és a szinkronizálót le kell nyomni a tengelyekről. Ezután az új alkatrészeket vissza kell nyomni a tengelyre.
Annak ellenőrzéséhez, hogy a szinkrongyűrűk rendben vannak-e, meg kell mérni a lánckerék és a szinkrongyűrű közötti távolságot. Ha a távolság nagyobb, mint a gyártó által megadott maximális érték, akkor a szinkrongyűrű elkopott. A szinkrongyűrűt ki kell cserélni. A mérés végrehajtásának módját ezen az oldalon a „szinkronizálási eszköz” részben ismertetjük.
Állandó háló:
A Constant Mesh sebességváltóval a fogaskerekek „folyamatosan” össze vannak kötve. A fogaskerekek a kimenő tengelyre vannak felszerelve, és váltókarmantyúkkal és tengelykapcsolókkal kapcsolódnak egymáshoz. A fenti magyarázat mindig a Constant Mesh sebességváltót tárgyalja.
Az alábbi képen a jobb váltópersely jobbra vált az első sebességfokozat kapcsolásához, és balra a második fokozat kapcsolásához.
Csúszó háló:
Ezek angol szavak a 'sliding' és 'interlocking'-re. Az ilyen típusú sebességváltóknál a fokozatok váltása egy adott sebességfokozat kiválasztásához történik. Ezt még ma is használják hátramenetben, de a modern váltókban már soha, így nem megyünk túl messzire. A fogak egyenesek, végein ferde. Ennél a váltótípusnál mindig hallani fog nyikorgást váltáskor, mert természetesen nincs szinkronban.
Áttételi arányok:
A sebességváltóban az áttételi arányokat pontosan kell kiszámítani és megépíteni. Az alábbi képen látható a jármű sebessége az X tengelyen és a kerekekre ható erő az Y tengelyen. Látható, hogy az 1-es sebességfokozat nagy erővel bír a kerekeken, de alacsony járműsebességnél megáll. Utána minden sebességfokozat kisebb erővel bír a kerekekre, és nagyobb a sebességtartomány.
Kattintson ide az áttételi arányok oldal eléréséhez, ahol az összes átviteli arányt a geometriai sorozatok és a korrigált geometriai sorozatok (Jante-sorok) a K-tényezővel számítják ki.
Ezután minden sebességváltóhoz kiszámítható a jármű maximális sebessége is.
