Tengelykapcsolók vezérlése Automatizált működtetésű tengelykapcsolók

A tengelykapcsoló lábbal való működtetése meglehetősen igénybe veheti a gépkocsivezetőt, főleg nagyméretű haszonjárművekben (városi autóbusz). Ezért már régen kísérleteztek különböző segítő szerkezetek beépítésével. Egy egyszerű megoldás látható a bal oldali ábrán: alaphelyzetben a tekercsrugó a kezdeti (de kicsi!) pedálerőt növeli (a csökkenő) k karon kifejtett nyomaték miatt. Amikor a k kar átfordul, a rugó a gépkocsivezető által kifejtett erőhöz társul, éspedig a k kar növekedése következtében mind nagyobb mértékben. Ma már inkább azokat a szervókat alkalmazzák - kis átalakítással -, melyeket a hidraulikus fékekhez fejlesztettek ki.

Az ötvenes években viharos gyorsasággal terjedtek el a tengelykapcsoló működtetését automatizáló szerkezetek, melyeknek fő feladatuk a sima indulás és a "kuplungozás" nélküli sebességváltás volt. A számtalan megoldás közül néhány egyszerűvel ismerkedjünk meg.

Az egyik a szívócsőben kialakuló depressziót használja fel erőkifejtésre. Itt még - a biztonság kedvéért - megmaradt a pedál. A motor beindulása után a depresszió egy munkahenger segítségével oldja a tengelykapcsolót. Nincs akadálya az 1-es sebességfokozat kapcsolásának. A gázpedálra lépve levegő jut a munkahengerbe, ezért a dugattyú kifelé mozdul, s megkezdődik a tengelykapcsoló zárása. Ennek intenzitása a gázpedál benyomásának a mértékétől, illetve sebességétől függ. Sebességváltáskor a váltóban lévő rúd először lenyomja az alatta lévő szelepet, minek következtében a depresszió oldja a tengelykapcsolót, föltéve, hogy a gázpedál nincs benyomva.

Megtörténik a fokozatváltás, a szelep felemelkedik, s megszűnik lehetősége a depressziónak a munkadugattyú visszatartására, gázadásra a tengelykapcsoló zár. A röpsúlyos szabályozónak - amely 20 km/h fölött zár - a feladata kettős: egyrészt lehetővé teszi a motorfékezést, másrészt meggátolja, hogy a motor vészfékezéskor leálljon.

A másik automatika hidraulikus nyomást és villamos áramot használ A másik automatika hidraulikus nyomást és villamos áramot használ. Amíg a motor áll, a munkadugattyú mögött lévő erős rugó nyitva tartja a tengelykapcsolót. A motor beindítása után egy fogaskerékszivattyú olajat áramoltat egy zárt körben egy fojtáson keresztül. Alapjáratban az olaj nyomása olyan kicsi, hogy ekkor még semmi nem történik. A gázpedál benyomására a motor fordulatszáma, s vele együtt az olaj nyomása nő. Meghatározott motorfordulatszámnál a nyomás elkezdi kinyomni a munkadugattyút, vagyis engedi záródni a tengelykapcsolót, s a gépkocsi elindul. A záródás sebessége, azaz a gépkocsi gyorsítása függ a gázpedál benyomásának a sebességétől. Akármilyen hevesen nyomja is be a gépkocsivezető a gázpedált, a jármű azért mégsem ugrik meg: a munkahengert feltöltő olaj csak egy fojtáson keresztül tud a szivattyúhoz eljutni.

Sebességváltáskor a váltókar bármilyen irányú elmozdítására záródik egy villamos áramkör, a tekercs felrántja azt a szelep-dugattyút, ami kiengedi az olajat a munkahengerből. A váltás befejeztekor az áramkör megszakad, megnyílik a lehetőség arra, hogy a szivattyú ismét olajat préseljen a munkahengerbe, azaz hogy zárja a tengelykapcsolót.

A Citroen személygépkocsiknál alkalmazott megoldás tisztán hidraulikus úton elégíti ki mind az indítási, mind a fokozatváltási folyamat követelményeit. A kapcsolást egytárcsás száraz tengelykapcsoló végzi, a főtengelykapcsoló munkahengerét olajnyomás működteti.

Az olajat a 7 szivattyú szállítja Az olajat a 7 szivattyú szállítja. Az olaj vagy az „A” vagy a „B” csatornán jut a 9 szelephez, onnan a 2 dugattyút lenyomva juthat az 1 munkahengerbe. Álló gépkocsinál üresjáratban járó motornál a következő a helyzet. A 6 mellékszivattyú kevés olajat szállít, az olaj a fojtófuraton keresztül visszafolyik a tartályba, tehát lényeges nyomást nem tud kifejteni az 5 dugattyú felső felületére. Az 5 dugattyú az alatta lévő rugó következtében felső helyzete körül van, s ennek megfelelően a 4 szelepdugattyút is felnyomva tartja. Ha a 8 csatornában nincs nyomás, akkor a 4 dugattyú a rajzon látható helyzetnél is feljebb emelkedik, aminek következtében a 7 szivattyútól olaj áramlik a „B” csatornába. A beáramló olaj a 4 dugattyú felső felületét is nyomni kezdi, tehát egy bizonyos nyomás elérése után maga a 4 szelep fokozatosan elzárja az olaj beömlését a „B” csatornába és egyensúly áll be.

A 8 vezetékek a váltómű kapcsolóvezetékei A 8 vezetékek a váltómű kapcsolóvezetékei. A váltómű kapcsolószerkezete olyan,hogy olajnyomás tartja bekapcsolva a kívánt fokozatot. Azért van szükség a négy kis dugattyúra, hogy a váltóműbe menő öt csatorna egymástól el legyen választva . Ugyanakkor biztosítani kell azt, hogy a 9 dugattyú felső helyzetben legyen felnyomva, akármelyik csatornában van nyomás. A főtengelykapcsoló a következőképpen vezérelhető. Induláskor valamelyik fokozat be van kapcsolva, tehát a 9 dugattyú az „A” csatornát zárva tartja, a „B” csatornát nyitva. Amíg nem lépünk rá a gázpedálra, a motor üresen jár. Ez azt jelenti, hogy a „B” csatornában nagy a nyomás ami a munkadugattyút kinyomva tartja, tehát a főtengelykapcsoló oldott állapotban van. A gázpedált lenyomva a motor fordulatszáma nő, az olajnyomás csökken, a munkadugattyú fokozatosan felengedi a főtengelykapcsolót, az zárt állapotba kerül.

Fokozatváltáskor először megszűnik az olajnyomás a 8 vezetékben,aminek a hatására a 9 dugattyú elmozdul lefelé, megnyitja az „A” csatornát és a 7 szivattyú nagy nyomása azonnal oldja a tengelykapcsolót. A váltás második mozzanata az új sebességfokozat bekapcsolása, ami ismét nyomásnövekedéssel jár a 8 vezetékek valamelyikében, tehát az „A” csatorna megint bezáródik. A munkadugattyúban lévő olaj visszafolyása a 2 szelepen keresztül gyorsan megindul, de bizonyos nyomásesés után a 2 szelep zár. Ettől kezdve csak a 3 szelepen keresztül folyik vissza az olaj, lényegesen lassabban. Ez azt jelenti, hogy a főtengelykapcsoló zárása a súrlódó felületek érintkezése után lelassul, ill. fokozatosan, simán fejeződik be. A lelassulás mértéke függ attól, hogy a gázpedált mekkora sebességgel nyomják le, mert ha a 3 szelep rugója bizonyos mértékig tehermentesül, s a kapcsoló hamarább zár.

Trabant hycomat elektrohidraulikus tengelykapcsoló szerkezetét és működését lehet tanulmányozni a következő ábrákon. - Álló gépkocsinál,üresjáratban az 1 szivattyú által szállított kis mennyiségű olaja 2 fúvókán keresztül visszaáramlik a szivattyú előtti térbe. A 10 kioldórugó a főtengelykapcsolót oldott állapotban tartja.

- a fordulatszám növelésével a szállított olaj mennyisége a 6 nyomóvezetékben megnő és a 7 dugattyút elmozdítva a 9 rúd és a 8 emeltyű segítségével zárja a tengelykapcsolót. A felesleges olajmennyiség a 3 biztonsági szelepen keresztül visszaáramlik a tartályba.

-fokozatváltáskor a sebességváltókar zárja a villamos kapcsolót, amely az elektromágnest bekapcsolja és a vezérlődugattyút a rugó ellenében elmozdítja. A vezérlődugattyú a kapcsolóhengerben lévő olajat a visszavezető csatornán keresztül a tartályba engedi, miközben a rugó oldja a tengelykapcsolót.

A szerkezet esetleges meghibásodása esetén a pedál segítségével a főtengelykapcsoló hagyományos mechanikus szerkezetként lehet vezérelni. Ez esetben a rendszerben olajáramlás nincs

Automatikusan, elektronikus vezérléssel működő hagyományos építésű hidraulikusan működtetett tengelykapcsoló szerkezet látható a következő ábrán

A szerkezet felépítése: 1.- folyadéktartály 2.- fojtószelep motorja és helyzetérzékelője 3.- gyújtás érzékelője 4.- elektronikus szabályozóegység 5.- sebességváltókar 6.- motor fordulatszám érzékelő 7.- sebességfokozat érzékelő 8.- sebességfokozat kapcsolórúd 9.- szivattyú és szabályozószerep 10.- munkahenger 11.- sebességváltómű bemenő tengely fordulatszám érzékelő 12.- gázpedálhelyzet-érzékelő

A rendszert úgy alakították ki, hogy az elektronikus szabályozóegység és a villamos fojtószelep-szabályozás automatikusan állítja a motor fordulatszámát amint az szükséges, így a sebességfokozatok kapcsolódása simább. A fokozatváltásnál a gázpedálnak nem kell alaphelyzetben lennie a fokozat bekapcsolása után a váltókart el kell engedni. A motor indítása csak a sebességváltókar semleges helyzetében lehetséges. A gépkocsi megállítása előtt nem szükséges üres állásba kapcsolni, mivel egy meghatározott fordulatszám alatt a tengelykapcsoló automatikusan old és oldott állapotban is marad. Elinduláskor az elektronika figyelmezteti a sofőrt a váltókar aktuális pozíciójáról.

Az elektronika további érzékelést is végez: - érzékeli a tengelykapcsoló-tárcsa kopását és a szükséges után állítást automatikusan elvégzi. érzékeli a hidegindítási nagy alapjárati fordulatszámot és ezzel megakadályozza az idő előtti működtetést. érzékeli, hogy a tengelykapcsoló oldását egyes esetekben nagy fordulatszámon kell elvégezni, pl. emelkedőn való visszakapcsoláskor, induláskor.

Teljesen elektronikus módon vezérelhető tengelykapcsolót mutat a következő ábra:

A kísérleti stádiumban lévő megoldásnál egy villanymotor által mozgatott orsó segítségével történik a kiemelő villa mozgatása. Az orsón elhelyezett görgős kocsi egyenes vonalú mozgása egyszerű emelő szerkezetet működtet. Számos probléma, műszaki, biztonsági feladat megoldása még hátra van. Ilyen a teljes vezérléskiesés, a tengelykapcsolók nyitva-zárva maradása, a kerekek blokkolása,stb. problémaköre.

Felhasznált irodalom: Szilvássy Bertalan: Gépjármű szerkezettan Autotechnika folyóirat: Gépjárműszerkezetek Dr. Lévai Zoltán: Gépjárműhajtások