Az automata váltó története
Az ős-automata
Az első automata váltót még 1904-ben alkották meg a Sturtevant-fivérek az amerikai Bostonban. A két előre- és egy hátrameneti fokozattal ellátott szerkezet lelkét azok a repülősúlyok képezték, amelyeket a motor hajtott meg. Amennyiben emelkedett az erőforrás fordulatszáma, a váltó magasabb fokozatba kapcsolt, a fordulatszám csökkenésével pedig az alacsonyabba. Az ötlet elvileg működőképes lett volna, azonban a korabeli gyártástechnológia nem tette lehetővé a megfelelő minőségű sorozatgyártást.
Nem lehet mindent egyszerre
Henry Fordot nem olyan fából faragták, hogy beérte volna csupán azzal a dicsőséggel, hogy az első sorozatgyártású, akkoriban igen korszerűnek számító, szélesebb rétegek számára is elérhető autó, a T-modell viseli a nevét. Nyilván hallott már Sturtevanték találmányáról, ezért arra utasította mérnökeit, hogy a T-modellhez tervezzenek egy, a vezetés kényelmét fokozó, ugyanakkor megbízható és természetesen gazdaságosan gyártható automata sebességváltót. A szakemberek 1908-ban el is készültek a bolygóműves sebességváltóval, amely meg is felelt a megfogalmazott követelményeknek – azt leszámítva, hogy a sebességváltást továbbra is a vezetőnek kellett végrehajtania pedál segítségével. Ugyan a mai értelemben véve ez sem volt automatikus váltó, de működtetése így is sokkal egyszerűbb volt, mint a korabeli, nem szinkronizált manuális sebességváltóknak.
Az igazi megoldás – ismét! – Magyarországról jön
Kevés szó esik róla, pedig tény: a ma is használatos automataváltók elődjének számító szerkezetet egy magyar ember, nevezetesen Bíró László (1899, Budapest–1985, Buenos Aires), többek között a vizes töltőtoll, a mosógép és a golyóstoll feltalálója, alkotta meg még az 1930-as évek elején.
Az akkoriban egy olajtársaság vámügyintézőjeként dolgozó Bíró vásárolt magának egy Bugatti sportkocsit, amellyel azonban nem volt maradéktalanul elégedett: úgy érezte, hogy a tengelykapcsolós váltómechanizmus túlzottan nehézkes, így nem engedi maradéktalanul érvényesülni az autóban ténylegesen meglévő potenciált. Elkezdett hát dolgozni egy, a sebességváltásokat kényelmesebben, pontosabban, az emberi hibalehetőségeket kiküszöbölő váltóművön. A működőképes szerkezet egy év alatt készült el, amelyet az alkotó annak rendje és módja szerint szabadalmaztatott is.
Az automata sebességváltó további tökéletesítést igényelt, ám Bíró Lászlónak erre már nem volt pénze és más magyarországi befektető sem érdeklődött az újdonság iránt. Az Opel (illetve annak amerikai tulajdonosa, a General Motors) illetékeseinek fülébe azonban eljutott a találmány híre, és Bírót meg is hívták Berlinbe, hogy mutassa be azt.
Bíró beépítette a szerkezetet saját oldalkocsis motorkerékpárjába, amellyel végül gond nélkül megtette a mintegy 1000 kilométeres Budapest–Berlin távot. Mindez önmagában is meggyőzte az illetékeseket, így a négy berlini tesztkör már csak amolyan ráadás volt. Bíró és az Opel vezetősége így hamar tenyérbe csaptak: a jogokat megvásárló GM vállalta, hogy öt éven keresztül havi 200 amerikai dollárt utalnak át a feltalálónak, valamint minden eladott darab után bizonyos százalékot fizetnek neki. Bírónak azonban be kellett érnie az amúgy akkor tekintélyes összegnek számító havi 200 dolláros apanázssal, mivel a GM-nek esze ágában sem volt gyártani az automata sebességváltót – az egész ügylet csak arra kellett, hogy nehogy a konkurencia szerezze meg a gyártáshoz szükséges patentjogot.
Az automata sebességváltóból tehát, mint oly sok más magyar találmányból, anyagilag és erkölcsileg végül nem az alkotó és nem az ország húzott hasznot.
Az örök nyertes
Ahogy már az eddigiekből is következik, az Amerikai Egyesült Államokról van szó.
Jóllehet, erre vonatkozó adatok nem állnak rendelkezésre, a GM által 1934-ben megjelentetett hidraulikus vezérlésű, félautomata sebességváltó kifejlesztésékor minden bizonnyal nagy hasznát vették Bíró találmányának. Ekkora azonban már a másik óriás, a Chrysler is beszállt a versenybe. Ők a német Hermann Föttinger mérnök által még 1905-ben kidolgozott folyadékos tengelykapcsolóval kísérleteztek abból a célból, hogy megakadályozzák a motor lefulladását, amikor a jármű sebességfokozatban áll meg. Az ígéretes kutatások ellenére a Chrysler nem jutott el az automataváltó sorozatgyártásig, helyette manuális váltóval társították a folyadékkapcsolót.
Az igaz áttörés 1939-ben következett be, amikor General Motors szériában kezdte gyártani Hydra-Matic nevű automatikus szerkezetét, amely az említett kutatási eredmények összegzéseként született meg. Az akkoriban forradalmian korszerűnek számító, a mai, modern automata sebességváltók közvetlen elődjének számító, négy előre- és egy hátrameneti fokozattal rendelkező, a negyedik fokozatban overdrive-hoz hasonló funkcióval rendelkező sebességváltó 1940-től volt megrendelhető előbb bizonyos Oldsmobile, majd később Cadillac és Pontiac modellekhez is. A GM nemcsak saját márkáiba szerelte be a Hydra-Matic váltót, hanem jó pénzért más gyártóknak, egyebek mellett a Mercedes-Benznek és a Rolls-Royce-nak, is adott el belőle.
A kitűnő Hydra-Matic sebességváltó továbbfejlesztett változata, a Jetaway Hydra-Matic 1956-ban jelent meg. Ebben a finomabb működés érdekében már két folyadékkapcsoló volt: az elsődleges a váltót kötötte össze a motorral, a másodlagos pedig a kuplungszerkezet helyét vette át az előremeneti fokozatoknál. A megoldásnak köszönhetően sokkal simábbá vált az első és második fokozat közötti váltás, a hatékonyság viszont némileg romlott. A Jetaway váltó legnagyobb újdonsága az volt, hogy először itt jelent meg a P (parkolás) fokozat – eladdig parkoláshoz a hátrameneti fokozatot kellett használni.
Mindeközben azért a többiek sem vesztegették az idejüket. 1948-ban a Buick Dynaflow néven megjelentette az első sorozatgyártású nyomatékváltót, őt követte 1949-ben a Packard a hasonló konstrukciójú Ultramatic váltóval, 1950-ben pedig a Buick következett a Powerglide nevű szerkezettel. Ezek mindegyike két előre- és egy hátrameneti fokozattal bírt. Utánuk kapcsolódott be a versenybe a piacon ma is meghatározó jelentőségű BorgWarner cég, amelynek saját fejlesztésű három előre- és egy hátrameneti fokozattal ellátott nyomatékváltóját használta a Ford, a Studebaker és az American Motors is. A Chrysler egy kicsit lemaradva, 1956-ban állt elő saját hasonló, TorqueFlite nevű váltójával.
A ma emberének furcsán hangozhat, de tény: ezen váltók többségében egészen a ’60-as évek derekáig nem ásványi vagy szintetikus, hanem bálnaolajat használtak.
Az említett, négyfokozatú szerkezetek módosított változatai gyakorlatilag a ’80-as évekig uralták piacot, amikor a felváltották őket a jellemzően négy előre- és egy hátrameneti fokozattal rendelkező, overdrive funkcióval ellátott egységek. Ezek többsége ún. zárható nyomatékváltó volt, amelyek esetében, egyenletes haladáskor a felesleges váltásokat a kuplung és a hidraulikafolyadék-pumpa mechanikus lezárása akadályozta meg, segítve ezzel az alacsonyabb fogyasztást.
A technika bűvöletében
Az automata sebességváltók fejlődésében kiemelkedő fontosságú volt az elektronikus motor- és váltóvezérlés megjelenése. Utóbbi esetben a számítógép által vezérelt mágnestekercsek szabályozzák a váltási képleteket és fokozatáttételeket a szelepház rugós szelepei helyett. Mindennek eredményeként a váltások sokkal pontosabban, simábban és gyorsabban mennek végbe. Manapság a legtöbb ilyen konstrukciójú automata sebességváltó lehetővé teszi azt is, hogy a vezető maga válassza ki a kívánt fokozatot.
Az automata sebességváltók ma már legalább öt előremeneti fokozottal rendelkeznek, de a prémium kategóriában elterjedtek az előszőr a BMW által alkalmazott hat, a Mercedes által bevezetett hét, sőt felbukkantak a nyolcfokozatú váltók is – például a Lexus és a BMW esetében.
Fokozat nélkül még jobb
A ma használatos fokozatnélküli váltók (Continuously Variable Transmission – CVT), amelyek lényege, hogy két végpont között gyakorlatilag végtelen számú fokozat van, a nyomaték átadása pedig nem fogaskerekek, hanem változó átmérőjű ékszíjtárcsák segítségével megy végbe, története az ’50-es évek elejéig nyúlik vissza, ám akkor ezt a megoldást még nem autókban, hanem repülőgépek áramfejlesztő generátorainál használták. A CVT váltó – igaz, akkor még Variomatic néven – a holland DAF cég egyik kisautóján jelent meg később, ám a megoldás akkor nem aratott átütő sikert viszonylagos kiforratlansága miatt.
Évtizedekkel később néhány japán gyártó (például a Nissan és a Toyota) élesztette fel a CVT váltót, majd őket követte az Audi Multitronic nevű szerkezetével. A mindenféle rángatást mellőző modern CVT automata sebességváltók esetében is beavatkozhat a váltási folyamatba a vezető, ám az így kiválasztott fokozatok a működési elvből következően csak virtuálisak.
A CVT váltók legkorszerűbb variánsai a modern hibrid járművekben teljesítenek szolgálatot.
A kvázi-automata
Az automata váltó „demokratizálása” terén – legalábbis Európában – elévülhetetlen érdemei vannak a ’90-es években megjelent, napjainkban gyorsan terjedő robotizált váltóknak. Ezek ugyan lényegében megegyeznek a manuális sebességváltókkal, azzal a különbséggel, hogy kuplungolni nem kell, mert azt egy hidraulikus, vagy elektromos szerkezet végzi el a vezető helyett. Mivel a robotizált váltók sokkal olcsóbbak, mint az automaták, valamint fogyasztás-többlet sem jelentkezik a hagyományos váltóhoz képest, azokat kisebb tömegmodelljeikbe is nyugodtan beépíthetik a gyártók. Persze, a szekvenciális robotizált váltók között is vannak igazi ipari műremekek – ilyenek dolgoznak például a BMW M sorozat néhány tagjában és a Maseratiban is.
Megalakul a felsőház
A robotizált váltók között külön kasztot képviselnek a meglehetősen bonyolult felépítésű, igazi high-tech csodának számító duplakuplungos váltók, amelyek esetében a páros fokozatokat az egyik, a páratlanokat a másik kuplung kapcsolja. Ez annyit jelent, hogy az egyes fokozat kapcsolásakor a másik kuplungon már ott vár a kettes, így a váltás gyakorlatilag azonnal megtörténik. A leghíresebb duplakuplungos váltó jelenleg a VW DSG-je, a Porsche PDK-ja, de már alkalmazza a megoldást a Nissan, a BMW, a Mitsubishi, sőt a Bugatti is.