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. Ha 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 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 Sturtevanték találmányáról, ezért arra utasította mérnökeit, hogy a T-modellhez tervezzenek egy, a vezetés kényelmét fokozó, ugyanakkor megbízható és gazdaságosan gyártható automata sebességváltót. A szakemberek 1908-ban el is készültek a bolygóműves sebességváltóval, amely meg is felelt a követelményeknek — azt leszámítva, hogy a sebességváltást továbbra is a vezetőnek kellett végrehajtania, pedál segítségével. A mai értelemben ez sem volt automatikus váltó, de működtetése így is sokkal egyszerűbb volt, mint a korabeli, nem szinkronizált manuális sebességváltóké.

Az igazi megoldás — ismét! — Magyarországról jön

Kevés szó esik róla, pedig tény: a ma is használatos automataváltók elődjének számító szerkezetet egy magyar ember, 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, a tengelykapcsolós váltómechanizmus túlzottan nehézkes, így nem engedi érvényesülni az autóban meglévő potenciált. Elkezdett hát dolgozni egy olyan váltóművön, amely a sebességváltásokat kényelmesebben és pontosabban végzi, kiküszöbölve az emberi hibalehetőségeket. A működőképes szerkezet egy év alatt készült el, amelyet az alkotó annak rendje és módja szerint szabadalmaztatott is.

A találmány 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 hír, és Bírót meghívták Berlinbe, hogy mutassa be a szerkezetet. Bíró beépítette azt saját oldalkocsis motorkerékpárjába, amellyel gond nélkül megtette a mintegy 1000 kilométeres Budapest–Berlin távot. Mindez önmagában is meggyőzte az illetékeseket, így a négy berlini tesztkör már csak ráadás volt.

Az örök nyertes

Ahogy 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 kifejlesztésekor minden bizonnyal nagy hasznát vették Bíró találmányának. Ekkorra 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, hogy megakadályozzák a motor lefulladását, amikor a jármű sebességfokozatban áll meg. Az ígéretes kutatások ellenére a Chrysler nem jutott el a sorozatgyártásig, helyette manuális váltóval társította a folyadékkapcsolót.

Az igazi áttörés 1939-ben következett be, amikor a General Motors szériában kezdte gyártani Hydra-Matic nevű szerkezetét. Az akkoriban forradalmian korszerűnek számító, a mai automata váltók közvetlen elődjének tekinthető, négy előre- és egy hátrameneti fokozattal rendelkező, a negyedik fokozatban overdrive-hoz hasonló funkciót nyújtó sebességváltó 1940-től volt megrendelhető előbb bizonyos Oldsmobile, majd Cadillac és Pontiac modellekhez. A GM nemcsak saját márkáiba szerelte be, hanem jó pénzért más gyártóknak — egyebek mellett a Mercedes-Benznek és a Rolls-Royce-nak — is adott el belőle.

A továbbfejlesztett változat, 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. Ennek köszönhetően sokkal simábbá vált az első és második fokozat közötti váltás, a hatékonyság viszont némileg romlott. A Jetaway legnagyobb újdonsága az volt, hogy először itt jelent meg a P (parkolás) fokozat — addig parkoláshoz a hátrameneti fokozatot kellett használni.

Mindeközben a többiek sem vesztegették az időt. 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 ismét a Buick a Powerglide nevű szerkezettel. Ezek mindegyike két előre- és egy hátrameneti fokozattal bírt. Utánuk kapcsolódott be a versenybe a piacon ma is meghatározó BorgWarner, amelynek három előre- és egy hátrameneti fokozattal ellátott nyomatékváltóját használta a Ford, a Studebaker és az American Motors is. A Chrysler kicsit lemaradva, 1956-ban állt elő saját TorqueFlite 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 a piacot, amikor felváltották őket a jellemzően négy előre- és egy hátrameneti fokozattal rendelkező, overdrive funkcióval ellátott egységek. Ezek többsége zárható nyomatékváltó volt: egyenletes haladáskor a felesleges váltásokat a kuplung és a hidraulikafolyadék-pumpa mechanikus lezárása akadályozta meg, segítve 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 konstrukció lehetővé teszi azt is, hogy a vezető maga válassza ki a kívánt fokozatot.

Az automata sebességváltók ma már legalább öt előremeneti fokozattal rendelkeznek, de a prémium kategóriában elterjedtek az először 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 (CVT — Continuously Variable Transmission) lényege, hogy két végpont között gyakorlatilag végtelen számú fokozat van, a nyomaték átadása pedig nem fogaskerekek, hanem változó átmérőjű ékszíjtárcsák segítségével megy végbe. Történetük 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 a Multitronic nevű szerkezetével. A mindenféle rángatást mellőző modern CVT váltóknál is beavatkozhat a váltási folyamatba a vezető, ám az így kiválasztott fokozatok a működési elvből következően csak virtuálisak. A CVT 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 robotizált váltóknak. Ezek 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 az automatáknál, és fogyasztás-többlet sem jelentkezik a hagyományos váltóhoz képest, a gyártók a kisebb tömegmodellekbe is nyugodtan beépíthetik. 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, amelyeknél 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 és a Porsche PDK-ja, de már alkalmazza a megoldást a Nissan, a BMW, a Mitsubishi, sőt a Bugatti is.