Getrag PowerShift váltók

A német székhelyű, autógyári beszállító világcég, a Getrag fő profilja a sebességváltó, ma a dupla kuplunggal szerelt váltók széles skáláját fedi le termékeivel. Először csak nedves, majd száraz tengelykapcsolós kivitelt is fejlesztettek, 6- és 7-fokozatú verzióban, de a sebességfokozatok számában még változás várható a közeljövőben, hiszen a VW-csoport, a Ford és a GM felől is hallottunk már a 9- és 10-fokozatúak érkezéséről.

A Getrag első PowerShift fejlesztése a hosszbeépítésű középmotoros autókra, nedves dupla kuplunghoz és transaxle hajtásrendszerhez tervezett 7DCL750 ➊ volt. Ahogy a neve is jelzi, 7 sebességfokozata volt, és 750 Nm nyomaték átadására volt képes.

➊ A transaxle elrendezéshez tervezett nagy teljesítményű 7DCL750

2008-ban a cég termelésében nagy váltás ment végbe, ami egyben a vállalat egyik sikertörténete lett, és felforgatta a duplakuplungos váltók piacát: a Ford és a Volvo számára megalkották a 6DCT250-est, egy száraz tengelykapcsoló kivitelt, ahol a működtetés nem elektrohidraulikusan, hanem elektromechanikusan történt. A fejlesztést a Ford mérnökeivel közösen végezték, kapcsolatuk 2001-ig nyúlik vissza, amikor is létrehozták a Getrag Ford Transmissions-t. 2010-ben kezdték a második generáció gyártását, addigra már piacon volt az elsőkerék-hajtású autókhoz tervezett 6DCT450, az összkerékhajtásúakhoz átalakított 6DCT470 és a 7DCI600 a hosszmotoros, hátsókerék-hajtású elrendezéshez.

A nedves kuplungos kivitelekkel elért eredményeket próbálták tovább fejleszteni, és alsóbb kategóriájú gépjárművekbe építeni. Ehhez ideális volt a száraz tengelykapcsoló, amely ugyancsak 250 (280) Nm nyomatékig használható, de az olaj elhagyásával csökkentek a belső veszteségek és ugyanezen okból váltottak elektromechanikus működtetésre. A fejlesztések nem álltak le, 2010-ben bevezették a 2. generációs 6DCT250-est, amelyből tavaly októberben gyártották az 1 milliomodikat ➋. Látható tehát a tendencia, mely szerint egyre nagyobb az igény az ilyen váltószerkezetekre.

➋ Az egymilliomodik 6DCT250-es „PowerShift” váltó

A Renault is a Getragot választotta a duplakuplungos váltója beszállítójának, de nem PowerShift-nek, hanem EDC-váltónak, azaz Efficient Dual Clutch-nak (hatékony duplakuplungos váltó) nevezték el. A cégnél a jövőre is gondolva a Bosch-sal közösen alkották meg a 6HDT250-et, az elektromotorral szerelt, hibridekhez kialakított sebességváltót.

6DCT250

A 6DCT250 ➌. ábra a Getragnak a legnagyobb darabszámban eladott duplakuplungos váltója. Három kontinensen gyártják, és az eladási darabszámok napjainkban is még tovább nőnek. A CO2-kibocsátás elleni harc és a tüzelőanyagfogyasztás-csökkentés, valamint a komfortérzet javításának igénye adja a technológia létjogosultságát az utóbbi évtizedben. A 2000-es évek előtt a váltó bonyolultsága és ára miatt nem terjedt el a közép- és alsó kategóriájú autókban.

➌ A 6DCT250 metszete

Felépítése szinte teljes egészében megegyezik a 6-fokozatú VW DSG-vel: két tengelykapcsoló van, egyikhez az 1, 3, 5, másikhoz az R, 2, 4, 6 fokozatok tartoznak, összesen 3 tengely található a szerkezetben. Amíg az egyik tengelykapcsoló zárva van, azon keresztül történik a hajtás, ezalatt a másik tengelykapcsoló oldott állapotban van, a hozzá tartozó tengelyen pedig megtörténik a vezérlés által „jósolt” következő fokozat kapcsolása, tehát a váltáskor csak a tengelykapcsolók működése cserélődik, így lehetséges a terhelés alatti váltás minimális váltási idővel, kisebb a gépkocsi sebességcsökkenése, ezáltal a fogyasztás is csökken.

A váltáshoz a vezérlőblokk alá 2 elektromotort építettek be, mindegyik egy-egy áttételen keresztül egy-egy kapcsolódobot működtet, amiben úgy van kialakítva a horony, hogy a dob forgásával a kapcsolóvillát axiálisan mozgatja ➍. A horony kialakítása eredményezi, hogy ne lehessen egyszerre két fokozatot kapcsolni, még hiba esetén sem. A szinkronizáló hüvelyek axiális pozicionálása reteszelődő rugókkal és golyókkal történik, hogy a nem hajtott fogaskerekek kis veszteséget okozzanak.

➍ A 6DCT250 fokozatkapcsoló-szerkezete

A két tengelykapcsolónak ➎. ábra 3 nyomólapja van, amelyeket golyóscsapágyak pozicionálnak a váltó csőtengelyéhez. A tengelykapcsolók alapesetben oldott állapotban vannak, hogy vezérlési hiba esetén se történhessen meg, hogy mindkét erőfolyam-út egyszerre zárva legyen. Elmozdulásvezérelt mechanikus utánállítóval rendelkezik a rendszer, hogy az aktuális mozgatási úthosszak ne változzanak.

➎ A 6DCT250 száraz tengelykapcsolója (LuK)

Azzal, hogy száraz tengelykapcsolót alkalmaznak, nemcsak a keringő olajtól mint veszteségtől, hanem a váltóolajhűtőtől és a hozzá tartozó vezetékektől is megszabadulnak, amivel hely és költség takarítható meg. A tengelykapcsoló-egység kapható kéttömegű és egytömegű lendkerekes verzióban is. A kéttömegű lendkerék előnyös a fokozottan feltöltött dízelmotorok és a 3-hengerű turbóbenzinesek esetén is ➏.

➏ A Ford 3-hengerű EcoBoost-motorjához is rendelhető Getrag PowerShift váltó, LuK tengelykapcsolóval

A tengelykapcsoló működtetését is – a hidraulikus szivattyú veszteségeit elkerülendő – elektromechanikus úton oldották meg. Az elektromotor egy csapágyazott orsót forgat, ami a kiemelő karhoz csatlakozik. Hogy a rendszernek kicsi legyen az energiafelvétele, a kar kis mozgása már kiváltja a tengelykapcsoló teljes működtetését, ugyanis egy előfeszített rugót hoz működésbe, ami képes tartani a tengelykapcsoló erejét, akár 250 Nm nyomaték átvitelekor is. Az eredmény olyan gyors működtetés, ami észrevétlenül képes kétszer kuplungolni, ha a szinkronizálás azt kívánja.

Az elektromos vezérléssel és az elektromechanikus működtetéssel szemben támasztott legfőbb igények a következők:

– a működtetőrendszer teljes egészében a sebességváltóhoz csatlakozzon, hogy könnyen integrálható legyen különböző járművekbe,

– a szükséges elektromos teljesítmény minimalizálása,

– moduláris építés, azonos alkatrészek használata az egész világon,

– javíthatóság, karbantarthatóság.

A vezérlőegységet (TCU) és a 2 fokozatkapcsoló motort együttesen MAM-nak (Mechatronic Actuator Modul) nevezik ➐. Az integrált kapcsolómotorok kefe nélküli, kis inerciájú, egyenáramú motorok, átlagos teljesítményfelvételük 15 W. A MAM a léghűtésű alumíniumházával együtt a váltóegység hideg oldalán helyezkedik el, így az üzemi hőmérséklete kis értéken tartható.

➐ A MAM-egység a felelős a fokozatkapcsolás vezérléséért és lebonyolításáért

6/7DCT451

A 6DCT451-et a 6DCT250-hez hasonlóan elsőkerék-hajtású applikációkba fejlesztették, de könnyen átalakítható volt az összkerékhajtású járművekbe is. A nedves tengelykapcsoló 450 Nm-t képes átvenni, így főleg a középkategóriás autókba és a SUV-okba szállították. 6- és 7-fokozatú verzióban is elérhető, kialakítása a DSG-hez hasonló, hiszen a tengelykapcsoló működtetése és a kapcsolóvillák mozgatása is elektrohidraulikusan történik. Tengelykapcsolója olajban futó, mert a 450 Nm átvitelekor keletkező hő elvezetéséhez folyadék szükséges. A vezérlője integrált, hogy bármilyen konfigurációra illeszthető legyen, módosítások nélkül.

7DCT300

A legújabb generáció tagja a 300 Nm-es 7DCT300 (➑. ábra), amit a CVT-váltókkal folytatott küzdelem eldöntésére fejlesztettek. A 250 Nm és a 6 fokozat már kevésnek bizonyult, a 450 Nm-re tervezett változatok pedig túlméretezettek voltak a középkategóriájú modellekbe. A fokozatok kapcsolása elektromechanikus, a tengelykapcsoló működtetése elektrohidraulikus. Mindegyik kuplung saját vezérléssel rendelkezik, hűtésükhöz pedig egy külön szivattyú járul hozzá. Az elektromechanikus kapcsolószerkezet a 6DCT250-hez nagyon hasonló, sőt sok alkatrészük meg is egyezik.

➑ Az egyik legfrissebb piaci résfoltozó, a 7DCT300

6HDT250

A 6HDT250 (➒. ábra) a 6DCT250 hibridekhez átalakított verziója. Egy elektromotort helyeztek el párhuzamosan a belső égésű motor hajtásával. Az elektromos hajtás a vevői igényektől függően 3 különböző nyomatékú lehet. A nagy fordulatszámú szinkronmotor külön olajhűtést kapott, de mind a tengelykapcsoló, a működtetése és a váltás is olajmentes, azaz száraz kuplungot és elektromechanikus aktuátorokat alkalmaznak, ugyanúgy, mint az elődnél. Opcióként rendelhető nedves tengelykapcsolóval és 7 fokozattal is.

➒ A 6DCT250 hibrid hajtásláncú verziója, a 6HDT250

6/7HDT451

A 6HDT451 (➓. ábra) a 6DCT451 átalakított változata. Elektromotorja 110 Nm-rel járul hozzá a menetdinamikához, miközben alkalmazása 10%-kal csökkenti a CO2-kibocsátást a NEDC-en (Új Európai Menetciklus). A kapcsolás és a tengelykapcsoló működtetése elektrohidraulikusan történik, kuplungja olajban fürdő nedves verzió. Választható 7 fokozattal is, a nagyobb rugalmasság és a kisebb tüzelőanyag-fogyasztás érdekében.

➓ A 6HDT451 a 6DCT451 elektromotorral kiegészített verziója

6DCT150

Egyértelműen a költségcsökkentés szüleménye a 6DCT150, a max. 170 Nm forgatónyomatékkal rendelkező kisautók váltója. Tömege csak 2/3-a a DCT250-nek, a váltás elektromechanikusan, az olajban fürdő tengelykapcsoló működtetése elektrohidraulikusan történik.

Összefoglalás

A Getrag az elmúlt 5 év alatt teljesen lefedte termékeivel a piaci igényeket, és a fejlesztéseknek koránt sincs vége, a fokozatok száma a közeljövőben eléri a 10-et is, de a kis hengerűrtartalmú motorokkal szerelt alsóbb kategóriájú autókban továbbra is a 6DCT250 lesz a meghatározó, kedvező ára és kis karbantartásigénye miatt. Ma már mindegyik váltójuk kompatibilis a start-stop rendszerekkel, a váltóolaj pedig a gyártó szerint élettartamra szól (vagy 10 év!). Az előző számunkban közölt DSG-visszahíváshoz hasonló akcióra a Getrag esetében még nem volt szükség, de az egyre jobban körvonalazódik, hogy a száraz tárcsás tengelykapcsolók csak nagyon szűk nyomatéktartományban alkalmasak megfelelni a kor elvárásainak, már a 250 Nm-re méretezett váltók körébe is „beszivárognak” a nedves kuplungok.

A kettős tengelykapcsolóval szerelt váltók térhódítása folyamatosan nő, a szigorodó CO2-kibocsátási értékek miatt a gyártónak is érdekévé vált a bonyolultabb szerkezetek értékesítése, hogy kevesebb szén-dioxid-túllépési büntetőadót kelljen fizetniük. Az autójavító műhelyeknek munkát fog hozni, mert, ahogy az lenni szokott, ami el tud romlani, az el is fog, a tengelykapcsoló pedig kopó alkatrész, így várhatóan a műhelyekben is megjelennek majd ezek a váltók. A váltómechanika, az aktuátormotorok és a vezérlés hibája esetén csak a gyár – a márkaszervizeken keresztül –, a GETRAG tud segíteni.

Forrás: www.getrag.com