KURZUS: Erőátviteli rendszerek, alternatív hajtások

MODUL: II. modul: Erőátviteli szerkezetek

5. lecke: Nyomatékváltók

| Cél: A lecke célja, hogy a hallgató ismeretek szerezzen a nyomatékváltók feladataival, felépítésével és működésével kapcsolatban. Az ismeretanyag áttekintésével a hallgató megismerheti az egyes nyomatékváltó típusokat és azok jellemzőit, tulajdonságait is.
Követelmények: Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes:
elmondani a nyomatékváltó három fő feladatát. a vonóerő-hiperbola segítségével a saját szavaival elmondani, hogy miért szükséges a nyomatékváltó alkalmazása. pontosan elmondani, hogy a fogaskerékpárok által biztosított hajtásoknál milyen összefüggés figyelhető meg a fogaskerekeken ható nyomatékok és a fogaskerekek fogszáma, ill. átmérője között. ábra és a szükséges adatok alapján, segédeszköz nélkül kiszámítani egy fogaskerékhajtás fogaskerekei közötti áttételi arányt, a fogaskerekeken ható nyomatékokat és a fogaskerekek átmérőjét. ábra alapján leírni a tolófogaskerekes nyomatékváltó fokozatainak erőfolyamát, illetve bemutatni a fokozatok fordulatszám- és nyomatékmódosító hatását a kihajtótengelyre. szerkezeti ábrán bemutatni a vonóékes nyomatékváltó hét fő részegységét. pontosan megfogalmazni, hogy milyen szerkezettel valósul meg a fokozatoknak megfelelő fogaskerékpár kiválasztása a vonóékes nyomatékváltóban. saját szavaival elmondani a vonóékes nyomatékváltó főbb jellemzőit. szerkezeti ábrán bemutatni a kapcsolókörmös nyomatékváltóban található fogaskerekek funkcióit és azok kapcsolási lehetőségeit. robbantott ábrán bemutatni a Borg-Warner-rendszerű szinkronkapcsoló öt fő részegységét. saját szavaival elmondani a Borg-Warner-rendszerű szinkronkapcsolóval történő kapcsolás folyamatát. robbantott ábrán bemutatni a Porsche-rendszerű szinkronkapcsoló öt fő részegységét. saját szavaival elmondani a Porsche-rendszerű szinkronkapcsolóval történő kapcsolás folyamatát. saját szavaival elmondani, hogy a szorzóváltók alkalmazásával milyen módon befolyásolható az átviteli tartomány és kapcsolható fokozatok száma. a szorzóváltókhoz párosítani a megfelelő nyomatékváltó-sémákat, váltókar-kapcsolási kiosztásokat és az áttételi tartományt bemutató függvényeket. saját szavaival elmondani az osztóművek használatának célját. egyszerű vázlatot készíteni papír és ceruza használatával egy olyan erőátviteli rendszerről, amelyben az összkerékhajtást osztóművel oldják meg. metszeti ábrán bemutatni a mellékhajtással ellátott osztómű hat fő részegységét, valamint a osztómű bemeneti- és kimeneti hajtásait. szerkezeti ábra segítségével a saját szavaival elmondani az egyszerű bolygókerekes hajtómű szerkezetét és működési elvét a kapcsolható fokozatok függvényében. metszeti ábra alapján leírni a kombinált bolygókerekes hajtóegységek megnevezését. metszeti ábra alapján bemutatni a Simpson- és Ravigneaux-egység részegységeit.
Tanulási tevékenység: Olvassa el figyelmesen a Gépjárműszerkezetek című tankönyv 3.3 fejezetét! Figyelje meg a Vonóerő-hiperbola c. grafikont, és ennek alapján magyarázza el a saját szavaival, hogy miért van szükség nyomatékváltóra! Tanulmányozza a Háromfokozatú, toló fogaskerekes nyomatékváltó c. ábrát, és gondolja végig, hogyan került megvalósításra ebben a típusban a hajtott kerekek forgásirányának megfordítása?
A bolygóművek működésének tanulmányozásakor gondolja végig, hogy a direkt áttételű működés esetén a bolygókerekek milyen mozgást végeznek?
Időszükséglet: A tananyag elsajátításához körülbelül 90 percre lesz szüksége.
Kulcsfogalmak:
vonóerő-hiperbola erőfolyam, nyomaték és fordulatszám módosítás szinkronizálószerkezet szorzóváltó osztómű bolygókerekes hajtómű

| Önellenőrző kérdések
1. Az alábbi hiányos mondatokban a nyomatékváltó három fő feladatáról van szó. Egészítse ki a hiányos mondatokat a szövegmező kitöltésével! A helyes megoldást minden szövegmező esetében egy szóval határozza meg! A nyomatékváltó feladata - a motor és fordulatszámának módosítása. - álló jármű esetén a motor lehetővé tétele. - a hajtókerekek megváltoztatása.
2. Az alább egy gépjármű vonóerő-hiperbola függvényét láthatjuk. Az ábra alapján válaszolja meg, miért van szükség nyomatékváltóra a gépjárművekben? Válassza ki a helyes meghatározásokat!
| Mert nyomatékváltó nélkül kis sebességgel csak olyan kis motorfordulatszámon lehetne haladni, amelyen a motor nem képes elegendő teljesítményt szolgáltatni
| Mert nyomatékváltó nélkül nagy sebességgel csak olyan nagy motorfordulatszámon lehetne haladni, amely a motor számára túl nagy terhelést jelentene.
| Mert csak így lehet a kívánt sebességnek megfelelően a motor fordulatszámához igazítani a kerekek fordulatszámát.
| Mert csak így lehet megvalósítani a kerekek forgásirányának megváltoztatását.
3. Egy kapcsolódó, eltérő átmérőjű fogaskerékpár esetében melyik fogaskeréken hat a nagyobb nyomaték? Válassza ki a helyes megoldást!
| a kisebb fogaskeréken
| a nagyobb fogaskeréken
| a két fogaskeréken egyforma nyomaték hat
| attól függ, hogy melyik a hajtó és melyik a hajtott fogaskerék
4. A következő képen egy fogaskerékpár által biztosított nyomatékmódosító hajtást láthatunk. Az "A" jelű fogaskerék a hajtó fogaskerék, amelyen MA = 24 Nm forgatónyomaték hat. Számítsa ki az áttételi arányt, és a "B" jelű hajtott fogaskeréken ható forgatónyomatékot! Mekkora az "A" jelű hajtó fogaskerék átmérője, ha a "B" jelű hajtott fogaskerék átmérője dB = 120 mm? az "A" és "B" fogaskerekek közötti áttételi arány: iAB = . a "B" jelű hajtott fogaskeréken ható forgatónyomaték: MB = Nm. az "A" jelű hajtó fogaskerék átmérője: dA = mm.
5. Az alábbi ábrán egy tolófogaskerekes nyomatékváltót láthatunk. Válassza ki a válaszlehetőségek közül az egyes fokozatokhoz tartozó, megfelelő erőfolyam-leírást, majd pedig válassza ki, hogy az egyes fokozatok miként változtatják a kihajtótengely fordulatszámát!
Az 1. fokozat erőfolyama:
| behajtótengely Z1 Z6 kihajtótengely
| behajtótengely Z1 Z2 Z5 Z3 Z4 kihajtótengely
| behajtótengely Z1 Z2 Z3 Z4 kihajtótengely
| behajtótengely Z1 Z2 Z5 Z6 kihajtótengely
| behajtótengely Z1 Z2 Z6 Z4 kihajtótengely
Az 1. fokozat fordulatszám-módosítása a kihajtótengelyre:
| lassító áttétel
| gyorsító áttétel
| közvetlen (direkt) áttétel
A 2. fokozat erőfolyama:
| behajtótengely Z1 Z6 kihajtótengely
| behajtótengely Z1 Z2 Z5 Z3 Z4 kihajtótengely
| behajtótengely Z1 Z2 Z3 Z4 kihajtótengely
| behajtótengely Z1 Z2 Z5 Z6 kihajtótengely
| behajtótengely Z1 Z2 Z6 Z4 kihajtótengely
A 2. fokozat fordulatszám-módosítása a kihajtótengelyre:
| lassító áttétel
| gyorsító áttétel
| közvetlen (direkt) áttétel
A 3. fokozat erőfolyama:
| behajtótengely Z1 Z6 kihajtótengely
| behajtótengely Z1 Z2 Z5 Z3 ( Z4 ( kihajtótengely
| behajtótengely Z1 Z2 Z3 Z4 kihajtótengely
| behajtótengely Z1 Z2 Z5 Z6 kihajtótengely
| behajtótengely Z1 Z2 Z6 Z4 kihajtótengely
A 3. fokozat fordulatszám-módosítása a kihajtótengelyre:
| lassító áttétel
| gyorsító áttétel
| közvetlen (direkt) áttétel
6. Az alábbi ábrán egy tolófogaskerekes nyomatékváltót láthatunk. Miként alakul ebben a nyomatékváltóban az erőfolyam, ha hátrameneti fokozatba kapcsolunk? Figyelje meg alaposan az ábrát, majd töltse ki a szövegmezőket a hátrameneti fokozat erőfolyamának megfelelően! A hátrameneti fokozat erőfolyama: Behajtótengely Kihajtótengely
7. Az alábbi képen egy vonóékes nyomatékváltó ábráját láthatjuk. Határozza meg az egyes részegységek helyes megnevezését! Írja a mezőkbe a megfelelő számot! Ha a részegység nem szerepel az ábrán, gépeljen a mezőbe - jelet! Bemenő tengely Ékkapcsoló Ékkapcsoló tengelye Fogaskerék rögzítő golyó Kapcsolóhüvely Kapcsolóköröm Kihajtó tengely Reteszelőrugó Szabadon forgó fogaskerekek Tengelyre rögzített fogaskerekek
8. Melyik részegység gondoskodik a vonóékes nyomatékváltóban a fokozatnak megfelelő fogaskerékpár kapcsolásáról? Válassza ki a megfelelőt a válaszlehetőségek közül!
| kapcsolókörmök és megfelelő kialakítású fogaskerekek
| kapcsolóvilla és a bordástengelyen eltolható fogaskerekek
| kapcsolóhüvely belső és külső körmei
| ékkapcsoló és a kihajtótengelybe szerelt kapcsoló golyók.
9. Hogyan oldható meg a vonóékes nyomatékváltóban a hajtott kerekek forgásának megváltoztatása? Válassza ki a megfelelőt a válaszlehetőségek közül!
| a tolófogaskerekes váltóhoz hasonlóan, hátrameneti fogaskerékpár beépítésével
| a bemenő tengely forgásirányának megváltoztatásával
| az ékkapcsoló "üres" kapcsolási helyzetbe hozásával
| nincs szükség hátrameneti fokozatra, a vonóékes nyomatékváltót általában motorkerékpárokban alkalmazzák
10. Az alábbi képen a kapcsolókörmös nyomatékváltó ábrája látható. Az ábra alatt található táblázatban a megfelelő számok beírásával adja meg az egyes fogaskerekekhez tartozó, megfelelő funkciót!
Fogaskerék | 1: Szilárdan kapcsolódik a hajtott tengellyel 2: Szilárdan kapcsolódik a kihajtótengellyel 3: Eltolható a hajtott tengelyen 4: Eltolható a kihajtótengelyen
Z1 |
Z2 |
Z3 |
Z4 |
Z5 |
Z6 |
Z7 |
Z8 |
Z9 |
Z10 |
11. Miért van szükség szinkronizáló szerkezetekre? Válassza ki a megfelelőt a válaszlehetőségek közül!
| Mert a szinkronizáló szerkezettel felszerelt nyomatékváltó nagyobb nyomaték átvitelére képes.
| Mert a szinkronizáló szerkezettel felszerelt nyomatékváltó kevésbé zajos.
| Mert a szinkronizáló szerkezettel felszerelt nyomatékváltók kis helyet foglalnak el.
| Mert a szinkronizáló szerkezettel felszerelt nyomatékváltók könnyebben kapcsolhatók.
12. Milyen részegysége révén teszi lehetővé a váltó kapcsolását a Borg-Warner-rendszerű szinkronizáló szerkezet? Válassza ki a megfelelőt a válaszlehetőségek közül!
| kapcsolóvillák segítségével
| vonóék alkalmazásával
| tengelykapcsoló-pedál megfelelő használatával
| csúszósúrlódású papucsokkal felszerelt gyűrű segítségével
13. Az alábbi képen a Borg-Warner rendszerű reteszelt szinkronkapcsoló robbantott ábráját láthatjuk, ahol bizonyos részegységeket betűjelöléssel láttak el. Az ábra alatt a szinkronizáló szerkezet szerkezetével és működésével kapcsolatos állításokat olvashat. Társítson minden állításhoz egy, a robbantott ábrán látható részegységet a betűjelölés segítségével! Egy részegység több állításhoz is társítható.
Szerkezetre és működésre vonatkozó leírás | Részegység betűjelölése
Belső oldalán kapcsolókörmök találhatók, ezekkel csatlakozik a szinkronagy külső hornyaiba. |
A szinkronagy és a kapcsolóhüvely közötti mechanikus kapcsolatot biztosítja. |
A rögzítőpapucsok megvezetésének feladatát is ellátja. |
A rögzítőpapucsokat a kapcsolóhüvelyhez szorítja. |
Ez az alkatrész a hajtótengellyel közvetlen mechanikus kapcsolatban áll. |
A belső felületén én kúp alakú súrlódó felület, a külső részén pedig fogazás található. |
A szinkrongyűrű rögzítőpapucsokhoz viszonyított helyzetét rögzíti. |
Kapcsoláskor a kapcsolandó (addig szabadon futó) fogaskerék irányába tolódik, és magával viszi a három súrlódó papucsot is. |
A szinkrongyűrű tengelyirányú, kapcsolóhüvellyel megegyező irányú eltolásáról gondoskodik. |
A rögzítőpapucsok erre a felületre szorítják rá a szinkrongyűrűt. |
A kapcsolandó fokozat fogaskerekével a szinkrongyűrű itt csatlakozik. |
Amíg a kapcsolóhüvely és a fokozat fogaskereke nem együtt forog, addig súrlódási nyomaték jön létre, amely addig forgatja ezt az alkatrészt, amíg az a szinkrongyűrű kimarásaira fel nem fekszik. |
Ez az alkatrész a megfelelő szinkronizálás eredményeképp felveszi a kapcsolóhüvely és a hajtótengely fordulatszámát. |
A fordulatszámok kiegyenlítődése után a kapcsolóhüvely a kapcsolandó fokozat ezen részére tolódik. |
14. A következő három metszeti ábra a Borg-Warner-rendszerű szinkronkapcsoló kapcsolási folyamatának három fő fázisát mutatja be. Nevezze meg a folyamat fázisának megfelelően az ábrákat, és állítsa őket sorrendbe! A sorrend felállítását a kikapcsolt állapottól kezdje!
Ábra | Kapcsolási fázis megnevezése | Sorrend
15. Az alábbi robbantott ábrán a Porsche-rendszerű szinkronkapcsolórészegységeit láthatjuk. Határozza meg az egyes részegységek helyes megnevezését a mezőbe gépelt számokkal! Minden elemet csak egyszer használjon fel! Biztosítógyűrű Fogaskerék Kapcsolóagy Kapcsolóbordák Kapcsolófogazás Kapcsológyűrű Reteszelőpapucs Szinkrongyűrű Súrlódó felület Ütközőpapucs Zárópánt
16. Milyen módon akadályozza meg kapcsolás közben a kapcsológyűrű további elmozdulását a fogaskerék irányába a Porsche-rendszerű szinkronkapcsoló addig, ameddig a fordulatszám ki nem egyenlítődik? Válassza ki a megfelelőt a válaszlehetőségek közül!
| a kapcsológyűrű a zárópánt közvetítésével a fokozat fogaskereke által megtámasztott ütközőpapucson támaszkodik
| fordulatszám-különbség esetén a kapcsológyűrű és a szinkrongyűrű között nincs súrlódás, így a biztosítógyűrű megakadályozza a további elmozdulást
| a zárópánthoz nyomódva a szinkrongyűrű átmérője lecsökken, ezzel fékezve a kapcsológyűrű tengelyirányú elmozdulását
| a zárópánt megtámasztásakor keletkező erő meggátolja a szinkrongyűrű átmérőjének csökkenését, ezzel a kapcsológyűrű további tengelyirányú elmozdulását
17. Szinkronizálási fázisban a kapcsológyűrű milyen hatást fejt ki a szinkrongyűrűre a Porsche-rendszerű szinkronkapcsolóban? Válassza ki a megfelelőt a válaszlehetőségek közül!
| a kapcsológyűrűnél a szinkrongyűrű valamivel nagyobb, így azt a kapcsológyűrű igyekszik összenyomni
| a kapcsológyűrűnél a szinkrongyűrű valamivel kisebb, így az a kapcsológyűrű bordáin reteszelődik
| a szinkrongyűrű a kapcsológyűrűvel megegyező méretű, azt a mindenkori fordulatszámával forgatja
| a kapcsológyűrű nem fejt ki hatást a szinkrongyűrűre, ezt a biztosítógyűrű akadályozza meg
18. Az alább olvasható állítások, jellemzők a szorzóváltókra vonatkoznak. A megfelelő betű begépelésével adja meg az egyes szorzóváltó-típusokról, hogy milyen módon befolyásolják a kapcsolható fokozatok számát! a) x0.5; b) x2; c) x4; d) x8
Szorzóváltó típusa | Kapcsolható fokozatok számának alakulása a szorzóváltó beépítésével
Elékapcsolt szorzóváltó |
Utánakapcsolt szorzóváltó |
Elé- és utánakapcsolt szorzóváltó |
19. Az alább olvasható állítások, jellemzők a szorzóváltókra vonatkoznak. Döntse el az egyes szorzóváltó-típusokról, hogy milyen módon befolyásolják a nyomatékváltó áttételi tartományát! 1: Áttételi viszonyok csökkentése (fokozatok közötti finom átmenet). 2: Áttételi tartomány bővítése 3: Mindkettő.
Szorzóváltó típusa | Áttételi tartomány változása a szorzóváltó beépítésével
Elékapcsolt szorzóváltó |
Utánakapcsolt szorzóváltó |
Elé- és utánakapcsolt szorzóváltó |
20. Az alábbi ábrákon szorzóváltó-típusok nyomatékváltó sémáit (és a hozzá tartozó erőfolyamokat), a váltókar-kapcsolási kiosztásait és az áttételi tartományok függvényeit láthatjuk. Társítsa a szorzóváltó típusokhoz a nyomatékváltó-sémákat, a megfelelő váltókar-kapcsolási kiosztásokat és az áttételi függvényeket! 1: Elékapcsolt szorzóváltó 2: Utánakapcsolt szorzóváltó 3: Elé- és utánakapcsolt szorzóváltó
21. Mi az osztóművek használatának célja? Válassza ki a megfelelőt a válaszlehetőségek közül! Több helyes válaszlehetőség is lehetséges!
| az áttételi tartomány csökkentése (fokozatok közötti finomabb átmenet biztosítása)
| további pótváltómű beépítésével az áttételi tartomány bővítése
| a motor által a forgattyús tengelyre leadott nyomatékának növelése
| a motor által a forgattyús tengelyre leadott nyomatékának csökkentése
| több tengely meghajtása
22. Az alábbi ábrán egy orrmotoros, osztóművel felszerelt, az összes tengelyt meghajtó hajtáslánccal felszerelt erőátviteli rendszer vázlata látható. Az erőátviteli rendszer vázlatának megfelelő irányultsággal elhelyezve látható az osztómű metszeti ábrája. A részegységeket számjelöléssel látták el. Határozza meg az egyes részegységek helyes megnevezését a mezőkbe írt számok segítségével! Minden elemet csak egyszer használjon fel!
Számjelölés | Részegység megnevezése
| Behajtás a nyomatékváltótól
| Differenciálzár
| Első tengelyhajtómű
| Hátsó tengelyhajtómű
| Kardántengely
| Kihajtás a hátsó tengelyhajtómű irányába
| Kihajtás az első tengelyhajtómű irányába
| Közbenső tengely
| Mellékhajtás csatlakozó része
| Mellékhajtás kapcsoló
| Motor
| Nyomatékváltó
| Osztómű
| Osztómű differenciálműve
| Osztómű ház
| Tengelykapcsoló
23. Az alábbi állítások a bolygókerekes hajtóművekre vonatkoznak. Válassza ki az állítások közül a helyes meghatározásokat!
| A viszonylag nagy helyszükséglete miatt kis helyre nehezen építhetők be.
| Hátrányuk a többi hajtóműhöz képest a zajosabb működés.
| A fokozatok az erőfolyam megszakítása nélkül kapcsolhatók.
| A bolygókerekes hajtóművek szinkronizáló szerkezet nélkül nem üzemeltethetők.
| A fogaskerekek igénybevétele a kis fogerők miatt kedvező, mert a nyomaték több fogaskeréken oszlik meg.
| Utánakapcsolt szorzóváltókban és pótváltóművekben is alkalmazható.
| Tengelyhajtóművekben nem alkalmazható a nagy helyigénye miatt.
| A bolygókerekes hajtómű kimenete a belső fogazású koszorúkerék, illetve a bolygókeréktartó is lehet.
24. A következő ábrán a bolygókerekes hajtómű felépítését láthatjuk. A részegységeket számjelöléssel látták el. Határozza meg az egyes részegységek helyes megnevezését a számok begépelésével! Minden kiválasztható elemet csak egyszer használjon fel.
Számjelölés | Részegység megnevezése
| Bolygókerék
| Bolygókerék-tartó
| Bolygókerék-tartó tengelye
| Fékpofa
| Koszorúkerék
| Koszorúkerék tengelye
| Napkerék
| Napkerék tengelye
25. Az alábbi ábrán az egyszerű bolygókerekes hajtómű keresztmetszeti ábráit láthatjuk. A bolygókerekes nyomatékváltó fokozatainak beállítása a részegységek váltakozó funkciójú elemként történő alkalmazásával lehetséges. Állítsa elő a bolygókerekes hajtómű részegységeivel végrehajtható alkalmazási lehetőségek kiválasztásával a három előremeneti fokozatot és a hátrameneti fokozatot is! Az alkalmazási lehetőségeket a számok begépelésével adhatja meg. MathWorks - Planetary Gear. Forrás: https://www.mathworks.com/help/physmod/sdl/ref/planetarygear.html 1. fokozat, nagymértékben lassító áttétel Behajtás rákapcsolása Kihajtó elem Lefékezés Szabadon futás 2. fokozat, kisebb lassító áttétel: Behajtás rákapcsolása Kihajtó elem Lefékezés Szabadon futás 3. fokozat, közvetlen (direkt) áttétel: Behajtás rákapcsolása Kihajtó elem Lefékezés Szabadon futás Hátrameneti fokozat, nagymértékben lassító áttétel Behajtás rákapcsolása Kihajtó elem Lefékezés Szabadon futás
26. Az alábbi ábrán két, speciális bolygókerekes (kombinált) hajtóegységet láthatunk, amelyek két egyszerű bolygóműves hajtómű kombinációjából állnak. Nevezze meg a hajtóművek típusát az ábrák alatt elhelyezett szövegmezőben!
27. Az alább felsorolt alkatrészek a Simpson- és Ravigneaux-egység részegységei. Válogassa szét az alkatrészeket annak megfelelően, hogy melyik kombinált hajtóműhöz tartoznak!
Részegység megnevezése | S: Simpson-egység R: Ravigneaux-egység
Primer napkerék |
Közös napkerék |
Szekunder napkerék |
Két, azonos átmérőjű és fogszámú koszorúkerék |
Két bolygókerék-tartó |
Primer bolygókerekek |
Szekunder bolygókerék |
Közös bolygókerék-tartó |
Hat egyforma bolygókerék |
Közös koszorúkerék |