Miért van szükség váltásra az autóban?

A váltó a tömeg, a nyomaték, a fordulatszám és a sebesség optimalizálására való. Ezek folyton változó értékek, mindig más mezőbe esik az oaptimális kombináció.

Ugyanúgy változtatja az áttételt a motor és a kerekek között, mint mondjuk a bicikli váltója. Az egyszeri vezető számára ez úgy jön le, hogy egyesben erős a motor, nagy a nymaték, elindítja az álló kocsit, de nem tudsz vele gyorsan menni, mert túlpörög a motor. Ötösben pint ellenkezőleg: nem tudsz elindulni, de észszerű fordulatszám mellett nagyobb a sebességed.

Mert a motornak van egy optimális fordulatszám tartománya. Ezt kell egy váltóval a haladási sebességhez igazítani.

Ha eg fix áttétel lenne a motor és a kerekek között, akkor elindulnánk és 30-40 km/h-nál már üvöltene a motor, elérné a motorfordulat a felső korlátját. Vagy lehetne 130 km6h-val haladni, viszont olyan kicsi lenne az indító nyomaték, hogy nagyon nehezen lehetne vele elindulni, hogy ne fulladjon le. Percekig kellene csúsztatni a kuplungot és utána is gyök-2 lenne a gyorsulás mire elérnénk a 130-at.

Na pont ezt küszöböli ki a váltó. Akármilyen sebességgel is haladsz, mindig van optimális nyomaték és motorfordulat.

Egy hagyományos autó belsőégésű motorja (ami lehet Otto, Diesel, Atkinson vagy esetleg Wankel motor) csak bizonyos fordulatszámhatárok között tud működni. Például nagyon kis fordulatszámon már nincs nyomatéka, és bizonyos fordulatszám fölé nem forgatható.

Ha fix áttétel lenne, annak olyannak kéne lennie, hogy emelkedőn, teljes terhelés mellett is meg tudja mozdítani a motor az autót. Mivel a tervezők nem hülyék, ez az első fokozat áttétele. Ennél rövidebbet nincs értelme beletenni (terepjárókban ezért van a felező: terepre). Viszont ebben a fokozatban tiltásig pörgetve az autó körülbelül 50-el haladna, ami kevés. Nem beszélve arról, hogy a motor feleslegesen pörög, mivel a mozgásban tartáshoz nem szükséges a motor maximális teljesítménye.

A "csúsztatott kuplungos" haladásra utaló kérdést nem értem. A csúzstatott kuplungtól nem lesz több nyomatéka a motornak, a kuplung csúsztatása csak arra való, hogy a jármű felgyorsuljon arra a sebességre, ahol már zárni lehet a tengelykapcsolót, mert a motor fordulatszáma már értelmes tartományba kerül, nem rángatna, dadogna.

De közelítsd meg a másik oldalról. Városi szbálykövető ötvenes tempójú guruláshoz kb. a negyedik fokozat megfelelő, ilyenkor nem zavar a motorhang, a motor forog kb. 1500-at (egy szokásosan alulmotorizált bevásárlókocsinál). Próbálj meg ebben a fokozatban elindulni. Folyamatosan pörgethetnéd a motort 2000-2500 körül, hogy legyen nyomatéka, a kuplungot meg kb. 40-ig csúsztathatnád, ahol felengedve már tudná mozgatni a motor az autót (kelletlenül, rángatva, motorgyilkos módon...)

Kb. 3 ilyen elindulás lenne a kuplungtárcsa teljes élettartama sík úton. Emelkedőn, terhelten el sem tudna indulni.

Csúsztatott kuplung: szépen lassan engeded a kuplungot vissza a motorra, mert ha egyből rádobnád az egész terhelést, egyrészt könnyen lefulladna, másrészt ügyesen barmolod a kuplungot, ami amúgy is egy súrlódó, kopó alkatrész. Minél lassabban csúsztatod, annál inkább elnyújtod, ahogy a motor teljesítménye a nulláról a ténylegesig milyen ütemben jut a tengelyre, nem pedig a kuplung koptatására megy el az energia egy része.

Váltás miért kell? Amikor elindulsz, meg kell mozdítani azt a böhöm nagy tömeget, amit az autó, az utasok, a csomagok jelentenek. Ez a legnehezebb, ugye fizika, a stabilan álló dolgok tapadnak a felületre, ahhoz, hogy megmozduljon, akár csúszva, akár gördülve, először le kell győzni a maximális tapadási súrlódást, aminél kisebb lesz a többi típus. (Később persze pont a tapadás maximálisnál kisebb mértékű megnyilvánulása tartja pályán a kereket, ha azt túlléped, akkor csúszol ki.) A megmozdításhoz hatalmas erő kell, viszont ha már mozgásban van az autó, a kifejtett erőnek annyinak kell lennie, ami legyőzi a gördülési ellenállást, a közegellenállást (ami nagyobb sebességnél egyre nagyobb, ezért van végsebessége az autóknak), meg ha gyorsítani akarsz, arra kell az extra erő. A sebességfokozatokkal éred el, hogy adott fordulatszám mellett mekkora a tényleges nyomaték, ami a hajtott kerekekre jut, úgy választod meg a fokozatot, hogy amikor igazán gyorsítani akarsz, az alacsonyabb fokozat magasabb fordulatszámon jobban fogja húzni a gépet, mint a magasabb fokozat, viszont ha konstans sebességet tartasz, üzemi tartományban (tehát nem a lefulladás szélén) de minél magasabb fokozatot érdemes választani, hogy ne legyen feleslegesen magas a fordulatszám, ahhoz ugyanis több gázt kell adni, több üzemanyag kerül a motortérbe, többet fogyaszt az autó. Az automata váltó ugyanezt csinálja, csak magától, bár abból is van olyan, amin van akár 2 vagy 3 D fokozat, hogy milyen sportosan akarsz vezetni.

Egyébként nagyon régen, főleg teherautóknól, amikor még nem volt szinkrongyűrű, még inkább megőrültél volna, hogy minek kell váltani, ugyanis váltáskor a kerék sebessége állandó, te meg a motor fordulatszámát drasztikusan változtatni akarnád azzal, hogy adott keréksebességre más fokozatot kapcsolsz - leváltásnál üres-kuplung enged-motor felpörgetése-kuplung be-váltás, felváltásnál meg üres-kuplung enged-hagyni csökkenni a fordulatszámot-kuplung be-váltás volt a procedúra. Motorkerékpároknál leváltáskor a mai napig kell gázfröccs, ha nincs kipörgésgátlód és nem akarod, hogy kicsússzon a hátsó kerék. Régi autómnál ha nagyon lassú haladásnál, de megállás nélkül akartam 2-esből vissza 1-esbe váltani, ahhoz ezt kellett is alkalmazni, aztán megtanultam kettesben, csúsztatott kuplunggal menni.

A csak gáz+fék haladás, ahogy írták fentebb pont a villanymotor.

#6 vagyok. Ha nem tiszta, mi az a kuplungtárcsa, leginkább pár animált youtube-videót tudnék javasolni, pl. ezt:

https://www.youtube.com/watch?v=devo3kdSPQY

A sebességváltó igazi neve "nyomatékváltó" lenne.

A belsőégésű motor egy szűk fordulatszámtartományon tudja leadni a maximális, vagy ahhoz közeli nyomatékát. Amikor váltassz, akkor igyekszel a motort ezen a fordulatszámtartományon belül tartani. Ezt az áttétel módosításával éred el. Kb úgy kell elképzelni, hogy 1-es sebességben a motor 10-et fordul mire a kerék fordul 1-et, 2-esben meg már csak 5-öt. Most csak mondtam valamit hasraütésszerűen, de a lényeg így is érthető. Az 1-es a legrövidebb fokozat, hisz az autó megmozdításához kell a legnagyobb erő. Érdemes megnézni egy váltós biciklin, hogy mi történik a fogaskerekeknél, mikor váltasz. Ott is lényegében ugyanazt csinálod. A legmagasabb fokozatban tudsz a leggyorsabban menni, de elindulni meg nagyon nehezen tudsz benne, mert nagyon hosszú az áttétel. Ezért kell az autóknál is felváltogatni.

A kuplung meg azért szükséges, mert a már járó motornak van egy alapjárati fordulatszáma, amit ha egyik pillanatról a másikra akarnál átadni a kerekeknek akkor megállna a motor. Amikor lefulladsz, akkor is az a baj, hogy túl gyorsan kapcsoltad össze a már forgó motort, az egy helyben álló kerekkel. Ezt a legtöbb autó, alapjárati fordulatszámon, nem bírja, így a motor már forgó tengelye megáll. Viszont van az a fordulatszám, ahol már van akkora nyomatéka a motornak, hogy nem a motor áll meg ilyenkor, hanem elpörögnek a kerekek. Tudod, ezzel szoktak szórakozni a 18 éves frissjogsis kölykök, mert azt hiszik menő...