turbo

Meghökkentő és megdöbbentő konstrukciók

2015.01.02.

A még a sokat látott autószerelő mesterek és autómérnökök is el-elcsodálkoznak néhány gépjárműves műszaki megoldáson, konstrukción – ilyen „csudákkal” még nem találkoztak. Van belőlük bőven, ha a motor- és autótechnika jó 130 évét valaki végigpásztázná. A konstruktőri lelemény is végtelen…

Most, amíg tart az év elejei rápihenés, véletlenszerűen válogattunk a képarchívumban, hogy néhány létező, műszakilag nagyon is indokolt, de az általánosan ismert esetektől eltérő, szokatlan (szokatlannak tűnő) megoldást mutassunk be.

Az áttekintésre, feldolgozásra természetesen nem vállalkozunk, egy egész éves cikksorozat sem lenne elég, szakírói életmű születhetne belőle. Rovatunkban írtunk ilyenekről az elmúlt esztendőben, érdemes visszakeresni őket, gondolunk például a FIAT Multiair szelepvezérlésére, szállításukat módosítani tudó kenőolaj és vízszivattyúkra, vagy az iker turbótöltő kompresszorra

Vannak olyan konstrukciók, mely újjászületnek

A technikatörténet azt mutatja, hogy mindennek –mai konstrukcióknak – van elődje, az automobilizmus első 50 évében, az 1930-as évek végéig szinte minden kitaláltatott, legfeljebb szükség nem volt rá, vagy tisztán gépészettel nehezen lehetett megvalósítani. Jó példa erre a common rail benzin- és dízelbefecskendezés. A hengerelrendezésben is volt és az utóbbi évtizedekben ismét alkalmazták a H, W vagy a VW néven a VR6 megoldásokat. Ma a flexibilis szelepvezérlés ad csuda megoldásokat.

És hamarosan jön (mondják a gyártók!) a forgattyús mechanizmus csimborasszója, a változtatható kompresszióviszony beállítását lehetővé tevő mechanizmus. Ezek a megoldások is már az „őskorban” megszülettek és voltak is ilyen motorok. Nézzünk meg egy lehetséges mechanizmust (…mert, hogy sokféle megoldás létezik!).

Kezdjük egy fejcsóválásunkat joggal kiváltó korábbi megoldásra, a 90 fokos elfordítású szíjvezetésre. Gondolhatják, hogy francia konstrukció…

Még váratnak magukra…

Nézzünk két olyan megoldást, mely még csak beszállítói ajánlás a motorgyártók részére.

A szelepvezérlés flexibilitása azt jelenti, hogy a szívó- és kipufogószelepek mozgatása, adott korlátok között, tetszőleges lehet. Ez azt jelenti, hogy a szelepnyitás és zárás szöghelyzete lehet szabadon megválasztható és a szelepemelés is változtatható. Van erre mai példa, de ezek mechanizmusa összetett, kifinomult, gyártástechnológiai bravúr és mindösszesen nagyon bonyolult, lásd a BMW VANOS és Valvetronic együttes rendszerét. Jó lenne, ha a szelepeket elektromos beavatkozóval lehetne működtetni. Régóta folynak ezzel a kísérletek, sikeresen ugyan, de szériamegoldásig még nem jutottak el. Itt is a BMW hajdani fejlesztő munkáját kell kiemelni. Mint mondják, kell hozzá a 48 Voltos fedélzeti feszültség, ez napjainkban ismét a fejlesztés homlokterébe került. Az alábbi két kép a Valeo elektromágneses szelepműködtetését mutatja. Hírünk sincs, hogy valamelyik gyártó akárcsak kacérkodna a beépítés gondolatával…

A mai motorépítést a széndioxid csökkentése miatt, a mechanikai hatásfok növelése – mert itt van keresnivaló – meghatározza. Ez azt jelenti, hogy a súrlódást kell csökkenteni. A siklócspágyak súrlódásánál a gördölőcsapágyazás természetesen jobb, azaz kisebb a veszteség, így, ahol lehet, a konstruktőrök a gördölőcsapágyazást (golyós, tűgörgős) alkalmazzák. Napjaink példája a vezértengelyek gördülőcsapágyazása (bennszülött konstrukciók!) és a turbótöltőké (ilyen is volt már, de drága is volt, és nem is vált be…). Ahol nehéz megoldani a gördülőcsapágyazást, mind a konstrukciót, mind a terhelhetőséget illetően, az a motor főtengelye. Volt is és van is rá példa (szerelhető főtengely kell hozzá!). Az alábbi képen öszvér megoldást látunk: kis motorterhelésnél a gördölőcsapágyakon fut a hajtórúd forgattyúcsapon, nagyobb terhelésnél engedik kissé engedni a gördülőcsapágyat, és akkor a középen lévő siklócsapágy felületre támaszkodik a hajtórúd. Minderre a kép ad látványos megoldást.

Üreges szelepek

Ha az előbb a szelepvezérlést témát érintettük, nézzünk most egy szériában beépítésre kerülő szelepkonstrukciót. Az ilyen módon üreges szelep (Mahle gyártmány) célja, hogy a szelep kisebb tömegű legyen. A kisebb szeleptömeg, kisebb szeleprugó tömeget kíván, így a tömegcsökkentés hatványozott. (A közismertebb, ma is használt üreges szelep nátriumtöltetű, mely a szelephűtést szolgálja.)

Membránharmonika, mint benzinszivattyú

A szokatlan konstrukciók sorából vegyünk egy benzinszivattyút, melyet a Schaeffler csoporthoz tartozó LuK gyárt és a BMW alkalmaz.A szivattyú a membránszivattyúk egy különleges csoportjához tartozik.

A harmonika membránt belülről hidraulikaolaj tölti fel, ha ennek nyomását megnöveljük, akkor a harmonika kitágul, ha csökkentjük a nyomász, összehúzódik. A harmonika körül, zárt térben van a motorbenzin. Ha a harmonika összehúzódik, a zárt térbe a szívószelepen keresztül beáramlik a benzin, ha a harmonika kitágul, térfogat kiszorítással a nyomószelepen keresztül továbbítja a benzint. A harmonikákban a folyadéknyomást dugattyú növeli, a dugattyúkat, mert több van belőlük az egyenletes szállítás érdekében, támolygótárcsás hajtás (mint egyes légkondicionáló kompresszorában) emeli, illetve süllyeszti. Képeinken a működést világossá teszik.

Szíjkerék nem egyenletes fogosztással – ki hallott még ilyet

A PD, azaz a PumpeDüse dízeladagoló – ilyen rendszerrel dolgoztak sokáig a VW TDI motorjai – nyomásfokozó befecskendező szelepének, azaz adagolóporlasztójának a körbeforgatási nyomatékigénye, amikor a befecskendezési folyamat tart, amikor a 2000 bar nyomást létrehozza, rendkívül nagy. A szíjkerék fogárkaiba illeszkedik a fogazott szíj fogprofilja, a kerék fogárok osztása egyezik a szíj fogosztásával. Ez természetes, hiszen így találnak pontosan egymásra. Igen ám, de…

Amikor a PD elem létrehozza a nyomást, melyhez nagy hajtó forgatónyomatéka kell, a szíjerő is nagy lesz. A szíj kicsit megnyúlik. Ezzel a fogosztás is nagyobb lesz. Ha a kerékbe kialakított fogárkok ebben a kerékszegmensben nem alkalmazkodnak ehhez, akkor a szíj nem fog pontosan beleülni, a szíj hamar elhasználódik. Ezért van az, hogy a szíjkerék fogosztása mentén nem azonos! Apró, de nagyon fontos konstrukciós finomság.

Körhagyó kerekek

A periodikus mozgás hajlamos rendszerében rezonanciába lépni. Pontosabban: egy gerjesztett, adott tömegcsoportú, rugalmasságú gépészeti rendszer működése során „öngerjedhet”, beléphet rezonancia állapotába. Ez a hatás a rendszerben a lengés-, illetve rezgéskitérést maximálni akarja, mely sem a fokozott zajkeltés, sem a növekvő szerkezeti igénybevétel miatt nem kívánatos.

Ilyen öngerjedésre, lengésre hajlamos rendszert alkot a vezérléshajtás, különösen a lánchajtás. A konstruktőrök természetesen jól ismerik ennek minden jellemzőjét, és tudnak is tenni az elhangolás érdekében. Az egyik megoldás az, hogy a gerjesztést okozó hatást befolyásolják. Esetünkben ez a motor vezértengelye, illetve az azt hajtó lánckerék. A hajtás változó hajtónyomatékot kíván a szelepnyitások, a szeleprugó erő legyőzése miatt. A lánchajtást a változó hajtónyomaték egyenlőtlenné teszi, ezzel gerjeszti is. A hajtóerő egyenletesebbé tételét, és a gerjesztés elhangolását szolgálja a lánckerék (V6 motor esetében) hárompúpú, háromszoros ovalitású profilja. Ez Audi szabadalom, mely a láncerő csúcsokat is lényegesen csökkenti.

A meleg oldal belül van…

A V-hengerelrendezésű gépjárműmotorok világában – mondhatjuk – újdonságnak számít, hogy a turbótöltő, vagy töltők a V-ágyban vannak és nem a hengersorok külső oldalán, vagy a végén. Ennek a kialakításnak a német neve HSI, azaz „Heisse Seiten Innen”, a meleg oldalak belül vannak. A csövezési kialakítás mikéntjébe enged betekinteni a két alábbi kép (BMW).

Hirth foigazás ott, ahol nem várnánk

A gépelemek oldható kötésében már mindent kitaláltak, de alkalmazásuk egyes esetei okozhatnak meglepetést!

Ki gondolta volna, hogy a radiális homlokfogazással (Hirth fogazás) történő kötés alkalmazására a féltengelycsuklóknál kerüljön sor. A Schaeffler konstruktőrei a kerékagyhoz a féltengelycsukló házát ily módon rögzítik, mint azt képünk mutatja.

Könnyűszerkezetek

Befejezésül a könnyűszerkezetes autóépítés két alaposan megkönnyített gépjárműszerkezetét mutatjuk be. A könnyűszerkezetes építésnek az elektromos autók (is) lökést adnak, mert a nehéz akkumulátorcsomagot könnyű szerkezetekkel kell ellentételezni.

A felépítményrugók alapanyaga hagyományosan vas. Ezen könnyíteni csak úgy lehet, ha anyagot váltunk. A légrugó légiesen könnyű, de a szerkezete már akár súlyosabbá is teszi. Marad új rugóanyagként az üvegszál erősítésű műanyag. Ez, mint képünk mutatja (ZF fejlesztés), lehet laprugó és tudjuk, hogy hamarosan sorozatban fogják alkalmazni a műanyag tekercsrugót is.

A felfüggesztés elemeinek tömegcsökkentése nem csak a jármű haladó tömeget csökkenti, hanem a (kevésbé) rugózatlan tömeget is. Ez fontos a kerék és az út kapcsolatának javításában. Lényeges tétel ebben a rugóláb tömege. Itt is próbálkoznak a fejlesztők (ZF) anyagcserével: fémről szénszálerősítésű műanyagra való áttéréssel. Az alábbi kép a rugóláb új kialakításának egy kezdeti elképzelését mutatja, majd láthatjuk a sorozatgyártásra kész változatot. A tömegcsökkentés több, mint 50%-os.

Az autószerelés, autójavítás, bizton állíthatjuk, az egyik, ha nem a legnehezebb szakma. Nehézségét, mint látjuk, az is okozza, hogy nagyon változik, szinte modellévenként van, hogy gyökeresen megújul. Más szakmák „ősi” alapismeretei állandóak, vagy csak alig változnak. Ha meg ott elrontanak valamit, mint a cukrászoknál, megeszik…

Az autós szakembereknek tudásukat – és ez nem túlzás – naponta kell, kellene frissíteni.

 

Dr. Nagyszokolyai Iván

az Autótechnika főszerkesztője

(Az Autótechnika folyóirat egyik kiemelt feladatának tekinti az autók szerkezeti újdonságainak elemző bemutatását! Legyen Ön is az Autótechnika előfizetője 2015-ben! További információ http://autotechnika.hu )

 

Az oldal fő támogatója

 

2024.03.28
Halálra gázolta egy kisbusz sofőrje Nagykálló térségében nyírbátori mérnökségünk kollégáját, Tibort....
2024.03.28
Károkozás (25%), türelmetlenség és akadályoztatás (23%), fizetős, vagy ingyenes (10%) - leginkább....
2024.03.28
Nem csak a gyorsan hajtó autósok, hanem a motorosok is nagy kockázatot vállalnak – írja a Kronen....
2024.03.28
Kedden tragikus kimenetelű közúti baleset történt, amely során egy BMW és egy Nissan ütközött....
2024.03.27
Új módszerrel küzdenek a gyorshajtók ellen Ausztriában: elkobozzák autójukat. Gondoljunk bele, hogy....
2024.03.27
- A Volkswagen-csoporthoz tartozó tömegmárkák (Core csoport) összesített árbevétele tavaly 21....
2024.03.27
- Országszerte nagy területen megerősödik a szél csütörtökön, és leginkább a Dunántúlon és az....
2024.03.27
A BMW 8400 eurós bónuszt fizet az alkalmazottaknak – írja az automobilwoche.de.   ..
2024.03.27
Érdemes megtervezni a húsvéti utazást - közölte a vasúttársaság szerdán az MTI-vel a közlekedési....
2024.03.27
A cikk a „bogárhátú korszakot” összeveti az autó fejlődésének kezdeti időszakával.  Elemzi a....