Alapfeladata, hogy a teljesítményátviteli rendszer áttételezésének működés közbeni módosításával tegye lehetővé a traktor előre- és hátrameneti haladását és a különböző munkavégzéshez szükséges sebességek kapcsolását, biztosítsa a munkagépek működtetéséhez szükséges hajtási energia átadását. Ezen feladatát minél jobb teljesítményátviteli hatásfokkal és lehetőleg a legkisebb teljesítményveszteség mellett végezze.

Az előbbiekből is látszik, hogy a motor után a sebességváltó a traktor második legfontosabb részegysége. A traktorok teljes teljesítményátviteli rendszere a motortól a járókerekekig az alábbi főbb egységekből épül fel: tengelykapcsoló (kuplung), sebességváltó, differenciálmű, véglehajtások és TLT-teljesítményleadó tengely. A hajtáslánc valamennyi eleménél az elmúlt évtizedekben jelentős fejlesztések történtek. A legjelentősebb fejlesztések azonban egyértelműen a sebességváltóknál történtek. Ezek eredményei főleg a terhelés alatt kapcsolható PowerShift és a fokozat nélküli CVT (Continuously Variable Transmission) automata kapcsolású sebességváltókban, ill. a PowerShuttle haladási irányváltási, valamint a kapcsolási és vezérlési technikákban realizálódtak.

A traktor sebességváltók csoportosítása

Napjainkban a traktorokban:

• szinkronizált mechanikus,
• terhelés alatt kapcsolható (PowerShift),
• fokozat nélküli (CVT/CVX/IVT/TTV Auto Command, AutoPower),
• és hidrosztatikus

sebességváltókkal lehet találkozni legelterjedtebben.

A különböző sebességváltó típusok közül a legjobb teljesítményátviteli hatásfokkal a mechanikus váltók rendelkeznek és a legrosszabb hatásfokúak a hidrosztatikus sebességváltók. A PowerShift és a CVT váltók a kettő között foglalnak helyet, de közelebb állnak a mechanikus váltókhoz. A szinkronizált mechanikus kézi kapcsolású sebességváltókkal elsősorban a kisebb, 40–120 LE közötti motorteljesítményű traktoroknál lehet találkozni, amelyeknél a kapcsolható fokozatok száma a motorteljesítmény növekedésével nő, 6/2 (előre/hátra) fokozattól akár a 36/36 fokozatig is. Ezeknek a traktoroknak a végsebessége 100 LE-ig jellemzően 34–40 km/h, a fölött pedig 30–50 km/h.

A terhelés alatt kapcsolható PowerShift sebességváltó már a 65 LE-s (CASE IH) traktorokban megjelenik és valamennyi teljesítménykategóriában egészen 628 LE névleges (692 LE max.) motorteljesítmény kategóriáig főszerepet kap. A terhelés alatt kapcsolható sebességfokozatok száma 12/12-től akár 60/60 fokozatig terjedhet. Ezeknek a traktoroknak a legnagyobb sebessége 40–70 km/h között változik. A fokozat nélküli CVT/Vario sebességváltókkal 72 LE motorteljesítményű traktoroknál (Fendt) lehet először találkozni és egészen 600 LE-ig (CASE IH) valamennyi teljesítménykategóriában alkalmazásra kerülnek. A maximális sebességük pedig 40 és 60 km/h között alakul.

A hidrosztatikus hajtóművekkel főleg a kisebb (60 LE alatti) motorteljesítményű speciál traktorokban (kommunális, kertészeti stb.) lehet találkozni és előfordulnak még a nagyobb (60–120 LE) teljesítményű hegyi kaszáló és legelőápoló traktorokban is (AEBI, Reform, Schauerburger, Rigitrac stb.).

A sebességváltókkal szembeni legfontosabb elvárások a következőkben foglalhatók össze:

• sebességeivel minimum két üzemi tartományt, a szántóföldi 4–15 km/h és a szállítási 15–40 (50) km/h közötti tartományokat fokozatmentesen, vagy több (6–10) jó sebességelosztási fokozatokban biztonságosan fedjen le;
• speciális igényekre egyes traktorok sebességváltója 200–300 m/h–2 km/h közötti mászó fokozattal is kiegészíthető legyen;
• a sebességváltó biztosítsa a hátsó TLT tengelycsonk min. két – 540/1000 f/min – fordulatszámú hajtását, kívánságra azonban az 540/540 Eco/1000/1000 Eco f/min motorfordulatszám-arányos hajtás, ill. útarányos TLT-variációk is választhatók legyenek;
• a sebességváltó kezelése és működtetése egyszerű, könnyen áttekinthető, minimális fizikai erőkifejtés mellett, ill. a nélkül (gombnyomásra) történjen;
• bírja a tartós terheléseket, üzemi hőmérséklete alacsony legyen és hosszú legyen az élettartama.

Nagyon sok traktorgyártó (John Deere, Kubota, Zetor stb.) ill. több traktormárkát tömörítő konszern (AGCO, CNH, SDF) maga gyártja a traktorai számára a különböző típusú sebességváltókat, és vannak speciálisan erre szakosodott gyártók. Ez utóbbiak közül az egyik legnagyobb a német ZF, amely szinkron, PowersShift és CVT traktor sebességváltókat is gyárt, amelyet több traktorgyártó is beépít a traktoraiba (CLAAS, Deutz-Fahr, John Deere stb.). Ide sorolható a traktortengelyeket is gyártó olasz Carraro Drive Tech, a francia GIMA, az amerikai, motorokat is gyártó Caterpillar, valamint a japán Fuji Univance.

A traktorokban előforduló hidrosztatikus hajtóművek legnagyobb szállítói a Bosch-Rexroth, a Comer, a Grimeca, a Kanzaki, a Sauer-Danfoss, a Sauer Bibus, és a Stiebel.

A traktor sebességváltók rendszerezése

Traktor sebességváltók és alkalmazások

A traktor sebességváltók felépítése és működése

A kézi kapcsolású mechanikus sebességváltók előtéttengelyes váltócsoportokból, szinkron kapcsolókból (gyűrűkből, hüvelyekből) és szorzóművekből épülnek fel. A sebességváltó fokozatokként kapcsolható egyre nagyobb sebességre. Ezekre jellemző a 16–24 közötti előre és ugyanannyi hátra fokozat kapcsolásának a lehetősége, de ennél nagyobb, 30–36 előre és hátra fokozattal rendelkező sebességváltók is találhatók egyes traktortípusokban. 

A kapcsolás a sebességváltó fogaskerekeinek az eltolásával valósul meg. Ezeknek a sebességváltóknak a szórzóműve rendszerint három „L” (Low) alacsony, „M” (Middle) közepes és „H” (High) haladási sebességtartományokat képes kapcsolni. Ezekhez a fő hajtóművel kapcsolhatók a Field (szántóföldi munkavégzéshez), vagy a Transport (szállításokhoz) szükséges sebességfokozatok. Külön ágaztatják le a gyakran opciósan rendelkezésre álló mászó fokozat áttételeit.

Külön hajtómű rész szolgál a hátsó TLT-hajtás kapcsolásaihoz, amely a fő hajtómű előtt ágazik le, és leggyakrabban 2 vagy 3 TLT-fokozat kapcsolását teszi lehetővé. A fő hajtóműben valósítható meg a haladási irányváltás és a hajtómű hátsó kihajtásáról ágazik el a szintén külön kapcsolóval rendelkező mellső kerékhajtás is. Az előtéttengelyes szorzóművel és üzemmód (Field/Transport) kapcsolókkal épített fokozatos sebességváltókat többnyire kuplungolás nélkül, a kormányoszlopra telepített elektrohidraulikusan működtethető (PowerShuttle) irányváltóval szerelik fel. Ezeknek a sebességváltóknak az előnye a jó teljesítményátviteli hatásfok, az egyszerű felépítés, hosszú élettartam, olcsóbb kivitel, hátrányuk a fokozatok kapcsolódásának bonyolultsága és lassúsága.  Ezeket a legtöbb traktorgyártó alkalmazza, többnyire a 100 LE (120 LE) alatti motorteljesítményű farmmindenes (Utility) és speciál traktoraiban. Több traktorgyártó az ebben a kategóriában profi Carraro Drive Tech sebességváltóit használja fel a traktoraiban.

Új megoldásként megjelentek a szinkronizált mechanikus sebességváltók kiegészítése terhelés alatt kapcsolható fokozatokkal. Erre kínál megoldást a Landini az 5H-T4i traktorszériájánál (5H Speed Four+T-Tronic). A 120–240 LE közötti motorteljesítményű – az európai piacon az egyik legnagyobb darabszámban értékesített traktoroknál – leggyakrabban alkalmazott sebességváltó típus a terhelés alatt kapcsolható, PowerShift váltó, amelynek a kapcsolásai jól robotizálhatók és automatizálhatók. Ezek előnye a könnyű, gyors kezelhetőség, a munkavégzés sebessége és a motor terhelése optimalizálható, jobb a váltó műszaki kihasználása, ezáltal a gépcsoportnak növekszik a területteljesítménye, csökkenhet a traktor hajtóanyag-fogyasztása. Hátránya, hogy drágább megoldás és valamivel rosszabb a váltómű hatásfoka, mint a szinkronizált mechanikus váltóké. A PowerShift sebességváltóknál a terhelés alatti sebességváltást elektrohidraulikusan működtetett többlemezes tengelykapcsolók és bolygóművek beépítésével valósítják meg. A kis helyigényű összetett bolygómű a kapcsolható fokozatok számát növeli. Terhelés alatt kapcsolható sebességváltók részben, vagy egészben terhelés alatt kapcsolható csoportokból épülnek fel.

A részben terhelés alatt kapcsolható 3–8 csoportok esetében a csoportok közötti váltás szinkronizált kapcsolással történik.
A teljesen terhelés alatt kapcsolható ún. Full PowersShift váltók esetében a csoportfokozatok közötti átkapcsolás is terhelés alatt történik. Ezek a kapcsolások a mai traktorokon elektrohidraulikusan történnek a traktor kartámaszos irányító pultjának és a multifunkciós irányítókar (joystick) segítségével. A vezérlésben mágneskapcsolók, mikroprocesszorok, elektrohidraulikus szelepek, és lemezes tengelykapcsolók vesznek részt. Ez utóbbi részegységek és a hozzá kapcsolódó szoftverek teszik lehetővé a zökkenőmentes, lágy kapcsolásokat, az egyenletes nyomaték­átvitelt, ill. a bármely fokozatban a terhelés alatti irányváltásokat (PowerShuttle).

Néhány konkrét PowerShift váltó működését külön is ismertetjük. Az idén az AGROmashExpón díjat nyert CASE IH Maxxum Multicontroller traktor új Active Drive 8 félpowershift sebességváltója 8 powershift fokozattal rendelkezik. Az Active Drive 8 váltó összesen 24 sebességfokozatba kapcsolható előre és hátra menetben is, amely még hatékonyabbá teszi a traktort, és pihentetőbbé üzemeltetését.

• Az első sebességcsoport a 10,2 km/h sebességet éri el, elsősorban nehezebb szántóföldi munkákhoz tervezték, melyek alacsony sebességet igényelnek, mint az alapművelés vagy a szabadföldi kertészeti munkák, amihez az opciós mászó fokozatok is jól jöhetnek.
• A második tartomány az általános feladatoké, amely lefedi a szántóföldi munkák 90 százalékát, valamint megfelelő teljesítményátvitelt jelent szálastakarmány-betakarítással kapcsolatos feladatokhoz és homlokrakodóval végzett munkákhoz is.
• A szállítási feladatokhoz a harmadik tartomány használható, ahol a „skip-shift” sebességillesztés funkciónak köszönhetően lehetőség van gyors fokozatváltásra.

A Kubota traktorok egy része Intelli-Shift 8 terhelés alatti „csoport-powershift” sebességváltóval rendelkezik; 8 terhelés alatt kapcsolható sebességgel, 3 fokozatban (gyors, közepes, lassú) automata üzemmóddal. Így összesen 24 sebességet tud kapcsolni előre és hátra menetben is. A sebesség és fokozatváltó könnyedén működtethető egy egyszerű karral, vagy akár a kartámaszon lévő nyomógombbal is. Az egyszerűen beállítható 4 fokozatú automata mód lehetővé teszi az automatikus váltásokat, változó terepviszonyok mellett is. „Szállító üzemmódban” az útviszonyoktól és gyorsulástól függően állítható be a váltó lejtőre és emelkedőre. „Terep üzemmódban” 2 sebességet kapcsolhatunk fel vagy le, a hidraulikus három pont függesztés kapcsolójával vezérelve a váltót. Emelésre kapcsolva automatikusan visszavált, süllyesztésre kapcsolva felfelé vált.

A John Deere e23 egy egyedülálló sebességváltó megoldás, és 23 előre és 11 hátra meneti sebességfokozatot kínál az egyenletes váltáshoz, ill. bármilyen munkakörülmény, vagy munkagép esetén maximalizálja az üzemeltetési hatékonyságot és a termelékenységet, csökkenti az üzemanyag-felhasználást. Az e23 sebességváltó egyesíti a mechanikus erőátvitel előnyeit az AutoPower fokozatmentes váltó könnyű kezelhetőségével és három választható üzemmódban használható: teljesen automata, egyedi vagy kézi.

John Deere elektronikusan vezérelt e23 sebességváltó Efficiency Managerrel

Mechanikus szinkronváltó belseje elektronikus PowerShuttle irányváltóval

A kapcsolások működtetését számítógép vezérli, amely a motor terhelését is figyelemmel kíséri. A le- és felkapcsolások automatikusan 0,1 másodperc alatt történnek a hajtáslánc megszakadása nélkül, zökkenőmentesen. Hasonló sebességváltókkal rendelkezik a New Holland és a Deutz-Fahr is.

A fokozat nélküli CVT váltók dinamikus terjedése figyelhető meg az utóbbi időben. Ezek valamivel rosszabb teljesítményátviteli hatásfokát kompenzálja, vagy a traktormotor által leadott teljesítmény a szükséges vonóerő és hajtási teljesítmény, ill. a munkasebesség a munkavégzés minden fázisában optimalizálható, amelyről motor és sebességváltó menedzsmentek (fedélzeti számítógépek) gondoskodnak. Az sem elhanyagolható szempont, hogy a kezelő számára leegyszerűsödik a traktor irányítása, figyelmét a munkavégzés egyéb körülményeire összpontosíthatja.
A CVT váltók megtalálhatók a kisebb (70–80 LE-s) traktorokban is (Fendt), majd szinte minden teljesítménykategóriában lehet velük találkozni. A 240–400 LE közötti motorteljesítményű traktorok esetében a piaci kínálatban már többségben vannak a PowerShift sebességváltókkal szemben.

A legutóbbi időben pedig már a 400–600 LE közötti nagy teljesítményű traktoroknál is lehet velük találkozni (CASE IH, CLAAS) ahol ez idáig csak az alacsony fokozatszámú (16/2; 16/4; 16/8) PowerShift váltók voltak az uralkodóak. Ebben a teljesítménykategóriában használt váltók zöme a német ZF sebességváltógyár termékei (ECCOM 4.5/5). A fokozat nélküli, jó hatásfokú traktor sebességváltók működésére jellemző, hogy két hajtásággal dolgoznak. A motortól érkező teljesítményt egy bolygómű kétfelé ágaztatja. A hajtáslánc egyik (hidraulikus) ága a bolygómű csillagkerekei, vagy napkeréken keresztül egy vagy két változtatható szállítási teljesítményű hidraulika szivattyút működtet, amelyek fix nyelésű hidromotorokat hajtanak meg. Ezek képezik a hajtómű hidraulikus hajtáságát. A bolygómű napkerekén keresztül kerül meghajtásra a mechanikus 2–4 fokozatú hajtáság.

A Fendt 500 traktorok ML90 Vario váltó belseje

A Fendt 1000 traktorok TA 400 Vario sebességváltójánakmuködési sémája

A Massey Ferguson Dyna VT sebességdiagramja

A Fendt 800 traktorok ML 220 Vario sebességváltó felépítése

A hidrosztatikus hajtáság teszi lehetővé a fokozatmentes-, míg a mechanikus terhelés alatti, fokozatonkénti összehangolt sebességváltoztatást. A két hajtáság egyesítéséről a sebességváltó kimeneténél gyakran egy összegző második bolygómű gondoskodik.

A mellsőkerékhajtás is innen ágazik el. Ezek a sebességváltók az irányító karfára telepített joystickon keresztül vezérelhetők. A munkasebesség általában két (lassú-teknős és gyors-nyúl) tartományban választhatók előre a vezető által. A tartományon belül a sebességváltoztatás automatikusan történik. A lassú fokozatban jellemzően 0,02–30 km/h között, a gyors tartományban pedig 0,02–50/60 (70) km/h között.

A hátrafelé kapcsolható max. sebességek az előre fokozatnak kb. 60%-a. A fokozat nélküli CVT sebességváltóknál a mechanikus hajtás­ágon kerül kialakításra a TLT (teljesítményleadó tengely) hajtása, amelybe attól függően építenek be elektronikusan vagy elektrohidraulikusan működtetett 2/3, vagy 4 fokozatú váltóművet és tengelykapcsolót, hogy milyen fordulatszám-variációban (540/100 f/min, 540/540E/1000 f/min; 540/540E/750/1000 f/min; vagy 540/540/1000/1000E f/min stb.) működtethető a teljesítményleadó tengely. A jó hatásfokú CVT váltók a 4–15 km/h, ún. munkasebesség-tartományban 90%-ban a mechanikus ágon biztosítják a jó hatásfokú teljesítményátvitelt. Ezek több (2/3/4) olyan munkaponttal rendelkeznek, ahol csak a váltó mechanikus ága dolgozik.

Ezek közé tartoznak az AGCO/Massey Ferguson/Dyna VT/DTM, a Case IH CVT, a Fendt Vario, a John Deere AutoPower, a New Holland Auto Command, a Steyr CVT és a ZF S-Matic/Terra Matic/ECCOM 4.5-5. Ez utóbbiak több különböző márkájú traktorban is megtalálhatók.

A cikk szerzője: Dr. Hajdú József