Dr. Lévai Zoltán professor, emeritus
Az itt közreadott oktatási segédletek szerzői jogvédelem alatt állnak, de közvetlen oktatási/tanulási célra - a forrásra való hivatkozással - szabadon felhasználhatók. Kereskedelmi célra (pl. könyvírás) a szerzők engedélye nélkül tilos reprodukálni, sokszorosítani, adatrögzítő rendszerben tárolni, bármilyen formában vagy eszközzel közreadni még részletekben vagy módosítva is.
Negyedik rész: E R Ő Á T V I T E L
1.Tengelykapcsoló
Feladata:
A tengelykapcsoló ("főtengelykapcsoló") működtetésére egyszerű mechanikus erőátvitelben (jobb oldali ábra) a következő esetekben van szükség:
Indulás
A belsőégésű dugattyús motor alapvető jellegzetessége, hogy az alapjárati fordulat alatt saját magát sem képes forgásban tartani. Indulás előtt tehát egyrészt van egy már forgó motor, másrészt van egy még álló jármű. Erőátvitel ilyenkor nincs: a sebességváltó üres állásban van, azaz a sebességváltó bemenő tengelye forog, kimenő tengelye áll. Induláskor először a sebességváltóban be kell kapcsolni az indításhoz legalkalmasabb fokozatot (általában az elsőt). Ez csak akkor lehetséges, ha erre az időre leáll a sebességváltó bemenő tengelye is. Vagyis a főtengelykapcsolót oldani kell. Az indulási fokozat bekapcsolása után viszont a tengelykapcsoló két tengelye között lesz nagy fordulatszám-különbség: bemenő tengelye a motor tengelyével együtt forog, kimenő tengelye (egyben a sebességváltó bemenő tengelye) viszont áll.Ha nem akarjuk, hogy induláskor a motor lefulladjon, akkor a motortengely és a sebességváltó bemenő tengelye közötti erőátadást fokozatosan kell nulláról megnövelni annyira, hogy a tengelykapcsoló zárható legyen. Ez legegyszerűbben akkor valósítható meg, ha a tengelykapcsoló egymáshoz szorítható súrlódó felületekkel rendelkezik, melyek az összeszorítás mértékétől függő erőt (pontosabban nyomatékot) visznek át súrlódással a motortól a sebességváltó bemenő tengelyére, végső soron a jármű hajtott kerekeihez. A kerekekhez juttatott, fokozatosan növekvő vonóerő előbb-utóbb képes lesz a járművet megmozdítani, majd sebességét növelni. A motor és a hajtott kerekek közötti áttétel nagyságától függ, hogy milyen járműsebesség kell ahhoz, hogy a sebességváltó bemenő tengelyének fordulatszáma elérje a motor fordulatszámát. Amikor ez bekövetkezik, a tengelykapcsoló rántás nélkül zárható: a tárcsákat összeszorító erő annyira megnövelhető, hogy a csúszás lehetősége is megszűnik.
A bal oldali ábra egy nagyon leegyszerűsített tengelykapcsoló-rendszer vázlatát mutatja.
A motor (M) ten-gelyére egy lendítőkerék (1) van szerelve, amivel együtt forog egy nyomólap (2). Közöttük egy súrlódótárcsa (3) látható, ami a sebességváltó (V) bemenő tengelyén ül.
A beépített R1 rugók a nyomólapot rászorítják a súrlódótárcsára. Az R2rugóval felhúzott pedálra kifejtett FP erővel csökkenteni, majd megszüntetni lehet a szorítást.
A folyamat jellege a diagramon látható (a szemléletesség érdekében torzítva), mely a két fordulatszám és a tárcsahézag változását, a pedálút (XP) és a nyomólap elmozdulá-sának (XT) alakulását, valamint a pedálra kifejtett FP, és a surlódótárcsát szorító FN erő nagyságát mutatja az idő függvényében.
Természetesen a valóságos folyamat ettől lényegesen eltér, főleg attól (is) függően, hogy a gépkocsi vezetője hogyan kezeli a gáz- és a tengelykapcsoló-pedált. A gázpedállal a motor fordulatszámának az alakulását tudja meglehetősen tág határok között változtatni, a tengelykapcsoló-pedállal az összeszorítás (a súrlódó erő, azaz az átvitt nyomaték) fokozásának az ütemét lehet vezérelni. A leegyszerűsítés első sorban azt jelenti, hogy a folyamatot statikusan mutatja, a különböző dinamikus (mellék)jelenségeket, pl. belengéseket, rezgéseket stb., már nem.
Sebességváltás
Amikor indulás után a tengelykapcsoló csúszása megszűnik, azaz éppen zár, a motor fordulatszáma az üzemi fordulatszám-tartomány alsó határa körül van, a
jármű pedig meglehetősen kis sebességgel halad. A gázadás fokozásával a motor fordulatszáma, s vele együtt a jármű sebessége nő. A motor azonban előbb-utóbb eléri maximális fordulatszámát, de a jármű sebessége még meglehetősen kicsi. Hogy a sebesség tovább növelhető legyen, meg kell változtatni a motor és a hajtott kerekek közötti áttételt, azaz "sebességet" kell váltani a sebességváltóban. Ez az egyszerű fogaskerekes váltóban egy alakzáró ("körmös") tengelykapcsolónak az oldását, majd egy másiknak a zárását jelenti. Terhelés alatt ez nem hajtható végre, a sebességváltás idejére a motort le kell választani a sebességváltóról: a tengelykapcsoló második feladata.
Fontos tudni, hogy "csúsztatásra" itt is (általában) szükség van, igaz, lényegesen rövidebb ideig. Ugyanis a tengelykapcsoló zárásakor csak véletlenül foroghat egyenlő fordulatszámmal a motortengely és a sebességváltó bemenő tengelye. A csúsztatás hatására főleg a kisebb tehetetlenségű motor fordulatszáma változik:nő vagy csökken, attól függően, hogy a váltó bemenő tengelye éppen gyorsabban vagy lassabban forog. A lényeg az, hogy a motor "hozzáfékeződik" a váltó tengelyéhez.
Ma már nagyon ritkán van szükség "kettős kuplungozásra". A régi sebességváltókban tolókerekeket kellett mozgatni sebességváltáskor: egy fogaskerék fogait kellett betolni egy másik fogaskerék fogai közé. Ez "recsegéssel" és "foghullással" járt, ha a két kerék kerületi sebessége az érintkezés pillanatában nem volt egyforma. Később a fogaskerekek a helyükön maradtak, de a kapcsolóhüvely körmei hasonló "igénybevételnek" voltak kitéve, mint a fogaskerekek fogai mindaddig, míg a sebességváltókba nem építettek be szinkronizáló kapcsolókat, melyek a különböző fordulatszámú körömkoszorúkat "fékezik össze" a körmök összekapcsolása előtt.
A "recsegés" elkerülése céljából a tengelykapcsolót kétszer kellett oldani, illetve zárni, a pedált kétszer kellett benyomni, illetve felengedni. Az első oldás alatt a sebességváltó karral szétválasztották a fogaskerekeket, illetve a körmös kapcsolókat, amelyek addig együtt forogtak. Éppen emiatt az együttforgás következtében nem foroghatott azonos kerületi sebességei az a két fogaskerék, illetve körömkoszorú, melyeket a következő pillanatban egymásba kellett volna tolni.
Előre kapcsoláskor (pl. az 1. fokozatból a 2. fokozatba) a kapcsolandó alkatrész gyorsabban forgott a kelleténél, visszakapcsoláskor lassabban. Ezt a fordulatszám-különbséget csökkenteni lehetett azzal, hogy a tengelykapcsolót egy pillanatra zárták (a pedált felengedték). Előre kapcsoláskor a viszonylag lassabban forgó motor "lefékezte" a túl gyorsan forgó alkatrészt. Visszakapcsoláskor viszont nem volt elég a tengelykapcsoló pillanatnyi zárása: a forgó alkatrészt ilyenkor nem lefékezni, hanem felgyorsítani kellett. Ezért a tengelykapcsoló-pedál felengedésével egyidejűleg a gázpedált egy pillanatra meg kellett nyomni. A "gázfröccsel" felgyorsított motor a kapcsolandó alkatrészt is felgyorsította. Ezután újabb "kuplungkinyomás", majd gyors kapcsolás a sebességváltó karral, s a pedál felengedésével befejeződött a visszakapcsolás. Legtöbbször recsegés nélkül.
Fékezés
Előfordul, hogy erős fékezéskor a jármű sebessége (s vele együtt a motor fordulatszáma) annyira lecsökken, hogy a motor lefulladna, ha a tengelykapcsolót nem oldanánk.
Lassú haladás
Előfordulhatnak olyan közlekedési körülmények, amikor a legnagyobb áttételű 1. sebesség-fokozatban is a kis sebesség miatt a motor fordulatszáma az üzemi fordulatszám alá akar esni, pl. gyalogosok között haladva. Ilyenkor kénytelenek vagyunk a tengelykapcsolót folyamatosan csúsztatni - a hőfejlődés miatt természetesen csak rövid ideig!
Az erőátvitel védelme
Előfordulhat, hogy az erőátvitelben olyan nagy erők (nyomatékok) lépnek fel, amire az nincs méretezve. Ha például egy bejáratlan motort túlterhelünk, a dugattyúk "besülhetnek". Ez önmagában nem baj: amikor a motor lehűl, a dugattyúk beszorulása megszűnik, s az egész jelenség megúszható különösebb károsodás nélkül. Föltéve, hogy a mozgásban lévő jármű tömegereje nem "darálja" meg a motort, vagy nem töri el az erőátviteli lánc valamelyik alkatrészét. A tengelykapcsoló - ha jól van méretezve - veszélyesen nagy nyomatékot nem visz át: a maximális motornyomaték másfél-kétszeresésére megcsúszik.
A tengelykapcsoló fajtái
Osztályozás
A tengelykapcsolókat többféle szempont szerint lehet osztályozni.
Az erőátvitel módja szerint:
- mechanikus (súrlódásos),
- hidraulikus (hidrodinamikus)
A mechanikus erőátvitelű tengelykapcsolók tovább csoportosíthatók:
funkció szerint
- zárva/nyitva állású,
- alternatív (két továbbmenő tengely közül az egyik felé zárt, a másik felé nyitott),
a súrlódó felületek alakja szerint: - hengerpalást (dob), - kúpfelület, - sík felület (tárcsa),  a súrlódó testek anyaga szerint: a működtetés módja szerint: | a súrlódó felületek száma szerint: - egytárcsájú, - kéttárcsájú, - soktárcsájú (lemez, lamella),  az összeszorító erő forrása szerint: a vezérlés módja szerint: |
. Követelmények
A mechanikus tengelykapcsolónak az alábbi követelményeket kell kielégítenie:
- sima bekapcsolás (rángatás nélkül),
- tökéletes és gyors kikapcsolás,
- zárt állapotban normális üzemi körülmények között ne legyen csúszás (szlip),
- a kapcsolás ne legyen fárasztó,
- dinamikus erőhatásokat (lengéseket) lehetőleg ne vigyen át,
- a váltómű tengelyével együtt forgó alkatrészek inerciája kicsi legyen,
- az összeszorító erő a kopástól független legyen,
- a kapcsoló szerkezetet (talpcsapágyak!) csak oldott állapotban terhelje erő.
Ezeken kívül természetesen a tengelykapcsolónak is meg kell felelnie azoknak az általános követelményeknek, melyeket a gépjármű minden szerkezeti egysége elé állítunk:
- üzembiztos működés,
- egyszerű és jól gyártható szerkezet,
- kis karbantartási igény (könnyű és tartós beszabályozathatóság, kenésigénytelenség, könnyű alkatrészcsere stb.).
Elvi felépítés
A főtengelykapcsolók elvi felépítése nagy változatosságot mutat. Dobfelületű mechanikus tengelykapcsolót főtengelykapcsolóként nem alkalmaztak, a kúpos tengelykapcsoló viszont meglehetősen elterjedt volt a század elején.
A súrlódó felületpárt központi rugó nyomja össze (a rajzon golyóscsapágyon keresztül). A tengelykapcsoló kétkarú emelő segítségével oldható, ami talpcsapágyon (a rajzon szintén golyóscsapágyon) keresztül viszi át a (kiemelő) erőt. A nagyobb súrlódás érdekében a kúppalástra súrlódó betétet (pl. bőrt) erősítettek.
Az átvihető nyomaték függ
- a kúpszögtől (de a szög nem lehet önzáró),
- az összeszorító (rugó)erőtől (de az sem növelhető bizonyos érték fölé a nagy felületi nyomás - melegedés, kopás! - miatt),
- az átmérőtől (de annak növelési lehetősége is véges).
A motorteljesítmény növekedésével a kúpos tengelykapcsolót kiszorította a tárcsás tengelykapcsoló.
A bal oldali ábra egytárcsájú, száraz, központi rugós (a rajzon tekercsrugós) tengelykapcsoló vázlatát mutatja. Az átvihető nyomaték ugyanakkora átmérő esetén is nagyobb lehet, mint kúpos tengelykapcsolóval, mert az alkalmazott súrlódó betét nagyobb felületi nyomást bír el, s a kúphatást ellensúlyozza az, hogy két felületen ébred súrlódó nyomaték.
A rugóerő növelésének természetesen itt is vannak korlátjai: a kiemeléshez szükséges pedálerő általában nem lehet több kb. 150 N-nál, a pedálút 100...150 mm-nél.
A rugóerőt kétkarú emelők továbbítják a nyomólaphoz, a kiemelés itt is talpcsapágy (a rajzon golyóscsapágy) segítségével valósítható meg.
A központi rugó helyett gyakran több kis rugót építenek be, a kerület mentén egyenletesen elosztva.
A tekercsrugó helyett ma már legtöbbször tányérrugót alkalmaznak . Legfőbb előnye a tányérrugónak az, hogy egyszerűbb, és kedvezőbb tulajdonságú tengelykapcsoló kialakítását teszi lehetővé. A tányérrugó ugyanis szükségtelenné teszi a nyomólapot kiemelő, legalább három karból álló kiemelő mechanizmust.
A tányérrugó működését egy video és három vázlat mutatja.
Az elsőn a tányérrugó szabadon van, mert a nyomólap nincs beépítve. A másodikon a nyomólap már a helyén van, a tányérrugó elő van feszítve, kúpossága csökkent, a tengelykapcsoló zárt állapotban van. A harmadikon kiemelt helyzet látható, a tányérrugó itt lapos. 
A tányérrugó speciális karakterisztikája (az F erő az x út függvényében először meredeken nő, majd - a bemetszések mélységétől és alakjától függően enyhén vagy erősen csökken, s végül megint elkezd nőni) megkönnyíti a tengelykapcsoló működtetését is.
A bal oldali ábra a tekercsrugós tengelykapcsoló karakterisztikáját mutatja: két erő (az FP pedálerő és az FN nyomóerő) és két elmozdulás (pedál és a nyomólap) jellegét mutatja az idő függvényében.
A tekercsrugós tengelykapcsolóban ha a pedált visszahúzó kis rugó erejétől eltekintünk az FPpedálerő megjelenésével egyidejűleg csökken az FN nyomóerő, de elmozdulás addig nincs, míg a pedálerő - a pedál áttételét is figyelembe véve - teljesen át nem veszi a nyomórugók által kifejtett erőt.
Ekkor elválik a nyomólap a surlódótárcsától, s a pedállal együtt mozog (XP = XN). A pedálra végig folytonosan növekvő erőt kell kifejteni. Legnagyobb az erőszükséglet a kinyomott tengelykapcsoló tartásakor.
Tányérrugós tengelykapcsolóban a pedálerő megjelenésével egyidejűleg kezdődik meg a pedálmozgás is. A pedálerő csak kis mértékben nő, egy idő múlva az erőszükséglet nem nő tovább, sőt csökken! A nyomólap természetesen itt is csak akkor mozdul meg (válik el a surlódótárcsától), amikor az FN erő nullára csökken.
Mint köztudott, a súrlóró betét kopik. Ebből a szempontból is különbség van a kétféle rugó viselkedésében. Tekercsrugó esetében a tárcsa vékonyodása következtében a szorító erő csökken. Könyebben lehet kiemelni, de könyebben csúszik meg nagy terheléskor.
Most nézzük meg közelebbről a tányérrugó viselkedését. A bal oldali ábrán a szemléletesség kedvéért erősen torzítva mutatjuk a tányérrugót (a valóságban sokkal kisebb a kúpossága). Mint látható, a korongra kifejtett erőt eleinte itt is lineárisan kell növelni ahhoz, hogy a kinyomó csapágyat jelképező piros korong mozogjon. Egy bizonyos út megtétele után azonban azt tapasztaljuk, hogy az erőigény csökken, majd folytathatjuk a korong tolását anélkül, hogy az erőt 4 kN fölé növelnénk, sőt a további mozgatáshoz mind kisebb erőre van szükség! Igaz, az erőszükséglet csak bizonyos határig csökken, majd x = 20 mm-hez közeledve megfordul, és ismét növekvő erő kell a korong további mozgatásához. Természetesen a tányérrugó másik vége a nyomólapot (barna téglalap) nyomja.
(Készítenek olyan tányérrugót is, igaz, nem tengelykapcsolókhoz, amelyiken a hosszú bevágások majdnem a peremig húzódnak. Ilyen tányérrugót nyomva nemhogy csökken az erőszükséglet, hanem bizonyos kiegyenesítés után a tányér "átpattan": negatív ( visszatartó) erőt kell kifejteni, ha nem akarjuk, hogy tovább mozogjon!)
A tányérrugót is természetesen előfeszítve kell a tengelykapcsolóba beépíteni. A lenti első ábrán ezt úgy úgy modellezzük, hogy 10 mm-nyit összenyomjuk a koronggal a rugót, majd balról egy gy alkatrészt toltunk be, amit ott rögzítünk. Ezután a korongot elengedjük (nem fejtünk ki rá erőt), a rugó természetesen befeszítve marad. Az Fo = 3 kN erő az ny nyomólap és a gy alkatrész között feszül.
Ha a korongra csak F = Fo = 3 kN erőt fejtünk ki (második ábra), akkor a gy alkatrész tehermentesül (már nincs erő, bár még hozzáér a rugó), de mozgás még nincs. Viszont semmi akadálya annak, hogy a korongot majd tovább mozgassuk, amihez fokozatosan csökkenő (!) erőre lesz majd szükség (figyeld a karakterisztikát). A tengelykapcsolóba beépített tányérrugónak azonban még egy felütközési lehetősége van: egy kinyúló cs csap, amihez a második ábrán még éppen csak hozzáér a tányérrugó, de erőt még nem fejt ki rá.
A harmadik ábrán látható, hogy a korongot beljebb tolva a tányérrugó pereme felemelkedik az ny nyomólapról, s a korongra éppen kifejtettF erő a rugó másik oldalán már a cs csapra támaszkodik. Ez felel meg a tengelykapcsoló oldott állapotának. Ne felejtsük, hogy a kiemelt helyzethez tartozó F erő kisebb, mint a kinyomás megkezdéséhez szükséges Fo erő volt. Ez a tányérrugós tengelykapcsoló másik nagy előnye.
Most térjünk vissza az első ábrához, ami a zárt tengelykapcsolót modellezi, nulla pedálerő mellett. Tányérrugó esetén a bal oldali ábra alsó részén láthatjuk a kopás következményét, ami látszólag nem különbözik a tekercsrugós tengelykapcsolónál tapasztaltaktól: csökken a b vastagság, nő az ahosszúság, azaz a rugó "kirugózik". Azonban tányérrugó esetén a hatás ellenkező, mint tekercsrugó esetén.
A fölső ábrasor utolsó (negyedik) tagja mutatja a "kopást": a "nyomólap" jobbra eltolódik a távolsággal, a korong b távol-sággal (ellenkező irányban). A diagramról leolvasható, hogy ez a btávolság kb. 0,5 kN-nal megnövelte az előfeszítés mértékét, ennyivel nehezebb lett a tengelykapcsoló oldása (tekercsrugó esetén könnyebb lett!).
E probléma megoldására egy ötletes szerkezetet találtak ki. Míg a hagyományos tányérrugós tengelykapcsolókban a tányérrugó két oldalról való feltámasztására konzolok, illetve a konzolokhoz erősített gyűrűk szolgálnak, addig az új konstrukciójában erre a feladatra két különleges alkatrészt építettek be (jobb oldali ábra): balról egy különleges rugónak, jobbról egy különleges gyűrűnek támaszkodik a tányérrugó.
A gyűrű (7) különlegessége az, hogy a házból kis mértékig ki tudna bújni, közeledni tudna a nyomólaphoz (2), ha nem lenne előtte a 6 tányérrugó. A támaszgyűrű ház felőli oldalán egy ferde felületű bütyök van kiképezve (lásd felülnézetben az A - A metszetet), amihez egy kis rugó (9) egy ugyancsak ferde felületű "éket" (8) szorít.
A támaszrugó (5) különlegessége az, hogy némileg hasonlít egy tányérrugóhoz: meggörbített végű nyelvek nyúlnak befelé a tengely irányába azokon a helyeken, ahová a nyomólap feszítő gerincén e célból bemarásokat készítettek. A meggörbített rugóvégek nagy erővel szorítják a tányérrugót a 7 gyűrűhöz. A támaszrugó ereje úgy van méretezve, hogy a rugóvégek feszítő ereje pont akkora legyen, mint a tányérrugó előfeszítettsége azon a helyen - nem kopott súrlódóbetétek esetén! Ez azt jelenti, hogy a tengelykapcsoló oldásakor a rugóvégek nem mozdulnak, merev támaszként viselkednek ugyanúgy, mint eredetileg a konzolok.
Az alsó kép első ábráján látható a nem kopott súrlódóbetétekhez tartozó állás. Tegyük fel, hogy a súrlódóbetét erősen elkopott anélkül, hogy a tengelykapcsolót egyszer is oldottuk volna (második ábra): a tányérrugó kissé "kirugózott", azaz kúpossága megnőtt, amivel együtt jár a előfeszített erő megnagyobbodása. (Egyidejűleg a k kinyomó tárcsa - és a pedál - kijjebb került.)
Ha most a k kinyomó tárcsa benyomásával oldjuk a tengelykapcsolót (harmadik ábra), előszőr ezt a megnövelt előfeszítettséget kell legyőzni. Ezt az eredetileg kisebb erőre méretezett kék színű támaszrugó azonban már nem tudja felvenni, meghajlik. Az ábra azt a pillanatot mutatja, amikor a kiemelő erő éppen akkora, amekkora a nyomólap tehermentesítéséhez kell (de a tányérrugó még nem emelkedik el róla!) azzal a megjegyzéssel, hogy most a tengelykapcsolóból még hiányzik a támaszgyűrű mögötti kis rugócska (v. ö. az előző ábrán: 9), ezért a támaszgyűrű a helyén marad, közte és a tányérrugó között hézag (h) keletkezik.
A lényeg azonban éppen abban van, hogy ott nem lesz hézag! A kis rugócska (9) ugyanis előre tolja az éket, ami viszont az ékhatás eredményeképpen a házból kitolja a gyűrűt, amint az a negyedik ábrán látható. Ez azt jelenti, hogy a tányérrugó mindkét oldalról megint ugyanúgy lesz megtámasztva, mint eredetileg volt. A pedál felengedésekor a tányérrugó nem tud tágulni, az előfeszítettsége (kúpossága) ugyanakkora lesz, mint új korában volt, tehát a legközelebbi kiemeléskor megint az eredeti nagyságú (kis) erőre lesz szükség.
A valóságban természetesen ez az automatikus utánállítás nem ilyen durva lépésben történik, hanem nagyon finoman, század, illetve ezredmilliméterenként. 
Érdekes megoldást mutat a bal oldali ábra. Itt mindkét rugótípus megtalálható. A két rugó beépítésekor ügyelni kell arra, hogy karakterisztikájuk kedvezően befolyásolja a működtetést. Ha a tányérrugó úgy kerül beépítésre, hogy a működési tartománya a degresszív szakaszba essen, akkor az a tekercsrugó monoton növekvő erejét ellensúlyozza: a gépkocsivezetőnek elegendő kis erővel nyomni a pedált.
Előfordul, hogy a tengelykapcsolóban két súrlódótárcsa van. Ennek két oka lehetséges:
a) Az átviendő nyomaték oly nagy, hogy azt egyetlen tárcsán nem lehet átvinni. Mint látható, mindkét surlódótárcsa egyazon tengelyen van.
b) Alternatív kapcsolásra alkalmazzák. Itt a tengelykapcsolóból két tengely jön ki, egy tömör és egy csőtengely. Mindkettőn egy-egy surlódótárcsa van. A közöttük lévő nyomólap vagy az egyiket, vagy a másikat szorítja össze, s ennek megfelelően vagy az egyik, vagy a másik tengelyre viszi át a motor nyomatékát, attól függően, hogy a rugó melyik oldalról támadja a kiemelő kar belső végét.
Az ilyen típusú tengelykapcsolókat főleg a hidromechanikus sebességváltókhoz alkalmazzák: a csőtengely a hidrodinamikus tengelykapcsolót (vagy nyomatékváltót) hajtja, a másik tengely - kikerülve a rossz hatásfokú hidrodinamikus szerkezetet - közvetlenül a mechanikus szerkezetekhez vezeti a nyomatékot. Az ilyen tengelykapcsoló lehetővé teszi, hogy a hidrodinamikus gép csak indításkor vegyen részt a hajtásban, az üzemi sebesség elérésekor (magasabb sebességfokozatokban) nem.
A konstruktőröket mindig is izgatta, hogy adva van egy forgás, amivel együtt jár a centrufugális erő. Vajon lehet-e ezt az erőt a surlódótárcsa összeszorítására használni?
Évtizedekkel ezelőtt divatos volt az ún. félcentrifugális tengelykapcsoló, amely mindössze annyiban különbözött az egyszerű tengelykapcsolótól, hogy a nyomólapot kiemelő karok tömegközéppontját oldalra eltolták: a kar végén lévő "röpsúly" hatására a centrifugális erő hatásvonala a csapágyazástól jobbra haladt, így a centrifugális erő nyomatéka növelte a szorítást. Ez a többleterő azonban a fordulatszámmal négyzetes arányban nőtt, ami nemhogy kedvező, de kimondottan káros volt. Ugyanis az összeszorító rugókat továbbra is úgy kellett méretezni, hogy az elegendő legyen kis fordulaton is megbízhatóan átvinni a motor nyomatékát. "Hála" a centrifugális erőnek, sebességváltáskor (előre kapcsoláskor) nehéz volt a tengelykapcsolót oldani.
De vannak olyan centrifugális tengelykapcsolók, melyben az összeszorítást teljesen a centrifugális erőre bízzák.
A dobfékekre emlékeztető szerkezetben két "fékpofa" úgy van beépítve, hogy azok a centrifugális erő hatására - visszahúzó rugók ellenében - elmozdulhattak kifelé, s a dob belső felületére szorulva, nyomatékot vittek át a kimenő tengelyre.
Ez a fajta tengelykapcsoló induláskor ideálisan viselkedik: a gázpedálra lépve meghatározott motorfordulaton kezd zárni, és simán elindítja a járművet. Sajnos, ezekkel nem lehet sebességet váltani, a nagy szorító erő miatt nem is próbálkoztak kiemelő karokkal. Bizonyos esetekben azonban ma is sikerrel alkalmazhatók. Vannak olyan "járművek" (mopedek, fűnyírók, kis teljesítményű gokartok stb.), melyek nem igényelnek sebességváltást.
Viszont néhány évtizeddel ezelőtt divatban voltak az olyan tisztán centrifugális tengelykapcsoló-konstrukciók, melyeknek az oldása nem okozott gondot. Ma már ritkán alkalmazzák ezeket, de aki meg szeretne ismerkedni velük, lapozzon oda, vagy elemezze működésüket ( 1. analizis, 2. analizis).
Ugyanitt megismerkedhetnek egy másik, szintén egykor divatos tengelykapcsolóval, amely mágnespor és elektromos áram segítségével működött.
Mechanikus tengelykapcsoló szerkezete, működtetése
A tengelykapcsoló és a lendkerék általában közös szerkezet: a lendkeréken alakítjuk ki az egyik súrlódó felületet, s rászereljük a tengelykapcsolónak motortengellyel együtt forgó alkatrészeit is (ezek tömege természetesen beleszámít a lendkerék tömegébe).
A lendkeréknek két fő típusa van: fazék- és korong-alakú. Az előbbi kisebb tömegű, mivel a tömegeloszlása következtében nagyobb az inercia-nyomatéka, de valamivel drágább a megmunkálása, a korong-alakúhoz viszont bonyolultabb fedelet kell készíteni.
A nyomótárcsa a lendkerékhez hasonlóan öntöttvasból vagy acélöntésből készül. Meglehetősen vastagra kell készíteni egyrészt a hővetemedés elkerülése céljából, másrészt ennyivel csökkenthető a lendkerék tömege.
A nyomótárcsa felerősítésekor gondoskodni kell arról, hogy az tengelyirányban szabadon mozoghasson, de ne tudjon elfordulni. Erre számtalan megoldás született (pl. kis csapok nyúlnak bele radiálisan vagy axiálisan).
Tekercsrugós tengelykapcsolókban legtöbbször egy- vagy kétkarú kiemelőkar látta el ezt a feladatot is (amellett, hogy a súrlódásos nyomatékot is átveszi). Az ábrán látható egy ilyen kiemelő kar, aminek a csapágyazása érdekes: a zöld színű csap tartja a kart, a piros színű csak olyan hosszú, amilyen széles a kar, ezért csak vízszintes irányban rögzíti azt, a kar függőleges irányban enyhén "lötyögősre" van megfogva.
Ennek célja az, hogy működtetéskor ne feszüljön be. Ugyanis most tulajdonképpen már egykarú emelő, vagyis a nyomólap vízszintes elmozdulásakor a kar felső csap körül fordul el. (Ezekből a karokból legalább három van, részben egymással szemben!).
A következő fő alkatrész a súrlódótárcsa, ami már a sebességváltó bemenő tengelyével forog együtt. Fontos, hogy tömege kicsi legyen, ezért vékony lemezből készül, s belül bordázott agyra van szerelve. A biztonság kedvéért néha egy vagy két olajszóró tárcsát is mellé raknak. A tárcsa mindkét oldalára súrlódóbetét van felszerelve szegecseléssel vagy ragasztással. A nagyobb hajlékonyság érdekében a lemezen bevágások lehetnek.
A kapcsolás simaságát növeli, ha a surlódóbetétek a nyomás hatására közeledni tudnak egymáshoz. Ezt többféle képpen lehet elérni.
Legegyszerűbb, ha a T alakú bevágásokkal kialakított cikkeket kissé hullámosra hajlítjuk.
Ekkor a pedál felengedésekor a nyomólap hozzáérve a surlódóbetérhez, elkezdi azt benyomni, vagyis az erő növekedésével arányosa tovább mozog a pedállal együtt, ami természetesen nem jeletkezik merev surlódótárcsa esetén.
Ez azért kedvező, mert az ember sokkal finomabban tudja a (nyomó)erőt változtatni, ha az elmozdulással jár.
Köztudott, hogy a motor főtengelyének a forgása egy fordulaton belül nem egyenletes. Ez a torziós lengés a sebességváltóban kellemetlenül befolyásolja a fogaskerekek élettartamát, ezért néha már a motorban lengéscsillapítót, vagy lengésfojtót (l. o.) szerelnek a főtengelyre. Ennek hiányában a tengelykapcsoló surlódótárcsájára hárul ez a feladat.
A megoldás egyszerű: a surlódótárcsát nem mereven erősítik az agyhoz, hanem kör-kotyogással, de a kotyogást beépített rugók "ellenzik". Az agyból kiálló tárcsa másik oldalára is tesznek egy kis lemeztárcsát, amit áthidaló szegecsekkel összekötnek a surlódóbetéttel rendelkező eredeti tárcsával. Mindhárom tárcsába tangenciálisan hosszúkás ablakokat vágnak, s oda erős tekercsrugókat raknak. 
Gondoskodni kell arról, hogy a rugók ne essenek ki. Ennek legegyszerűbb módja a kétoldali lemezeken lévő ablakok széleinek kihajtása.
A torziós lengés hatására a tárcsa az agyon ide-oda "rángatózik", s közben a súrlódás miatt enerigiát emészt fel, esetünkben lengés-energiát. A lengéscsillapítás hatásosságának növelése céljából az agy két oldalára súrlódóbetétet raknak.
Vannak olyan megoldások, melyekben acélrugók helyett gumit alkalmaznak, természetesen másmilyen kialakításban.
Végül a harmadik csoportba azok az alkatrészek tartoznak, melyek nem forognak, s a tengelykapcsoló házához vannak erősítve.
Ezek feladata a tengelykapcsoló működtetése:összeköttetés létesítése a pedál és a kiemelő alkatrészek (karok, hüvelyek) között. Mivel forgó alkatrészekre kell erőt kifejteniök, az erő átadására valamilyen talpcsapágy szolgál.
Ha sima felületet kell megnyomni, akkor legegyszerűbb csapágy a széngyűrű, amit hosszú évtizedeken át elterjedten alkalmaztak. Ha kiemelő villák végét, vagy tányérugó peremét kell megnyomni, akkor természetesen csak gördülőcsapágy jöhet szóba.
Ezeket a csapágyakat általában kétkarú emelő végére szerelik, gyakran acélrugók (lemez) segítségével. Előfordul, hogy a kétkarú emelőnek csak az egyik karja van a tengelykapcsoló házán belül, a másik egy kinyúló tengely külső végére van szerelve.
A kétkarú emelő és a pedál között sokáig csak rudakból és csuklókból álló szerkezet közvetítette az erőt. Néhány évtizeddel ezelőtt megjelentek a "bowdenes" és a hidraulikus közvetítő elemek. A "bowden", magyarul hüvelyes huzal lényege egy rugalmas, hajékony, fonott acél hüvely belsejébe dugott acél huzalköteg, ami csak akkor működik, ha a hüvely mindkét végét lehorgonyozzuk. Ekkor a belsejében lévő huzal úgy viselkedik, mintha merev csőben futna (bal oldali ábra alsó része).
...........................
A jobb oldali ábra egy hidraulikus fékre emlékeztet. A különbség az, hogy itt csak egy munkahenger van, éspedig a tengelykapcsoló házához erősítve. Vannak olyan megoldások, amelyben a munkahenger a tengelykapcsoló házán belül, közvetlenül a kinyomó csapágy házában (hüvelyében) van kialakítva.
A tengelykapcsoló lábbal való működtetése meglehetősen igénybe veheti a gépkocsivezetőt, főleg nagyméretű haszonjárművekben (városi autóbusz). Ezért már régen kísérleteztek különböző segítő szerkezetek beépítésével. Egy egyszerű megoldás látható a bal oldali ábrán: alaphelyzetben a tekercsrugó a kezdeti (de kicsi!) pedálerőt növeli (a csökkenő) k karon kifejtett nyomaték miatt. Amikor a k kar átfordul, a rugó a gépkocsivezető által kifejtett erőhöz társul, éspedig a k kar növekedése következtében mind nagyobb mértékben. Ma már inkább azokat a szervokat alkalmazzák - kis átalakítással -, melyeket a hidraulikus fékekhez fejlesztettek ki.
Az ötvenes években viharos gyorsasággal terjedtek el a tengelykapcsoló működtetését automatizáló szerkezetek, melyeknek fő feladatuk a sima indulás és a "kuplungozás" nélküli sebességváltás volt. A számtalan megoldás közül két egyszerűvel ismerkedjünk meg.
Az egyik a szívócsőben kialakuló deprssziót használja fel erőkifejtésre. Itt még - a biztonság kedvéért - megmaradt a pedál. A motor beinbulása után a depresszió egy munkahenger segítségével oldja a tengelykapcsolót. Nincs akadálya az 1-es sebességfokozat kapcsolásának. A gázpedálra lépve levegő jut a munkahengerbe, ezért a dugattyú kifelé mozdul, s megkezdődik a tengelykapcsoló zárása. Ennek intenzitása a gázpedál benyomásának a mértékétől, illetve sebességétől függ. Sebességváltáskor a váltóban lévő rúd először lenyomja az alatta lévő szelepet, minek következtében a depresszió oldja a tengelykapcsolót, föltéve, hogy a gázpedál nincs benyomva.
Megtörténik a fokozatváltás, a szelep felemelkedik, s megszűnik lehetősége a depressziónak a munkadugattyú visszatartására, gázadásra a tengelykapcsoló zár. A röpsúlyos szabályozónak - amely 20 km/h föltött zár - a feladata kettős: egyrészt lehetővé teszi a motorfékezést, másrészt meggátolja, hogy a motor vészfékezéskor leálljon.
A másik automatika hidraulikus nyomást és villamos áramot használ. Amíg a motor áll, a munkadugattyú mögött lévő erős rugó nyitva tartja a tengelykapcsolót. A motor beindítása után egy fogaskerék-szívattyú olajat áramoltat egy zárt körben egy fojtáson keresztül. Alapjáratban az olaj nyomása olyan kicsi, hogy ekkor még semmi nem történik. A gázpedál benyomására a motor fordulatszáma, s vele együtt az olaj nyomása nő. Meghatározott motorfordulatszámnál a nyomás elkezdi kinyomni a mukadugattyút, vagyis engedi záródni a tengelykapcsolót, s a gépkocsi elindul. A záródás sebessége, azaz a gépkocsi gyorsítása függ a gázpedál benyomásának a sebességétől. Akármilyen hevesen nyomja is be a gépkocsivezető a gázpedált, a jármű azért mégsem ugrik meg: a munkahengert feltöltő olaj csak egy fojtáson keresztül tud a szívattyúhoz eljutni.
Sebességváltáskor a váltókar bármilyen irányú elmozdítására záródik egy villamos áramkör, a tekercs felrántja azt a szelep-dugattyút, ami kiengedi az olajat a munkahengerből. A váltás befejeztekor az áramkör megszakad, megnyílik a lehetőség arra, hogy a szívattyú ismét olajat préseljen a munkahengerbe, azaz hogy zárja a tengelykapcsolót.
A bal oldali animáció bemutatja az egyes lépéseket: előbb az induláskor, majd a sebességváltás alatt.
Érdemes megnézni a ZF-SACHS összefoglaló diasorozatát.
Belépés után egér jobb billentyű, majd:
TELJES KÉPERNYŐ!
Hidrodinamikus tengelykapcsoló
A hidraulikus tengelykapcsoló lényegét legegyszerűbben közönséges ventilátorokkal lehet érzékeltetni. Állítsunk szembe két ventilátort. Az egyiket kapcsoljuk a villamos hálózatra, a másikat ne. A forgásba jövő ventilátor levegőt fúj a másikra, amelyik - mint egy szélkerék - szintén forogni kezd. Esetünkben a "szélkerék" fele olyan gyorsan forog, mint a ventilátor. A rajta lévő villamos motor most, mint egy generátor, áramot tud termelni! Egy hozzá kapcsolt kis izzó talán még világítana is.
Az egyik ventilátorból tehát teljesítmény adódik át a másikra. A közvetítő elem az áramló levegő. Természetesen a levegő maximum csak akkora forgatónyomatékot ("erőt") tud átadni, mint amekkorával őt a ventilátor meglódította. Mivel azonban a "szélkerék" sosem tud olyan gyorsan forogni, mint a ventilátor, a generátor teljesítménye mindig kisebb, mint amekkorát a ventilátor felvesz.
Ezek után képzeljük el, hogy az ábrán látható különleges "tányért" vízzel megtöltjük, majd elkezdjük forgatni. A lapátok miatt a víz is forogni kezd a tányérral együtt. A centrifugális erő hatására minden vízrészecske elindul sugárirányban a kerület felé, ahol szintén van (volt) vízrészecske. Az eredetileg ott lévő vízrészecske ugyanis - a tányér pereme miatt - nem tud sugárirányban (vízszintesen) elmozdulni, viszont a mögötte lévő részecske nyomja. Emiatt a fal mellet lévő részecske fölfelé (függőlegesen) kénytelen elmozdulni, azaz kilép a tányérból. Az őt kiszorító részecske természetesen ugyanerre sorsra jut az őt követő részecske hatására. Ez a folyamat tart mindaddig, míg az utolsó vizcsepp is ki nem repül a tányérból. A rajz mutatja, hogy az éppen kirepülő részecske ferde irányban hagyja el a tányért - legalább is így látja a külső szemlélő ( c abszolút sebesség). Ugyanis az előző pillanatban még együtt forgott a tányérral ( u kerületi sebesség), viszont a tányérhoz képpest függőlegesen volt kénytelen kilépni (lapáthoz viszonyított w sebesség), s a két relatív sebesség eredője az abszolút sebesség.
Ezek után vegyünk két egyforma "lapátkereket", s állítsuk őket szembe egymással. Hogy a folyadék ne fröcskölődjön szanaszét, ezért a két lapátkereket burkoljuk be például úgy, ahogy az az ábrán látható: az Sz jelzésű kerékhez hozzáerősítünk egy lemezburkolatot, aminek a közepén kibúvik a Tjelzésű kerék tengelye.
Ez már egy valóságos hidrodinamikus tengelykapcsoló. Itt is feltüntettük a sebességvektorokat a perspektívikus ábrán is, meg külön felülnézetben is. Az utóbbi rajzon a fekete vonalak jelzik a lapátokat. Figyeljük meg a vektorokat. A turbinalapát u kerületi sebessége kisebb, mint a szivattyújé, a pillanatnyi áttétel tehát kissebb az egynél: iH < 1. Fontos megjegyezni, hogy a szivattyúból kilépő folyadék c abszolút sebessége változás nélkül éri el a turbinát, mivel nincs közben semmi, ami módosíthatná az irányát. A turbinába való belépést vizsgálva tehát megállapíthatjuk, hogy a c - u = w lapáthoz viszonyított sebesség ferdén, azaz ütközéssel lép be a lapátok közé, azaz a lapátok közötti cella külső részébe..
A turbinakerékbe belépő folyadékrészecske szemben találja magát az ott lévő részecskével, ami - a turbinakerékben meglévő centrifugális erő miatt - szintén ki szeretett volna lépni a kerékből. Csakhogy a turbina a szívattyúnál lassabban forog, így kisebb a centrifugális erőtér, ezért a szívattyúból érkező részecske győz: befelé szorítja a turbinában lévő folyadékrészecskét, ami az utána nyomuló újabb részecskék miatt kénytelen mind jobban megközelíteni a cella tengelyhez közeli részét, maga előtt nyomva az ott lévő folyadékrészecskéket. Az eredmény: a folyadék kilép a turbinakerékből, s átlép (visszalép) a szivattyúkerékbe. Az alsó átlépéshez (ki- és belépéshez) tartozó vektorokat szintén megrajzolhatjuk. 
Amint a baloldali ábrán láthatjuk, összesen négy vektorháromszög megrajzolására van szükség: szívattyú be- és kilépés, turbina be- és kilépés. Az ábrából az is kiderül, hogy a kerületi sebességek léptékarányos megrajzolásához ismerni kell a tengelyek távolságát a be- és a kilépések helyétől.
A perspektívikus ábrán az u vektorokat még könnyen megrajzolhatjuk léptékarányosan, a többi vektort azonban már nem.
Ehhez a folyadékrészecskék útját kell követni, és a megfelelő pillanatokban "pillanatfelvételt" készítünk a cirkulációs kör középpontjából a részecskéről, majd ezeket a felvételeket sorba rakjuk.
De úgy is felfoghatjuk, hogy a turbinalapátozást felfelé kiforgatjuk, majd vízszintesen beforgatjuk a papír síkjába. Ezek után már csak azt a négy vízszintes egyenest kell meghúzni a be- és a kilépő éleknél, amelyekre majd a kerületi sebességek vektorát felrajzoljuk, ahogy azt az alábbi ábra szemléletesen mutatja. 
A jobboldali ábra mutatja a folyadék útját: a szívattyúba belépő folyadék távolodik a tengelytől, majd kilép a cellából, s belép a turbina külső élénél. A turbinában halad "lefele", egészen a kilépő élig, ott átlép a szívattyúba, s folyamat folytatódik
Az alábbi ábra mutatja a megrajzolt sebességvektorokat iH= 0,6 pillanatnyi áttétel mellett.
Nézzük meg a módját, hogyan kell elvégezni a szerkesztést. Ezek után nézzünk meg egy kis filmecskét. 
Érdekes a hidrodinamikus "tengelykapcsolónak" tartós fékként (retarder) való alkalmazása (jobb oldali ábra).
Itt arról van szó, hogy ezt a szerkezetet a sebességváltó és a differenciálmű közé építik be (vagy magába a sebességváltóba) úgy, hogy a "turbinakereket" a házhoz rögzítik.
Vagyis az a nyomaték, ami a szivattyúkerékre hat, a házra tevődik át, amit természetesen nem tud forgatni. Ezt a nyomatékot a szivattyúkerék a jármű haladásától kapja, vagyis fékezi a járművet, hasonlóképp, mint a motorfék. Erre általában hosszú lejtmenetben van szükség. A fékezés megkezdéséhez fel kell tölteni a retardert folyadékkal, a kikapcsolásához üriteni kell a szerkezetet. Ez azt is jelenti, hogy üzemi fékként szóba sem jöhet.
2.Sebességváltó
Járműdinamikai alapismeretek
Kézi kapcsolású sebességváltók
A belsőégésű motor fordulatszáma, illetve fordulatszám-tartománya kötött. Egy bizonyos fordulatszám alatt (alapjárat: 400...600/min) képtelen magát forgásban tartani, a legnagyobb fordulatszáma pedig az alsó üzemi fordulatszám (800...1200/min) többszöröse ugyan, de korlátozott. Évtizedekig ez a szorzószám 2 - 3 volt, amihez 2000...3000/min fordulatszám tartozott. A mai korszerű szériamotorok maximális fordulatszáma 5000/min (dízel), illetve 6000/min (benzines) körül van. Speciális járművekhez, pl. versenyautókhoz kifejleszettek 16 000/min fordulatszámú motorokat is.
A motor fordulatszáma azonban sokszorosa a hajtandó kerekek fordulatszámának, ezért fordulatszám-csökkentő (s lehetőleg egyben nyomaték-növelő) áttételre van szükség.
Az ábra felső diagramja a motor nyomatéki karakterisztikáját mutatja a fordulatszám függvényében. Nincs szükség a görbe újrarajzolására akkor, ha a hajtott kerékre kimenő nyomatékot, vagy a keréken jelentkező vonóerőt akarjuk bemutatni: mindkettő egyszerű matematikai művelettel kiszámítható a motor nyomatékából a kiválasztott i áttétel figyelembevételével, majd a kapott értékeket új léptékű skálára írjuk fel. Ugyanígy kiszámítható, illetve skálázható a motor fordulatszámából a hajtott kerék fordulatszáma, illetve a jármű sebessége.
A második ábrán látható a hajtott kerék fordulatszámának (illetve a jármű sebességének) a változása a motor fordulatszámának a függvényében háromféle áttétel esetén. Mivel az áttételek konstansok, a karakterisztika ("fűrészdiagram") egyenesekből áll. Pontozott vonal mutatja a sebesség alakulását a motor üzemi fordulatszám-tartománya alatt. Ezt a tartományt általában a tengelykapcsoló csúsztatásával hidaljuk át.
A legnagyobb áttétel (I sebességfokozat, legalsó egyenes) esetén az a pontból elindulva a maximális motorfordulathoz is csak szerény járműsebesség tartozik. Ha ennél gyorsabban akarunk haladni, akkor a tengelykapcsoló nyitása után ki kell cserélni az áttételt valamivel kisebb értékre, majd zárjuk a tengelykapcsolót: a diagramon vízszintesen visszacsúszunk a II egyenesig. Ezt elvileg megtehetjuk a rózsaszínű mezőben bárhol, leghamarabb e motorfordulatszámnál, legkésőbb a maximális motorfordulatszámnál. Mi a b fordulatnál váltottunk áttételt (fekete vonal), így a motor fordulatszáma cértékre csökkent. A gázpedálra lépve megint növelni tudjuk - a motor fordulatszámával együtt - a jármű sebességét egy újabb "maximális" sebességig. Ha ez sem elég, akkor bárhol a második rózsaszínű mezőben visszacsúszva, újabb (III) fokozatot kapcsolhatunk be (a rajzon ezt d motorfordulatszámnál hajtottuk végre, minek következtében a motorfordulatot e-ről növelhetjük a sebesség növelése érdekében).
A harmadik ábra az elsőt ismétli meg azzal a különbséggel, hogy nem egy, hanem három - különböző - áttételhez rajzoltuk meg a kerékre kifejtett forgatónyomatékot, illetve vonóerőt a sebesség függvényében. Ugyanide berajzoltuk a menetellenállás (útellenállás + légellenállás) diagramját is, ami megmutatja, mekkora lehet a gépjármű legnagyobb sebessége (amikor "elfogy" a gyorsításra rendelkezésre álló vonóerő). Aki kíváncsi a dinamikai számítás módszerére, megnézheti itt. (Utána ablakot bezárni!)
A "sebességváltó" tehát nem is annyira sebességet vált, hanem áttételt, sebesség-fokozatot. E célra hosszú évtizedeken keresztül kézi kapcsolású fogaskerekes váltóműveket alkalmaztak, majd megjelentek az automatikus (elsősorban hidromechanikus, azaz bolygóművekkel és hidrodinamikus nyomatékváltóval épített), majd a fokozatnélküli (mechanikus, hidrosztatikus) sebességváltók, az utóbbi időben pedig divatba jöttek az automatizált kapcsolású és a kettős tengelykapcsolójú sebességváltók.
A kézi kapcsolású váltóművekben a különböző méretű fogaskerék-párok közötti válogatással kapjuk a különböző áttételeket. Két fő típusa terjedt el. Az egyikben csak két tengely (a be- és a kimenő) található, a másikban van egy harmadik is, az ún. előtét-tengely. A második előnye az elsővel szemben, hogy valódi "direkt" is kapcsolható benne, vagyis a ki- és a bemenő tengely 1:1-es áttélele esetén a két tengely közvetlenül van összekötve, egyetlen fogaskerék sem vesz részt az erőátvitelben (mindegyik szabadon foroghat).
A kiválasztott fogaskerék-párok bekapcsolására két féle mód lehetséges. Sokáig a kapcsolandó fogaskeret bordázott tengelyre rakták, s kapcsoláskor egyszerűen eltolták a párjához, hogy fogazatuk egymásba csússzon.
Viszonylag hamar megjelentek az állandó kapcsolatban álló fogaskerék-párok: az egyik fogaskerék szabadon forgott a tengelyén mindaddig, míg valamilyen kapcsolóval nem rögzítették a tengelyéhez. A kapcsoló általában a bordázott tengelyen eltolható hüvely volt, aminek a végén fogakat, "körmöket" alakítottak ki, s ezek bele tudtak kapaszkodni a kapcsolandó fogaskerék oldalán kialakított hasonló körmökbe (alakzáró tengelykapcsoló).
Ilyen típusú 3+H fokozatú sebességváltó elvi vázlata látható a bal oldali ábrán. Természetesen a többfokozatú váltók felépítése igen nagy változatosságot mutat. Nézzük meg működését egy filmecskén.
A jobb oldali sebességváltó például további két áttételi fokozat kapcsolását teszi lehetővé: bal oldalon van a T terepfokozat, a másik oldalán a Gy gyorsmeneti fokozat fogaskerék-párja (a kinenő tengelyen csigahajtás-féle van, ahová a sebességmérő "spirálja" csatlakozik).
Az utóbbiról annyit, hogy sokan "gyorsító" fokozatnak hívják, pedig pont gyorsításra nem való.
Ezt olyankor érdemes használni, amikor tartósan megyünk nagy sebességgel (amihez "direkt"-ben nagy motorfordulatszám tartozna), a gyorsmeneti fokozatot bekapcsolva jelentősen csökken a motor fordulatszáma. Ha ilyenkor gyorsítani akarunk, például előzés céljából, bizony vissza kell kapcsolni a "direkt"-be.
A tolóhüvelyes kapcsoló (vagy a tolókerék) csúsztatásakor az eltérő fordulatszámú elemek találkozása legtöbbször recsegéssel jár, ami természetesen a körmök (fogazat) roncsolását (is) jelenti. Ezért az alakzáró kapcsolót kiegészítették valamilyen szinkronizáló szerkezettel, ami gyakorlatilag a körmös kapcsolóval párhuzamosan bekötött súrlódásos (kúpos) tengelykapcsolócska. Ez - méreténél fogva - csak akkora nyomatékot tud átvinni, ami elegendő a tehetetlensége miatt gyorsabban forgó, vagy - visszakapcsoláskor - a lassabban forgó, terheletlen alkatrész összefékezéséhez. De találkozhatunk olyan konstrukcióval is, amiben tolóhüvely már nincs, hanem a surlódásos tengelykapcsolót úgy méretezik, s úgy alakítják ki, hogy az képes a motor nyomatékát átvinni (soklemezű, hidraulikával vagy elektromágnessel zárható tengelykapcsoló).
Érdekes kapcsolási mód látható a bal oldali ábrán: a (kék) bejövő tengelyen szabadon forognak a fogaskerekek mindaddig, míg a cső belsejében lévő pálcával, illetve az azon lévő megvastagított szakasszal a valamelyik golyót be nem szorítjuk a hozzá tartozó fogaskerék megfelelően kialakított hornyába (a rajzon a III. fokozatéba).
Ezek után nézzük meg az egyes szerkezeti elemek szerkezeti kialakításait .
Hidrodinamikus nyomatékváltó
Induljunk el a hidrodinamikus tengelykapcsolótól. Az alsó képen az első ábra még hagyományos tengelykapcsolót mutat azzal a különbséggel, hogy a folyadékot benntartó, lemezből készült fedelet elválasztottuk a szívattyúkeréktől, s önálló alkatrész lett belőle. A következő ábrán egyrészt szét lett húzva a két kerék egymástól, másrészt a (sárga) házat megerősítettük, hogy le lehessen csavarozni. A harmadik ábrán a két kerék közötti sávba egy elválasztó falat raktunk be, ami a házhoz van erősítve.
Ez a fal azonban nem tömör, mert akkor nem tudna a folyadék át-, majd visszalépni az egyik lapátkerékből a másikba. Ezért a tárcsa két helyen át van törve, de hogy az egyes darabok a helyükön maradjanak, "küllők" tartják azokat összekapcsolva, ahogy az az oldalnézetben látható. A "küllők" azonban nem rudak, hanem lemezek. Míg a szivattyú- és a turbinalapátok síkja elvileg maradhat tengelyirányú, azaz a harmadik ábrán látható rózsaszínű és zöld lapátok a papír síkjába esnek, addig a lemezből készült sárga "küllők" ferdék! (Ezért nem lehet átlátni az oldalnézeti - negyedik - ábrán.)
A ferdeség célja az, hogy a lapátok közé belépő folyadék iránya megváltozzzon. Ha a folyadék - mondjuk - függőlegesen érkezik oda, akkor belépés után kénytelen lapátirányban folytatni az útját, s végül lapátirányban, azaz ferdén fog kilépni. Mivel ugyanannyi folyadék lép ki felül, mint amennyi belép alul, az abszolút sebesség függőleges komponense (a "szállítási" sebesség, a cm meridián sebesség) mind a belépésnél, mind a kilépésnél egyforma. Azonban nem csak elferdül, de meg is nő a c abszolút sebesség, a szűkület miatt felgyorsul! Ez azt jelenti, hogy az előző kerékből kilépő folyadék nagyobb sebességgel és meredekebben "támadja" majd a következő kerék lapátjait: ott nagyobb nyomaték ébred! Ezért hívjuk nyomatékváltónak.
A két nyomaték közötti különbség a vezető lapátokon ébred: az impulzuserő nem tudja útjából eltolni, mert a házhoz vannak rögzítve. Ez természetesen azt is jelenti, hogy a házat - ellentétben a hidraulikus tengelykapcsoló házával - le kell csavarozni, nehogy forogjon. A csavarok veszik fel azt a nyomatékülönbséget, ami a két munkakerék nyomatéka között jelentkezik. Mivel nyomatékváltó esetében nagy jelentősége van a hatásfoknak, ezért a vezető lapátokat (a többit is!) nem sík lemezből, hanem hajlított lemezből készítik. Így elkerülhető, pontosabban csökkenthető a folyadék ütközése a belépéskor.
Ugyancsak a jobb hatásfok érdekében csökkentik az átlépések számát, vagyis nem raknak vezetőlapátokat mindkét átlépéshez. Leggyakrabban a turbinából a szivattyúba igyekvő folyadékot "térítik" el, ahogy az a színes ábrán látható. 
......................
A jobboldali kép mutatja, hogyan néz ki a valóságban a három munkakerék, a Turbina-, a Vezető- és a SZivattyúkerék. Nem tévedés: legtöbbször a vezetőkerék is keréknek van kiképezve, mert bizonyos üzemi viszonyok között - mint később látni fogjuk - az is foroghat, ahogy az egy videón is láható. 
Az alábbi ábra már egy komplett nyomatékváltót mutat. Mint látható, a vezetőkerék egy szabadonfutóra (5) van szerelve, tehát az egyik irányban majd el tud forogni. Egyébként a hajtás a motortengelytől (1) jön, ez van közvetlen összeköttetésben az Sz szivattyúkerékkel, de egyfogaskerék-szivattyúval is (6), ami gondoskodik a 4 folyadékról.
A nyomatékváltóból két tengely megy be a mechanikus sebességváltó házába. A 7 tengely a turbinán ébredő nyomatékot, a 8 tengely közvetlenül a motor nyomatékát viszi be. 
Ez utóbbi természetesen csak akkor, ha 2 térbe beengedett nyomás miatt a 3 dugattyú zárja a surlódásos tengelykapcsolót. Nos, ilyenkor jó, hogy a vezetőkerék szabadonfutóra van szerelve, mert így nem tudja fékezni a forgást: mindhárom kerék a folyadékkal együtt tömör egységként forog.
Ezek után rajzoljuk meg a sebességvektorokat két üzemállapotnak megfelelően.
Az egyik legyen az álló gépkocsihoz tartozó állapot (iH = 0), a másik az iH= 0,5-ös áttételnek megfelelő, ami azt jelenti, hogy a turbina fordulatszáma fele a szivattyúénak.
A módszer teljesen azonos azzal, amit a hidrodinamikus tengelykapcsolónál láttunk azzal a különbséggel, hogy itt nem két, hanem három lapátozás van.
A szerkesztést kezdjuk a szivattyú kilépő élénél: adott u és adott (be nem rajzolt) cm esetén a w lapátmenti sebességvektort a lapát kilépő élének irányába addig húzzuk, mig függőleges vetülete nem egyezik a (be nem rajzolt) cm-mel. A két berajzolt vektor összege adja a c abszolút sebesség vektorát, amit átmásulunk a turbina belépő éléhez. Itt most mást nem tehetünk, minthogy megállapítjuk: a folyadék lényegében ütközés nélkül lép be az álló turbinalapátok közé, ahonnan lapátirányban lép ki, s onnan változatlanul továbbmegy a vezetőlapátokhoz. Itt viszont megállapíthatjuk a (jobbról való) ütközés tényét. A vezetőlapátból (lapátirányban) kilépő cvektort átmásoljuk a szivattyú belépő éléhez, ahol kivonjuk belőle az u vektort, s megkapjuk a lapáthoz viszonyított w vektort, ami láthatólag alulról ütközik a lapáthoz. 
Most ismételjük meg a szerkesztést iH = 0,5 esetére. Fontos tudni, hogy a háromszögek itt alacsonyabbak, mert a meridián sebesség kisebb. Emiatt a szivattyúból kilépő c sebesség laposabban lép ki, illetve lép át a turbinalapátok közé, ahol balról ütközik. Még nagyobb a változás a turbinából kilépő c vektornál: függőleges lett. Ez azt jelenti, hogy jelentős ütközéssel lép be a vezetőlapátok közé, legalább is példánkban. A valóságban úgy méretezik a lapátok be és kilépő élének a szögét, hogy az ilyen áttétel környékén legyen a lehető legkisebb az ütközés az összes belépésnél, így érik el a viszonylag jó hatásfokot - ebben a tartományban.
Ugyanis a nyomatékváltó hatásfoka meglehetősen rossz, ahogy a diagram mutatja. A maximális értéke (nagyon szűk tartományban) legfeljebb megközelíti a 0,95-öt. Hasonlítsuk össze a hatásfokát a hidrodinamikus tengelykapcsolóéval, ami a mindenkori pillanatnyi áttétellel egyezik meg (h = iH - kék vonal). A nyomatékváltóé elég nagy tartományban a tengelykapcsolóé fölött halad, de a tetőpontja után csökken, sőt - példánkban iH = 0,8-nál - a tengelykapcsoló hatásfoka alá süllyed.
A magyarázat abban van, hogy a vezetőlapát csak addig tudja úgy elferdíteni a belépő folyadék irányát, hogy az pozizív nyomatékot adjon hozzá a motortól jövő nyomatékhoz, amig a belépés iránya meredekebb, mint a lapát kilépő iránya. Mint a vektorok rajzolásakor láttuk, a vezetőlapátra érkező folyadék iránya nagyon változik az áttétel függvényében. Az alábbi rajz érzékelteti, hogy a szélső értékek közötti különbség akár 140° is lehet. Példánkban iH = 0,7-nél érkezik úgy a folyadék, hogy annak irányán a vezetőlapát nem tud változtatni: a belépéskor nagy az ütközés, majd a folyadék belép a lapátok közé, s a lapát görbületét követve halad a kilépés felé, ahol a kilépési szög akkora, mint a belépési volt. Ennél nagyobb áttételnél megint lesz eltérítés, de ellenkező irányban! Az így ébredő nyomaték nemhogy hozzáadódna a motor nyomatékához, de levonódik! Ez a karakterisztikán is látható: iH = 0,8 felett a kH nyomatékmodosítás 1-nél kisebb. Nos, ezért van a vezetőkerék szabadonfutóra építve. A "hátba támadó" impulzuserőt nem fogja fel, a folyadékkal együtt forog, erő szempontjából olyan, mintha ott sem lenne. A nyomatékváltó átalakul tengelykapcsolóvá. Az eredmény a karakterisztikán is látható: a hatásfok nem romlik tovább, hanem nő, mint egy tengelykapcsolóé.
Nyilvánvaló, hogy ha a vezetőlapát belépési szögét megváltoztatjuk, akkor más áttételnél lesz maximális hatásfok. Nos, ezt a körülményt úgy igyekeztek kihasználni, hogy forgatható vezetőlapátokat alkalmaztak, ami valóban hozott valami eredményt, de nem eleget. Ugyanis a lapát elfordításakor nem csak a belépő szög változik, hanem a kilépő is, ami alaposan lerontja a következő lapátba való belépés feltételeit. Ezen próbáltam egy rugalmas lapátkonstrukcióval segíteni, a szabadalmat meg is kaptam rá, de az senkit nem érdekelt.
A szárnyprofil alakú lapátnak csak a két (fekete) vége (a be- és a kilépő él) készül tömör fémből, melyek egy-egy csapból állnak ki, a középponttól eltolva. A két élt egyik oldalról vékony, zsilettpenge vékonyságú (kék) acél szalag köti össze, a másik oldalát pedig oda vulkanizált (zöld) gumi tölti ki, hogy szárnyprofilt kapjunk. Akármelyik csapot elfordítva, a lapátprofil görbül. Könnyen lehetséges, hogy a kilépő él elfordítása nem szükséges, akkor azt szilárdan lehet a házhoz erősíteni, ahogy az a kis mellékábrán látható.
A beépítésre természetesen csak olyan nyomatékváltó jöhet számításba, aminek a cirkulációs köre nem kör, hanem közel stadion alakú (vannak párhuzamos falai).
Az ilyen nyomatékváltók egyébként meglehetősen elterjedtek a nagyobb teljesítményű haszonjárművekben azzal a további jellegzetességgel, hogy több vezető- és/vagy turbinakerék van a cirkulációs körben a nyomatékmódosítás növelése céljából. A nagy nyomatékmódosításhoz ugyanis nagymértékű irányváltoztatásra van szükség a lapátok között, de a túlzottan görbe lapát mögött az áramló folyadék leválik, s a kavitáció nem kívánatos jelenség. Ha a nagy mértékű irányváltoztatást kétfelé osztjuk, azaz a folyadékot mondjuk a turbinából ismét vezetőlapátok közé vezetjük vissza, akkor a vezetőlapátok görbülete megoszlik, azaz laposabb lehet.
| Bolygóművek |
 |  |  |  |
 |  |  |  |
 |  |  |  |
 |  |  |  |
Automatizált sebességváltók
Végy egy hagyományos, kézi kapcsolású sebességváltót, szerelj a vonórudakhoz hidraulikus munkadugattyúkat vagy villamos motorokat, melyek adott pillanatban képesek a kiválasztott tolórudat a kíván irányba eltolni - s kész az automatizált sebességváltó. Valahogy így indult el az ilyen típusú sebességváltó karrierje. De a kezdeti próbálkozások legnagyobb hibája az volt - ami egyébként a kézi kapcsolásnál is megvan, de ott megszoktuk - hogy sebességváltáskor megszakadt az erőátvitel.
Ekkor jött egy ötlet: elevenítsük fel az 1940-ben szabadalmaztatott kettős tengelykapcsolójú megoldást, most már a mai elektrónikai, vezérléstechnikai háttérrel. Ennek lényege az, hogy két sebességváltót építünk egy sebességváltóba , s azokat felváltva használjuk. Míg az egyik éppen erőt visz át, azalatt a másikban fokozatot váltunk anélkül, hogy az észrevehető lenne. Aztán egy tengelykapcsolóval megszüntetjük az erőbevitelt az eddig használt sebességváltóba, s egy másik tengelykapcsolóval átmegyünk abba a sebességváltóba, amelyikben már a kívánt fokozat van bekapcsolva. Az átmenet annyira sima (egy darabig mindkét tengelykapcsoló csúszik, az egyikben csökken, a másikban nő a szlip), hogy a váltást nem érezzük. Ilyen módon aztán megint visszamegyünk az első sebességváltóba, ahol természetesen már be van kapcsolva az éppen kívánatos fokozat.
Fent látható egy egyszerűsített modellje az ilyen a sebességváltónak. Maga a sebességváltás hagyományos, szinkronizált tolóhüvelyes megoldással történik. Érdekessége, hogy valóságos "direkt"-je is van: 1-es tengelykapcsoló és A tolóhüvely. Megnézheti, hogy az egyes fokozatokban mely fogaskerekek vesznek részt.
Egy másik típus egyszerűsített vázlata látható jobb oldalt. A valóságban csőtengely belsejében halad át a hajtás a két tengelykapcsolóból (alsó ábra), ez azonban kevésbé áttekinthető. Mint látható, ebben a váltóban csak kinematikailag valósítható meg a "direkt", szemben az előző tipussal.
Érdemes megnézni egy gyári rajzon a tényleges képét is ennek a váltónak és a kettős tengelykapcsolóét is.
.................................. 
..................................
Az utóbbi időben megjelentek olyan kételőtét-tengelyű sebességváltók, melyekben nincs kettős tengelykapcsoló. Az itt látható konstrukcióban a fokozatváltáshoz elég a 4 fék és a 3 tengelykapcsoló egyikét működtetni. 
A bejövő tengelyről három fogaskerék (K1, K2 és K3) tudja a forgást átvinni a második tengelyen lévő, szintén három darab fogaskerékre (K4, K5 és K6). A forgás vagy egy bolygóművön keresztül - áttétellel - megy át a másik tengelyre, vagy közvetlenül, a bolygómű kiiktatásával, áttétel nélkül. A másik tengelyről szintén egy bolygómű által megvalósított áttétellel, vagy áttétel nélkül, közvetlenül megy tovább - egy fogaskerékpár segítségével - a kimenő tengelyre.
A tengelykapcsolók szolgálnak a bolygóművek rövidrezárására, azaz kiiktatására: a bolygóművek ilyenkor egy darab testként forognak (a 4-ik, az 5-ik és a 6-ik fokozatban). A másik négy fokozatban egy-egy fék gondoskodik a bolygómű valamelyik elemének megállítására ("kikötésére").
A 7 - soklamellás - kapcsoló elemnek megfelelően 7 áttétel (6+1) valósítható meg.
Mivel automatizált sebességváltóról van szó, a kapcsoló elemeket számítógép vezérli és pedig úgy, hogy az egyik oldásakor egyidejűleg záródik a másik, így nem szakad meg a nyomatékátvitel.
Megnézheti, hogy az egyes fokozatokban mely elemek vesznek részt a hajtásban.
Automatikus sebességváltók
A DAF Variomatic és mai utódai: 
Valamikor, amikor a DAF még (pici) személyautót is gyártott, azzal lepte meg a világot, hogy abba fokozatmentes, mechnikus sebességváltót épített, nem is egyet, de kettőt. Az egyik hajtotta a bal oldali kereket, a másik a jobb oldalit - így differenciálműre sem volt szükség.
A Variomatic névre hallgató szerkezet működése azon alapszik, hogy az ékszíjat olyan két éktárcsa közé építették be, melyeknek a tányérjai közeledni, illetve távolodni tudtak egymástól. Az ábrán látható, hogy az alsó éktárcsa tányérjait rugó igyekszik közelíteni egymáshoz, a fölső éktárcsa tányérjait pedig röpsúlyok, melyeknek az erejét azonban a szívócsőböl odavezetett depresszió csökkenteni igyekezett. Az áttétel mindig attól függ, hogy mekkor sugarú körcikken érintkezik az ékszíj a tárcsákkal. A két szélsőséget a rajz mutatja.
Működés közben elsősorban a nyomatékigény mértéke szabja meg, hogy mennyire húzza be a motor az ékszíjat az alső tárcsák közé, azt csak finomítja a motor fordulatszáma, illetve terhelése.
A Variomatic nem volt hosszú életű, elsősorban a kis teljesítménye és a rövid élettartama miatt. Nemrég azonban újjáéledt, s több márka is beépíti autóiba. Igaz, most már nem gumiból van az ékszíj, hanem acélfonattal kombinált láncból, azonkívül a vezérlése, illetve automatikus szabályozása elektronikán alapszik. Néhány típus itt látható:
Nemrég megjelent ennek egy olyan típusa, amelyikben nem surlódás viszi át a hajtást, hanem fogas "szíj" (jobbra).
A lényege az, hogy a két fogakerék átmérője változtatható!
Amikor a fogaskerék éppen nem kapcsolódik a szíjhoz, egy szegmense (piros rész) kitolódik, vagy beépül, csökkentve, illetve növelve a "hasznos" sugarát.
Az utóbbi időben egy másik alapelven működő váltómű is újra életre kelt: a két tárcsa belső oldalán körív keresztmetszetű bemarás fut körbe, amiben korongok vannak.
Ez tulajdonképpen a bolygóműves differenciálműre emlékeztet azzal a különbséggel, hogy a két napkerék, s a köztük lévő bolygókerék nem fogakkal kapcsolódik egymáshoz, hanem surlódással, ezért lehetséges az érintkezés sugarát fokozatmentesen módosítani.
Az áttételt a bolygókerekek tengelyének elferdítésével lehet változtatni. Amikor a tengely függőleges, vagyis a bolygókerék vízszintes, az áttétel 1:1 (a rajzon ferde).
| Automatika hidraulikus elemei |
 Olajellátó rendszer |  Lassító szelep |  Gyorsító szelep |
 Nyomáshatároló |  Gázpedál állásától függő nyomásszabályzó | |
 Fordulatszámtól függő nyomásszabályzó I. |  Fordulatszámtól függő nyomásszabályzó II. |  Fordulatszámtól függő nyomásszabályzó III. |
Hidromechanikus sebességváltók
A hidromechanikus sebességváltó általában hidrodinamikus nyomatékváltóból, s az azt követő mechanikus sebességváltóból áll. Régebben meglehetősen gyakran hidrodinamikus tengelykapcsoló volt a nyomatékváltó helyén, ami azt (is) jelentette, hogy a mechanikus sebességváltónak esetleg több fokozattal kellett rendelkeznie. Mai váltókban a hidrodinamikus elem csak a rövid ideig bekapcsolt első, és esetleg a második fokozatban vesz részt a hajtásban rossz hatásfoka miatt. A mechanikus váltó általában bolygóműves szerkezet.
A mellékelt példából minden lényes tudnivalót megismerhetünk, melyek a többi, igen nagy számú típusokra is jellemzők, többek között a példaként bemutatott alábbi két váltóműre is. Az elsőről többet is megtudhatunk itt.
..................
Minden hidromechanikus váltóműre jellemző, hogy a sebességfokozatok kapcsolása automatikus. Évtizedeken keresztül az automatika hidraulikus volt.
Az elsőnek bemutatott hidraulika tulajdonképpen nem is automatika volt, hanem hidraulikus vezérlés: a gépkocsivezető döntötte el, hogy mikor akar sebességet váltani, s a hidraulika azt végrehajtotta. Az "igazi" csak azt "kérdezi" a gépkocsivezetőtől, hogy mit akar csinálni: elindulni, előre haladni vagy tolatni, terepen vagy autópályán stb. Itt most csak azt mutatjuk be a jobb oldali ábrára való kattintás után (alaposan leegyszerűsített vázlat segítségével), hogy előre menetbenmilyen fázisai vannak a fokozatok váltásakor.
A korszerű váltókban természetesen az elektronika is szerephez jutott: a továbbra is megtartott hidraulikus végrehajtó szervek (pl. dugattyúk) működtetését már nem hidraulikus elven működő érzékelők és szabályozók végzik, hanem elektromos, elektronikus jeladók és érzékelők alapján dolgozó számítógép. Ezek egy gépészmérnöknek már annyira bonyolult szerkezetek, hogy csak néhány példát mutatunk benyomások szerzése céljából:
......................
........................
Hidrosztatikus sebességváltók
A mai hidrosztatikus erőátvitel tulajdonképpen minden hagyományos erőátviteli szerkezetet (tengelykapcsoló, sebességváltó, kardántengely, differenciálmű) kivált, ezek funkcióit egymaga teljesíti. Két fő részből áll: térfogatkiszorításos szivattyú (a motorhoz kapcsolva) és ugyancsak térfogatkiszorításos motor (a kerekek tengelyére szerelve). De közben van egy meglehetősen problémás vezetékrendszer: a hosszú, elágazó, meglehetősen nagy átmérőjű (áramlási ellenállás) csőhálózat tele olajjal elég nagy tömeget képvisel. Azonkívül itt is, mint minden hidraulikus rendszerben a dinamikus folyamatok lengéseket okoznak, amit a csőhálózat nagy felülete átad a levegőnek zaj formájában.
A "sebességváltás", azaz az áttétel (folyamatos, "fokozatmentes") változtatása megköveteli, hogy a két fő egység közül legalább az egyiknek változtatható legyen a munkatere, azaz a szívattyú szállítása vagy a motor "nyelése".
Szivattyúként elvileg minden térfogatkiszorításos szerkezet megfelel, motorként azonban csak a körforgásosak.
Itt csak két körforgásos gépet mutatunk be. A bal oldalon látható szerkezetben a szállítási mennyiséget a tárcsa ferdeségével szabályozzuk: függőleges helyzetben a dugattyúk nem végeznek löketeket, a szállított mennyiséget a tárcsa elferdítésével növeljük.
A másik szerkezet motorként a kerékagyba van beépítve. A dugattyúk mögé nagy nyomás mindig akkor jut, amikor a dugattyú az ékhatás következtében forgásra kényszeríti a kereket.
Ezt a szerkezetet szivattyúként nem célszerű használni, mert a szállítási mennyiség nem változtatható.
Nincs tudomásunk arról, hogy próbálkoztak-e olyan egységet kialakítani, amiben egyáltalán nincs csővezeték: a szívattyút és a motort egy egységbe építeni. Igaz, akkor ez már "csak" a tengelykapcsolót és a sebességváltót helyettesítené, kardántengelyre és annak folytatására továbbra is szükség lenne.
Véleményünk szerint egy ilyen automatikus sebességváltó esetleg felvehetné a versenyt a hidromechanikus váltókkal. Egy elképzelt szerkezet látható az alsó ábrán.
Mind a szívattyú, mind a motor fogaskerekes szerkezet, éspedig a szívattyú változtatható szállítással. E célból ennek az egyik fogaskerekét el lehet tolni tengelyirányban, ezért változtatható a fogak működö hosszúsága (a jobb oldali ábrán halványan látszik a két nem működő szakasz). Az éppen nem működő fog-hossz csak körbe-körbe forgatja az olajat, az olaj a foghézagokból nem tud megszökni, mert mindkét fogaskerék kerülete állandóan érintkezik egy tömítő felülettel.
Erről egy, az egyik fogaskereket tartó, speciális dugattyú gondoskodik. Ennek a hosszabbik szakaszán ki van marva az a körcikk, amibe a másik fogaskerék helyet talál magának eltoláskor (eltolás előtt pedig a házban lévő henger oldalán kialakított "bedudorodás", lásd: AAmetszet). A dugattyút olajnyomás tolja le vagy fel attól függően, hogy az alsó vagy a felső térben nagyobb a nyomás. A nyomások alakulását elektronikus szerkezet vezérli.
A gépkocsivezető dönt, hogy a négyféle üzemmód közül melyiket választja: üres állás, előre, direkt, hátra. A direkt, ami a haladás döntő hányadát szokta kitenni, "igazi", mechanikus direktet jelent: valamilyen (alakzáró, surlódásos) tengelykapcsoló köti össze a be- és a kimenő tengelyt.
A négyféle üzemódot az ábra mutatja: a csatornák "kapcsolásában" vannak az eltérések.
Az "f" fojtással az áramlást lehet fékezni, például motorfékezéskor vagy lejtmenetben.
Természetesn másmilyen típusú térfogatkiszorításos szívattyút és motort is lehetne integrálni egy egységbe.
Kerekek hajtása: hajtásrendszerek
A bal oldalt látható (majdnem) legáltalánosabb hajtásláncot már bemutattuk a tengelykapcsoló tárgyalásakor. Azért majdnem, mert az utóbbi időben elterjedten alkalmazzák azt a megoldást, amelyben a motortól kezdve a differenciálműig minden egy egységbe van építve jobb oldali ábra). Ez az egység legtöbbször a gépkocsi elején van, de előfordul hátul is (farmotoros gépkocsi). Az elsőre az jellemző, hogy a V váltóból a hajtás hosszirányban halad, ezért a differenciálművet egy haránthajtómű (H) előzi meg, amely keresztirányba fordítja a forgást. Erre a rendszerre az is jellemző, hogy a váltó és a haránthajtómű-differenciálmű között kardántengely van. Erre azért van szükség, mert a motor-sebességváltó egység meglehetősen mereven van a kocsitesthez erősítve, a differenciálműtől távolra, ezért az egytengelyűség semmiképp nem biztosítható az alváz-kocsiszekrény dinamikus deformációja miatt. Legtöbbször - kapcsolt kerékfelfüggesztés (merev híd) esetén - a differenciálmű nagy mértékű mozgást végez a jármű haladása közben (rugózás). Ezért mindenképp szükség van közöttük egy kardántengelyre, ami lehetővé teszi a váltóból kijövő és a haránthajtómű bemenő tengelyének szögkitérését, illetve annak állandó változását, miközben a nyomatékot folytonosan átviszi. Orr- vagy farmotoros járműben szintén szükség van kardántengely(ek)re, de ott a differenciálmű és a hajtott kerekek között.
Nagyobb teherbírású haszonjárműveknél gyakori a hátsó duplatengely. A rajtuk lévő kerekeket szintén hajtani kell. Két tipikus hajtásláncot mutat a két ábra.
Az egyikben a két tengely hajtása sorba van kötve, a másikban párhuzamosan. Az előbbihez speciális haránthajtómű tartozik, a másikhoz pedig ún. osztómű (O).
Ez utóbbinál még "véghajtásként" kerékhajtóművek (K) is láthatók, melyeknek az a feladata, hogy az utolsó nyomatéknövelő áttétel közvetlenül a kerekeknél (kerekekben) legyen, hogy a hajtáslánc előző szakaszainak kisebb legyen a terhelése.
A négykerekű járművek közül a speciális terepviszonyok között használtakat már régen alkalmassá tették arra, hogy a motor - szükség esetén - mind a négy kereket hajtani tudja.
Talán meglepő, hogy az első négykerékhajtású jármű villamos hajtású automobil volt (bal oldalt): mind a négy kerékhez egy-egy villamos motort szereltek.
Később hagyományos erőátvitelt alkalmaztak, s arra is sor került, hogy a jobb menettulajdonság érdekében a négykerékhajtást négykerék-kormányzással kombinálták.
A hagyományos megoldás évtizedeken keresztül az volt, hogy osztóművet építettek be az első és a hátsó tengely közé. Az osztóműben általában volt egy alakzáró tengelykapcsoló, hogy az első kerekek hajtását csak szükség esetén kelljen/lehessen bekapcsolni. Később aztán kiderült, hogy a négykerékhajtás nem csak terepen jó, hanem nagyon előnyös normális útviszonyok között is: jelentősen jobb a kanyarstabilitás, mint kétkerékhajtás esetén.
A bal oldali ábra mutatja a gépkocsira ható erőket ívmenetben: centrifugális erő (Fc) a jármű tömegközéppontjában, és összetett erők (F) a kerekek talppontában. Ez az erő két kompones összege. Egyrészt a centrifugális erő reakcióereje (ábránkon az egyszerűség érdekében a tömegközéppontot a hossztengely közepére vettük fel, ezért a centrifugális erő megfeleződik). Másrészt a motortól származó vonóerő (Fv). Minden kerék alá odarajzoltuk az ún. Kamm-kört, ami a megcsúszás határát jelzi: azt nem lépheti túl az F erő.
Mindhárom esetben egyforma centrifugális erőt és egyforma (össz)vonóerőt vettünk fel, az utóbbi elsőkerékhajtás- és hátsókerékhajtás esetén egyben a lehetséges legnagyobb érzékű. Látható, hogy négykerékhajtás esetén az F erő meg sem közelíti a veszélyes értéket, nyugodtan lehet növelni.
Éppen ezért ma már nem csak "igazi" terepjárókba építenek négykerékhajtást, hanem - a futómű kialakítása, az alacsony építésmód stb. miatt terepjárónak nem mondható, legfeljebb terepjáró-kinézetű - személyautókba is. A technika fejlődése lehetővé tette, hogy a négykerékhajtás mindig igazodjon az üzemi viszonyokhoz - és a gépkocsivezető elképzeléséhez.
A nyégykerékhajtásnak két fő típusáról beszélhetünk attól függően, hogy az osztómű fogaskerékszekrény-e vagy bolygómű.
Mindkét típusnál láthatunk tengelykapcsolót. Ez - a korszerűségtől függően - lehet alakzáró, surlódásos, viszko, vagy egy, a működését elektronikusan vezérelhető szerkezet (pl. Haldex). Az alakzáró (körmös) és a surlódásos tengelykapcsolók széles körben ismertek. A viszko kapcsoló hasonlít a többlemezű súrlódásos tengelykapcsolóhoz azzal a lényeges különbséggel, hogy a lemezek nem egymással súrlódnak, hanem a köztük lévő speciális folyadék (pl. szilikonolaj) akarja "összetapasztani" a lemezeket, éspedig annál nagyobb erővel, minél nagyobb a sebességkülönbség a lemezek között. Ezt fokozandó, a lemezeket különböző hasítékokkal, lyukakkal látják el. A harmadik ábra egy ún. Haldex tengelykapcsolót mutat, ahol szintén megtalálhatók a surlódó tárcsák. Ezeket egy olajnyomással működtetett dugattyú tudja összeszorítani.
.................
A lényeg az, hogy mikor, mekkora legyen az olaj nyomása. Ez elsősorban a két tengely fordulatszáma közötti különbségtől függ: nagyobb különbség, erősebb szorítás. Látható, hogy ha a két tengely nem egyformán forog, akkor a ferde tárcsa löketek végzésére kényszeríti a kis dugattyút, ami olajat szállít a tárcsákat összeszorító dugattyú mögé: minél nagyobb a fordulatszám-különbség, annál nagyobb erővel. Ugyanis az olaj vissza is tud folyni, de fojtáson keresztül, tehát az olajszállítás növelésével együtt jár a nyomás (és az összeszorítás mértékének) a növekedése. Fontos szerepe van tehát a fojtásnak, aminek a mértékét egy számítógép vezérli különböző üzemi körülmények adatainak értékelése alapján. A valóságban több dugattyút alkalmaznak.
A legújabb típusú négykerékhajtásra az jellemző, hogy az első és a hátsó tengely között, valamint a jobb és a bal oldali hátsó kerekek között az osztómű nem állandó áttételű, hanem - kanyarodáskor - folyamatosan tud változni, folyamatosan változtatva a nyomatékmegosztást, jelentősen jívatva a jármű manőverezési készségét.
További négykerékhajtási rendszerek láthatók itt: Subaru DCCD, Subaru VTD. Végül egy összefoglalás a kerékhajtás fejlődéséről.
Végezetül bemutatunk egy "sokkerékhajtást", amiben minden hajtáselem megtalálható a fogaskerékszekrény-típusú és a bolygóműves osztóműtől kezdve a véghajtóművekig.
Kerekek hajtása: kardáncsuklók, kardántengelyek
A kardáncsuklónak két fő típusa van, a Cardano-féle kardánkeresztes csukló és a Hardy-tárcsa. Először a kardánkeresztes csuklókkal ismerkedjünk meg (VIDEO). A kereszt tengelyeinek a csapágya sokáig csúszócsapágy volt, aminél ügyelni kellett arra, hogy a kereszt beszerelhető legyen: a bronzpersely külső átmérője elég nagy legyen ahhoz, hogy a hozzá tartozó furaton ferdén át lehessen dugni a kereszt csapját, ami után a csapágy a helyére tehető (s egy "szeggel" rögzíthető).
Ma már természetesen görgős csapágyakat alkalmaznak, amikhez hozzátartoznak a (zöld) csapágycsészék. Ezek beszerelésére, illetve rögzítésére sokféle megoldás létezik, itt csak négyet mutatunk be.
Az elsőnél a lemezfedélen husszúkás vályú van benyomva, ami befekszik a persely hosszúkás hornyába, megakadályozva ezzel annak elfordulását. A másik kettőnél gyűrű akadályozza meg a kiesést, az utolsónál pedig semmi: itt ugyanis maga a fül szerelhető fel, illetve le.
Külön ábrán látható maga a tűgörgős persely a tömítésekkel.
A Hardy-tárcsa tengelye szintén rendelkezik két- vagy háromágú villával, de a két tengely villái közé itt valamilyen tárcsát szerelnek. Ez lehet gumi, vékony acéllemez vagy különböző gumi-fém kombinációk, ahogy az az ábrákon látható. Meg kell jegyezni, hogy Hardy-tárcsával csak kis szögkítérésű (3...5 fokos) tengelyek köthetők össze.
Maga a kardántengely vékonyfalú, viszonylag nagy átmérőjű cső, hogy kihajlás ellen megfelelő szilárdsága legyen.
Kardánvilla csak az egyik végére szerelhető szilárdan, a másik végére általában csak bordás csatlakozás jöhet szóba. Ugyanis az esetek többségében működés közben a két kapcsolódó pont közötti távolság is változik a tendelykitérés változásával egyidejűleg.
Természetesen gondoskodni kell a bordák kenéséről és por elleni védelméről.
Kardántengelyre, illetve kardántengelyekre különböző esetekben lehet szükség.
A bal oldalon az első ábrán csak egy (zöld) csukló látható: a kardántengely egy T-alakú hátsó híd cső alakú szárában fut, mely csuklósan kapcsolódik a sebességváltó házához. Ide csak ún. homokinetikus csukló (erről később lesz szó) építhető be. A második és a harmadik szokásos elrendezés. A két utolsó elrendezésre akkor van szükség, ha a sebességváltó túl messze van a differenciálműtől. Ilyenkor osztani kell a kardántengelyt, mert ha az túl hosszú, akkor veszélyesen belenghet. A rózsaszín azt jelzi, hogy oda Hardy-tárcsa is beépíthető, mivel nincs, illetve kicsi a szögkitérés.
Az eddig tárgyalt kardáncsuklók közös jellemzője, hogy szögkitérés esetén nem egyenletesen forgatja az egyik tengely a másikat: egy körülforgáson belül hol sietteti, hol késlelteti a másikat. A diagramból látáható, hogy ennek mértéke a szögkitérés nagyságától függ. Ez az aszinkronitás azt jelenti, hogy a motorból kijövő, többé-kevésbé torziós lengéstől mentes forgásra torziós lengést rak rá, ami az utána következő fogaskerekek élettartamára károsan hat.
Ezért két kardáncsuklós kardántengely esetén ügyelni kell a villák szerelésére: a tengely két végén a villáknak egy síkban kell lenniök.
Vagy más szavakkal: az első csukló bejövő villájával derékszögben álljon a másik csukló bemenő villája.
Ez azt jelenti, hogy a két csukló küzül az egyik által előidézett lengést a másik semlegesíti.
A bal oldalon láthatók a helyesen és a hibásan szerelt csuklók.
Természetesen a helyesen szerelt csuklók sem működnek jól, ha nem ügyel a konstruktőr arra, hogy a szögkitérések közel azonosak legyenek.
Amint arról már volt szó, bizonyos helyekre - ahol nincs mód két, egymást semlegesítő csukló beépítésére - nem lehet ilyen csuklókat használni. Ezért kellett kifejleszteni az ún. homokinetikus kardáncsuklókat. Az első ilyen szerkezetek tulajdonképpen hagyományos kardáncsuklókat alkalmaztak, de végtelenül lerövidített kardántengellyel.
............
Mint itt látható a kardántengely "csöve" olyan rövid, hogy a két kardáncsukló majdnem összeér. Itt csak arról kell gondoskodni, hogy a szögkitérés a két csuklónál egyforma nagyságú legyen (az iránynak nincs jelentősége).
Ezt azzal oldották meg, hogy két kis rudacskát építettek be úgy, hogy a végük gömbi csuklóval kapcsolódik egymással (jobb szélső ábrácska).
Ma már többféle elven működő szerkezet létezik, többségük "golyós fogaskereket", "golyós kúpkereket" alkalmaz.
Ennek lényege az, hogy míg az igazi fogazott kúpkerekek csak állandó szögkités esetén alkalmazhatók, addig a "fogaknak" golyóval való helyettesítése lehetővé teszi a változó szögkítérést.
A bal oldali ábra szemléletesen mutatja a megoldást. Csak arról kell gondoskodni, hogy a golyók mindig egy sikban legyenek, s ez a sík mindig a szögkitérés felezőjébe essen.
Az első megoldás egy, a golyóscsapágyakban szokásos, lemezből készített kosár volt, némi átalakítással. Az eltérés abban van, hogy nem gyűrű-, hanem félgömb-alakú, s közepén van egy lyuk. A két "kerék" alakja is lényegesen különbözik a kúpkerekétől: az egyik egy "külsőfogazású", a másik egy "belsőfogazású kerék", melyeknek a foghézagai köríves vályúk.
Fontos alkatrész még az a kosáron keresztüldugott rudacska, aminek az egyik vége az egyik tengely végének támaszkodik, a másik vége a másik tengely végébe van bedugva. Rugó gondoskodik arról, hogy a rudacska mindig a helyén maradjon.
Ez a rudacska gondoskodik arról, hogy a kosárban lévő golyók minden szögkitérés mellett a helyes síkba kerüljenek.
Ez attól függ, hogy milyen hosszú a rudacska, s hogy mennyire van a vége besülyesztve a bal oldali tengely végébe (a jobb oldali tengelyben csúszik).
Alul ennek a rendszernek egy továbbfejlesztett változata látható. Itt már nincs kosár.
A golyók helyes elhelyezkedéséről a fogházagokat helyettesítő vályúk gondosan kialakított lefutása gondoskodik: a köríves vályúk nem párhuzamosak egymással, a sugaruk középpontja nem esik egybe, ezért a vályúk éle sem párhuzamos.
Alább egy hasonló a megoldás látható.
A különbség a golyókat igazító - két egyforma fejben kialakított - vályúk alakjában van. Az ellenvályúk mindig keresztezik egymást.
.................
A golyók ezekben a kereszteződésekben vannak.
A tengely szögkitérésének változásakor a kereszteződés - s vele együtt a golyó - helye eltolódik.
Egy ötödik golyó gondoskodik a központosításról.
Végül nézzünk meg egy más elven működő homokinetikus csuklót. Az elvi rajz mindent megmutat a szerkezetről, ami ugyan nem 100 %-ig homokinetikus, de a célnak tökéletesen megfelel. Csak annyit kell megjegyezni, hogy a görgők tűcsapágyakon forognak.
....................
És most nézzük meg ezeket filmen
Kerekek hajtása: differenciálművek
A differenciálmű elsődleges feladata lehetővé tenni a jobb és a bal oldali kerekere a nyomaték átvitelét akkor is, amikor azok nem egyforma sebességgel haladnak, vagyis ívmenetben. Ilyen célra csak kétszabadságfokú mechanizmusok képesek, mint például a bolygómű. (Igénytelen járművekben előfordult az a megoldás is, hogy egy-egy szabadonfutóval vitték át a nyomatékot a két tengelyre, ami természetesen lehetővé tette, hogy azok eltérő fordulatszámmal forogjanak, de nyomatékot csak a lassabban forgó kerék kapott.)
A legtöbb differenciálműben P(P)N típusból származtatott P(P)P típusú bolygómű van, mivelhogy az előbbivel nem lehet -1-es alapáttételt megvalósítani (amihez két egyforma átmérőjű központi kerék tartozna).
...
A bal oldalon látható egy hagyományos differenciálmű, aminek a vázlatát a középen mutatjuk be. Mindkét esetben a haránthajtómű is látható (piros).
Meg kell jegyezni, hogy haránthajtóműként néha nem kúpkerekes szerkezetet használnak, hanem például csigahajtást (jobboldali kép)
Amikor a differenciálművet nem a kerekek közé építik, hanem osztóműként alkalmazzák, sokszor nem minusz 1-es alapáttételre van szükség, vagyis nem egyenlő arányban kell a nyomatékot kétfelé osztani. Ilyenkor természetesen a két napkerék átmérője különbözik.
Erre két példát lárhatunk az alábbi ábrákon. 
Megjegyzendő, hogy P(P)(P)P típusú homlokfogaskerekes differenciálművek is előfordulnak, aminek a modellje és vázlata itt látható:
Működésük itt látható: Subaru (pps) - movie1 - movie2 - movie3.
(Visszatéréshez az új ablakot bezárni!)
Ennek a megoldásnak legnagyobb előnye, hogy sokkal kisebb helyet foglal el, mint a kúpkerekes változat, tömege akár 30 %-kal is kisebb lehet.
Könnyebben szerelhető, olcsóbb.
Visszatérve a kúpkerekes differenciálművekhez, nézzük meg annak szerkezeti kialakítását (lent).
A rajzon bejelölt piros felületnek fontos szerepe van. Amíg a két kerék fordulatszáma azonos (egyenes menet), addig a sárga ház és a benne lévő összes alkatrész egy egységként együtt forog, ívmenetben azonban a két napkerék fordulatszáma különbözik, az egyik gyorsabban, a másik lassabban forog a háznál. 
Vagyis a piros felületeken súrlódás lép fel. Vizsgáljuk meg ennek a súrlódásnak a szerepét. Vegyünk egy felbakolt gépkocsit, amiben a motor nem jár, a sebességváltó valamilyen fokozatban van, vagyis a kardántengely "be van fékezve". Mos kezdjük el forgatni az egyik kereket. Bizonyos nyomaték kifejtésére szükség lesz, mert a differenciámű belsejében lévő súrlódást le kell győzni. (Az most nem érdekes, hogy a másik kerék ugyanakkora fordulatszámmal kezd forogni a levegőben, oda természetesen nyomaték nem jut el.)
Indítsuk be a motort, s egyes fokozatban lassan járassuk azt állandó fordulatszámmal, azaz forgassuk a levegőben lévő kerekeket.
A belső súrlódás miatt valószínűleg mindkét kerék forogni fog egyforma sebességgel. Most nem forgatni fogjuk az egyik kereket, hanem megállítani. Egy farúdnak alulról való felszorításával óvatosan elkezdjük fékezni. Azt tapasztaljuk, hogy nem csak felfelé kell erőt kifejteni, hanem vissza kell tartani a fadarabot is, nehogy azt a kerék vízszintesen kikapja a kezünkből. Vagyis most is erőtnyomaték kell ahhoz, hogy a kerék lassulni kezdjen, s a differenciálmű belsejében megkezdődjön a kúpkerekek forgása - a súrlódás legyőzése után. A másik kerék továbbra is forog, de annyival gyorsabban, mint amennyivel lelassítottuk a fékezett kereket. Ezt a kereket meg is állíthatjuk, amihez tartósan nyomaték kifejtésére - felszorító és farúd-visszatartó erőre - van szükség.
Ez a szituáció közlekedés közben is sokszor előáll. Ha például télen az egyik kerék vizes jégen áll, a másik többé-kevésbé kavicsos útfelületen, akkor a motor nyomatéka szinte teljes egészében a tapadó kerékhez megy, ami "fékezi" a kerék forgását. Ez a fékező erő nem más, mint a farúd-visszatartó erő, ami ebben az esetben vonóerőt jelent. Ennek a nagyságától függ, hogy el tud-e indulni a jármű:nagyobb belső súrlódás, nagyobb vonóerő.
A belső súrlódást növelni lehet a súrlódó felületek szaporításával - bal oldali ábra. A jobb oldalon már olyan "önzáró" differenciálmű látható, amiben a belső súrlódást az olajnyomás változtatásával kívülről lehet vezérelni, akár kézzel, akár - az üzemi viszonyokhoz igazodó - automatikával. További magyarázatot találhat itt.
Több gyár készít olyan bolygóművet, melyben nem fogaskerekek viszik a fő szerepet, hanem csigahajtás vagy csavarkerékhajtás, különböző elrendezésben.
Ezeknek a gépelemeknek alaptulajdonságuk a nagy súrlódás, aminek a nagyságát a menetemelkedés változatásával lehet módosítani.
Ezek közül kettőt mutatunk be.
Végül ismerkedjenek meg további szellemes konstrukciókkal itt.
A múlt században egy ideig próbálkoztak nembolygóműves, "csúszótagos" differenciálművekkel, amiknek volt egy jó tulajdonságuk (önzáróak voltak), de volt egy negatív tulajdonságuk is: ívmenetben a külső kerékre nem ment ki nyomaték. Nemrég egy új elven működő csúszótagos differenciálművet fejlesztettek ki, amely már "normálisan" működik (bal oldali ábra),
Kerekek hajtása: hajtott kerekek
A hajtott kerekek hajtását a kerékhajtó tegely végzi, mely a kerékagyhoz kapcsolódik. Ennek a tengelynek az igénybevétele függ attól, hogy a kereket hogyan csapágyazzuk.
A legegyszerűbb - s egyben a legrégibb - mód az volt, hogy a kerékagyat közvetlenül a hajtótengelyre szerelték, amit a csőszerű "híd" végében csapágyaztak. Ennek az volt a hátránya, hogy a hajtótengely igénybevétele többszörös. A forgatónyomatékon kívül hajlítónyomaték is éri, kétszeresen is. Egyrészt állandóan a (kék) kerékterhelésből, másrészt dinamikusan, az útegyenetlenségekből, az oldalszélből, valamint az ívmenetben fellépő centrifugális erőből származó (piros) oldalerőből.
Jobb a helyzet, ha a csapágyat a kerékagyban, a csövön kívül helyezik el úgy, hogy az a kerék talppontja felett legyen. Ekkor az egyik hajlítónyomaték kiesik.
Teljesen tehermentesíteni a hajlítónyomatéktól úgy lehet a hajtótengelyt, hogy az előző megoldást továbbfejlesztve, két csapágyat alkalmazunk.
Korábban volt arról szó, hogy az erőátviteli lánc egyes szerkezeti elemeit lehet "gyengíteni", ha a motor és a hajtott kerekek közötti össz-nyomatékmódosítást csak közvetlenül a kerekeknél fejezzük be, vagyis az utolsó áttételt egy kerékhajtóműben alakítjuk ki. Erre a célra fogaskerékszekrény típusú áttételt is alkalmaztak, de kompaktabb és kisebb tömegű a bolygóműves szerkezet. Ez utóbbiból két megoldást is bemutatunk (az egyik forgásirány-változtatással jár).
................................
Hibrid hajtás
A hibridhajtás múltja egyidős a gépkocsiéval - olvasható egy 2006-ban megjelent könyvben*. Az utóbbi évtizedekben divatba jött a villamos hajtással való kacérkodás, de igazi áttörést a hibrid járművek értek el - egyelőre. Ma még nem lehet tudni, hogy a tisztán villamos hajtás problémái (akkumulátor, tüzelőanyag-cella) megoldódnak-e.
A kétféle motor (belsőégésű és villamos), valamint a kétféle energiatároló (hajtóanyag-tartály és akkumulátor) kombinációja jelenti a hibrid hajtást. A hat legjellegzetesebb kombináció (ami nem jelenti azt, hogy ne jelenjenek meg időről időre újabb és újabb rendszerek):
 Soros kapcsolat. Az állandóan optimális üzemben járó belsőégésű motor egy generátorral áramot termel, ami egyrészt forgatja a villamos motort, ahonnan a hajtás fogaskerekes áttételen - általában, de nem mindig sebességváltón - keresztül eljut a kerekekig, másrészt tölti az akkumulátort. Szükség esetén, például emelkedőn, erős gyorsításkor a villamos motor az akkumulátorból is kaphat áramot. Előfordul, hogy kerekenként építenek be villamos motort, amikor is sebességváltóra és differenciálműre nincs szükség. A generátort a motor indítására is fel lehet használni. |
 Párhuzamos kapcsolat, melyben fordulatösszegzésről beszélhetünk. |
 Párhuzamos kapcsolat, amire a nyomatékok összegződése a jellemző. |
 Párhuzamos kapcsolat, melyben a vonóerők összegződnek az útfelületen. |
 Kombinált rendszer: a soros rendszer továbbfejlesztett változata, mely egy tengelykapcsoló segítségével lehetővé teszi, hogy a motor közvetlenül hajtsa a kerekeket. |
 Teljesítményelágazásos rendszer: nincs benne sebességváltó, mert a bolygómű és a villamos gépek fokozatmentes sebességváltóként működnek. |
. 
A hibrid rendszerek alkotóelemei külön-külön általában ismertek, mint például a bal oldali villamos motor, de a villamos gépekben új vonások mutakoznak. Legjellegzetesebb újdonság a lendítőkerék "villamosítása". Eddig is jellegzetes alkatrésze volt a (mechanikus) tengelykapcsolónak, most pedig tekercsek (és néha állandó mágnesek) beépítésével olyan villamos gép lett belőle, amely áramot tud termelni (generátorként), illetve áram bevezetésére motorként tud működni (akár a belsőégésű motor indítómotorjaként, akár vonóerő kifetése céljából).
A látókörünk szélesítése érdekében nézzünk meg néhány fotót, néhány videót.és két előadás anyagát: 1 - 2.
Aki még sok mindent tudni szeretne az alternatív hajtásról, látogasson el erre a honlapra:
Folyt. Köv.