Momenty motoru a převodovky: od klasiky k moderním systémům řízení točivého momentu

Absence spojkového pedálu značí, že si užijete komfortní jízdu bez řazení. Ale není automat jako automat. Automatické převodovky dávno přestaly být výsadou drahých vozů či exotickým prvkem příplatkové výbavy. Naopak se rozšířily v nejprodávanějších segmentech a našly si řadu skalních příznivců.

Historie a vývoj osmi až devíti rychlostních automatů

V roce 2002 přišlo BMW s šestikvaltem, o rok později zařadil Mercedes sedmičku. Čtyři roky byl klid, než v sezoně 2007 nasadil Lexus osmistupňovou převodovku, což se záhy stalo standardem i u ostatních prémiových značek. Další zlom nastal až koncem loňského roku, kdy se začaly s minimálním časovým odstupem prodávat tři vozy s devítistupňovým automatem: Mercedes-Benz E 350 Bluetec s podélně uloženým motorem, Range Rover Evoque s příčnou zástavbou a stejné uspořádání po užívá také nový Jeep Cherokee.

Proč se mění cíle převodovek?

Nebudeme se soustředit na komfort ani dynamiku; za vše stojí ekologie. Politický tlak na snižování emisí CO2 vede automobilky k tomu, aby v homologacích udržely co nejnižší otáčky motoru. Aktuální metodika měření akcentuje jízdu volným tempem a ustálenou rychlostí, takže stačí pět nebo šest hodně dlouhých převodů. V roce 2017 ale vstoupí v platnost metodika nová, plná zrychlení a zpomalování v citelně vyšší zátěži. Tady už „plný knedlík“ pod jedním dlouhým převodem nepomůže.

Budoucnost: více převodových poměrů a vyšší počet rychlostí

Blízká budoucnost proto slibuje rozšíření převodových poměrů u vozů všech kategorií. Osm rychlostí - donedávna výsada nejluxusnějších vozů - se dnes objevuje ve Volvu S60 s motorem uloženým napříč. Laik možná obdivně jásá, technik kroutí hlavou. Některé mnohastupňové převodovky řadí zmateně, protože z tak širokého pole možností i vyspělá elektronika hůř odhaduje záměr řidiče.

Principy a typy převodových ústrojí

Nejrozšířenější typ automatu, sériově vyráběný od sklonku 30. let minulého století. Klíčovou součástí jsou planetová soukolí, složená ze tří prvků: satelity se otáčejí mezi centrálním kolem a kolem korunovým. Výsledkem jsou dva stupně volnosti: dva prvky vždy přenášejí sílu, zatímco třetí se může volně otáčet, nebo je zablokovaný třecí brzdou. Toho se využívá k plynulému řazení: zatímco se brzda následujícího převodu postupně otevírá, předchozí se současně blokuje. Nedílnou součástí měniče je hydraulická turbína.

Lamela zámku měniče i brzdy blokující soukolí jsou třecí elementy, které podléhají opotřebení. Třecí převod, kde přenos síly nezajišťují ozubená soukolí, ale řemen či řetěz na kuželech nebo s proměnným průměrem, nabízí výhodu ve své účinnosti a plynulosti, avšak bývá náchylnější k opotřebení. Ozubená soukolí jsou uspořádána ve dvojicích jako u manuální převodovky; v jedné skříni jsou tedy liché a sudé převody na dvou větvích, s vlastními spojkami. Při řazení jedna spíná a druhá rozepíná.

Spínání spojek není vždy zcela plynulé jako práce měniče; při pomalém popojíždění tedy dvouspojky cukají. Spojky se opotřebovávají stejně jako u manuálu při šetrném zacházení. Automobilka z Fudžisavy v 70. letech vyvinula vlastní samočinnou převodovku Hondamatic s hydraulickým měničem vpředu a tříhřídelovým ústrojím v zadní části. Řazení zajišťuje sada suchých spojek pro každý kvalt. Hondamatic je považována za spolehlivou konstrukci.

Některé hybridy používají variátor; jiné mají elektromotor zařazený mezi motor a planetovou převodovku na místě měniče. Toyota/Lexus využívají velmi chytré a efektivní řešení: planetová převodovka je vložena mezi elektromotor a zážehový agregát. Regulací otáček vzniká plynule proměnný převod, aniž by byla převodovka brzděna speciálními členy.

Deset nejčastějších otázek z dotazů ohledně automatických převodovek

1. Smyslem automatické převodovky je, aby s ní řidič musel manipulovat co nejméně. Vyřazením ničemu neublížíte, ale ani moc neprospějete.
2. Riskujete ale, že na zařazený neutrál zapomenete. Při pokusu o rozjezd sešlápnete plyn, auta za vámi troubí a režim D pak zařadíte ještě při roztočeném motoru.
3. Vyřazení na neutrál ničemu nevadí, ale pozor při následném řazení zpět na D. Nepřidávejte dopředu plyn; zařaďte D až naběhne tlak v převodovce.
4. Když zajistím auto v kopci zařazením polohy P, ozve se při jejím následném vyřazení rána. Poloha P je pro parkování; ruční brzda je pro jistotu.
5. Podřazování při brzdění motorem automatu neškodí. Zvláště u některých japonských či amerických aut; může jít o overdrive. Po vypnutí zůstává poslední převod.
6. U některých vozů lze řazení zablokovat nucenou volbou prvního stupně pro lepší kontrolu tahem motoru na kopcích či při sjezdech ve sněhu.
7. Pro začátek volby je důležité znát výkon motoru, převodový poměr a požadovanou výstupní rychlost; poté krouticí moment, montážní polohu, rozměry a pracovní cyklus.
8. Servisní faktor SF označuje provozní rozpětí mezi kapacitou převodovky a aplikačním zatížením; porovnávejte data točivého momentu a výkonu, nikoli jen SF.
9. Montážní poloha převodovky ovlivňuje hladinu oleje, mazání a orientaci hřídele; nesprávná poloha může způsobit poškození.
10. Převodový motor obsahuje informace o převodovce i motoru; typový štítek motoru uvádí výkon, napětí, frekvenci a další údaje; správná kombinace motoru a převodovky je klíčová.

Praktické výpočty a vztahy mezi točivým momentem, výkonem a převodovým poměrem

Představme si imaginární naftový a benzínový motor s různými točivými momenty a čtyř- až pětistupňovými převodovkami. Primárně platí, že výkon na výstupu převodovky je dán součinem točivého momentu na výstupu a otáček. Při zvoleném převodovém poměru dochází k zesílení momentu, avšak otáčky na kolách padají v poměru daném převodem. Například motor s momentem M a otáčkami n na motoru, při převodovém poměru i: výstupní moment na kolách je M × i a výstupní otáčky jsou n / i (přibližně).

Podrobnější ilustrace ukazují, že naftový motor s vyšším točivým momentem často nabízí silné zrychlení na nižších stupních, ale benzínový motor s nižším momentem může mít výhodu vyššími otáčkami a tím i vyšším výkonem na některých rychlostech. Výsledná dynamika je tedy výsledkem kombinace točivého momentu, otáček motoru, převodových poměrů a provozních podmínek. V praxi to znamená, že srovnání motorů musí brát v úvahu rozsah použitelných otáček a pružnost motoru.

Praktické tipy pro uživatele automatických převodovek

• Sledujte pokyny k montážní poloze a oleji; změny orientace mohou vyžadovat doplnění oleje nebo změny těsnění.
• Odpovídající řazení a vyvarování se vyřazení neutrál při jízdě z kopce pomáhají snížit opotřebení a tepelné zatížení převodovky.
• Při porovnání převodových ústrojí zvažujte nejen převodový poměr, ale i servisní faktor, kapacitu točivého momentu a charakteristiky tepelné izolace.
• Pokud štítek převodovky chybí či je nečitelný, uveďte údaje o motoru, rozměrech hřídele a montáže a zvažte odhad výstupních rychlostí pomocí měření.
• Vždy dbejte na spolupráci motoru a převodovky; samostatný výběr může vést ke špatné rychlosti, nedostatečnému točivému momentu nebo nadměrnému zahřívání mazacích systémů.

Speciální poznámky k typovým štítkům a specifikacím

Typový štítek převodovky obsahuje model, převodový poměr, vstupní a výstupní otáčky, jmenovitý výstupní moment, servisní faktor a montážní polohu. U kompletního převodového motoru bývá uveden výkon, napětí, frekvence, jmenovité otáčky a další parametry. Při výměně převodovky je důležité sladit převodový poměr, moment a montážní rozměry s rozměry hřídelí a přírub, aby nedošlo k nesprávnému vyvážení nebo kontaktu s jinými díly.

Pro přehlednost lze vložit i grafy a tabulky, které ukazují vztahy mezi převodovým poměrem a výstupním momentem pro různé otáčky motoru a pro různé typy převodovek (planetové, variátor, dvouspojkové). Také může být užitečné vložit infografiku znázorňující rozdíly mezi torzemi a tepelnou zátěží u různých konstrukcí převodovek.

Shrnutí a klíčové myšlenky

Momenty motoru, otáčky a převodové poměry hrají klíčovou roli v tom, jak rychle a efektivně se auto rozjíždí, jak si udržuje dynamiku a jak hospodárně pracuje. Moderní převodovky s vysokým počtem rychlostí a sofistikovanou elektronikou umožňují dosahovat nízkých emisí a lepší spotřeby paliva, ale podmínkou je vhodné sladění motoru a převodovky, správné nastavení montáže a provozní režimy. Správné čtení a interpretace typových štítků je pro techniky, výrobce i uživatele klíčové pro správný výběr a dlouhodobou spolehlivost.

tags: #momenty #motoru #prevodovky