Schema pohonu automobilu: koncepce, výhody a nevýhody napříč historií

Tomu, jakým způsobem a kde má auto umístěné hnací ústrojí a následně jakou nápravu pohání, říkáme obecně koncepce. Ta rozhoduje o celé řadě skutečností. Třeba o prostornosti karoserie, o tom, jak nákladné bude auto na výrobu, ale také o jízdním projevu vozidla. Zmíněné lze samozřejmě ovlivnit více či méně i jinými způsoby, nicméně koncepci a její přirozené vlastnosti zcela obejít nelze. Pouze posunout, či mírně upravit. Za léta vzniklo hned několik koncepcí. Některé přetrvaly do současnosti, jiné zanikly, případně se staly výsadou vybraných výrobců automobilů, většinou výlučných.

• Některé koncepce se používají podle účelu vozidla a třídy, do které patří, například rodinné vozy s motorem uloženým napříč před přední nápravou a pohonem předních kol.
• Na druhou stranu, auto s motorem napříč před přední poháněnou nápravou a pohonem všech kol nemusí vynikat takovou agilitou jako vůz s motorem uprostřed.

Motor vpředu napříč, pohon předních kol - levná výroba, jízda s rozpaky

V posledních několika desetiletích se prosazuje koncepce s motorem vpředu napříč před přední nápravou a pohonem předních kol. Hlavní předností tohoto uspořádání jsou příznivé výrobní náklady. Koncepce s motorem napříč před přední poháněnou nápravou se v masovějším měřítku poprvé objevila už v 50. letech. Jejím autorem je slavný britský konstrúér firmy BMC (British Motor Corporation), později změněné na BL (British Leyland) a ještě později na Rover Cars. Mluvíme o Alecovi Issigonisi, tvůrci vozu Mini z roku 1959.

Aby Issigonis poskytl posádce maximum prostoru na minimální půdorysné ploše, rozhodl se někdejší čtyřválec série A uložit napříč před přední poháněnou nápravou. Na rozdíl od současných takto řešených aut byla ovšem převodovka uložena pod motorem, respektive byla součástí bloku motoru. Podobně to měly vyřešeno také Francouzi z koncernu PSA na agregátech řady XY. Ty poháněly ještě Peugeot 205 do roku 1986 či Citroën Visa.

V současnosti je převodovka samostatným celkem uloženým z pohledu šoféra nalevo od motoru, tedy před řidičem. To za předpokladu, že je motor pravotočivý. Existují i výjimky, třeba starší vozy Honda či Rover s motory série D. Ty byly levotočivé, takže převodovka je u nich napravo od motoru, tedy vlastně před spolujezdcem. U obou zmíněných značek mohl hrát roli fakt, že Hondy i Rovery mají na domácích trzích (v Japonsku a UK) pravostranné řízení. Zvláštní případ představuje malinká Toyota iQ. U ní je motor uložen spíše nad nápravou a převodovka dokonce mírně za ní. Skříň diferenciálu se stálým převodem je tady totiž před převodovkou, zatímco běžně bývá umístěna mírně za ní.

Koncepce s hnacím ústrojím napříč před přední nápravou má ale i svá omezení. A těch je poměrně dost. Jde zejména o vyvážení, kdy více kilogramů připadá na přední nápravu. Poměr je běžně od zhruba 65:35 až po 59:41 ve prospěch přední nápravy. Tady hodně záleží na velikosti palivové nádrže, ale také na uložení motoru. Pro zlepšení rozložení hmotnosti mívala v minulosti auta motor v přídi posunutý co nejvíce vzad, navíc často ještě skloněný dozadu. Toto uplatňoval zejména Peugeot a Volkswagen, avšak jen ve spojení s většími a tedy hmotnějšími motory. Třeba VW Golf MK2/Mk3 má základní motor 1.4 skloněný vpřed, zatímco 1.8, respektive dvoulitr u GTI, je výrazně dozadu. A stejně tak Peugeot 306. Motor 1.4 a 1.6 z řady TU je vpředu, kdežto XU o objemu 1,8 nebo 2,0 litru je naopak hodně vzadu.

Motor vpředu podélně, pohon předních kol - dražší, ale (většinou) hmotnostně příznivější

Kdysi mívala auta poháněná předními koly, avšak jejich motor byl uložen nikoliv napříč před přední nápravou, nýbrž podélně. A to buď před ní, nebo nad ní. Prvně jmenované řešení mají dodnes vozy Audi, druhé jmenované celá plejáda aut. Třeba nám dobře známý Oltcit nebo velké vozy Renault 16, 20/30 či 25. A také model 21. Ten byl zajímavý tím, že motor 1.7 Energy ležel v přídi napříč, zatímco větší agregáty 2,0 litru či 2,2 litru umístil výrobce podélně. To si samozřejmě vyžádalo úpravy předního převisu. Dokonce i Renault 21 ukazoval rozdílné uspořádání motoru v závislosti na objemu.

Motor vpředu podélně, pohon předních kol - dražší, ale (většinou) hmotnostně příznivější

Rozložení hmotnosti na nápravy u motorů vpředu podélně s pohonem předních kol by mělo být příznivější. Není tomu vždy. Dost záleží na tom, jak moc je motor vpředu. Například u Hondy Legend druhé a třetí generace je jejich krátký vidlicový šestiválec uložen hodně vzadu. Naopak u Audi A8 je motor úplně vpředu, takže je celý před nápravou. Do jisté míry to vyvažuje převodovka až za ní, ale ideál to rozhodně není.

Automobily, u nichž je hmotnost soustředěná daleko od středu vozidla, mají v principu velký moment setrvačnosti neboli polární moment.

Motor přední napříč, pohon zadní nápravy - klasická koncepce

Motor vpředu napříč, pohon zadních kol - obliba u vášnivých řidičů. Pod pojmem klasická koncepce si obyčejně představujeme motor uložený spolu s převodovkou podélně v přední části vozu. Poháněná je zadní náprava přes kloubový (kardanový) hřídel. Toto řešení bylo ještě v 60. letech používáno i na automobilech nižších tříd. Stačí vzpomenout nám dobře známé vozy VAZ 2101 a vyšší, v základu tedy Fiat 124. Když přijde řeč na auta s motorem vpředu a pohonem zadních kol, motoristé a nadšenci často mluví o driftování a jízdě bokem. Ano, tato koncepce skutečně umožňuje jízdu v powerslidu, ale i při obvyklé jízdě má své výhody a nevýhody.

První výhody: příznivější rozložení hmotnosti na obě nápravy, to vede k lepším jízdním charakteristikám a jistější kontrole nad vozem. Druhou výhodou je oddělení řízení od pohonu, tedy zadní kola pohánějí vůz a přední kola určují směr, což redukuje přenos záběrových sil do řízení. Nicméně, hádka spočívá v tom, že takové vozy bývají dražší na pořízení a složitější na konstrukci hnacího řetězce, navíc mohou mít omezený prostor v kabině kvůli transmisnímu tunelu.

Hnací řetězec vpředu, pohon zadních kol - negativa a omezení. Kromě vyšší ceny a složitějšího řetězce je to i diskutabilní trakce na povrchu s nízkou přilnavostí. Na mokru má tento koncept své výhody právě díky vyššímu zatížení zadní nápravy, ale na kluzkém povrchu hrozí nedotáčivost. A také omezený prostor v kabině kvůli transmisnímu tunelu. Přesto zůstává atraktivní pro sportovní vozy a některé klasicky konstruované modely. Příkladem je Porsche 911 nebo Renault Twingo/Smart ForTwo, které ukazují, že koncepce má své místo i v moderní době.

Motor uložený vzadu - záměrná vyhynulá koncepce, s výjimkami

Koncepce s motorem uloženým vzadu byla populární v 50. a 60. letech. Z pohledu rozložení hmotnosti na nápravy je nevýhodná a klíčovým problémem je vysoký moment setrvačnosti, který viní řidiče z nutnosti zvládnout zejména vůz na kluzkém povrchu. Naopak výhody spočívají v nízké hlučnosti v kabině a možnosti deformační zóny. Dnes se však tato koncepce používá převážně u sportovních či historických vozů; Porsche 911 je typickou ukázkou. Dnes motor vzadu najdeme i u některých automobilů jako Smart, Renault Twingo, či historicky u VW Brouk.

Motor vzadu znamená výrazné zatížení zadní nápravy a méně zatíženou přední nápravu, což v praxi vede k častým a tradičním problémům s přilnavostí na mokru a vyšší citlivosti na boční vítr. V minulosti to vedlo k zajímavým jízdním projevům, ale i rizikovým situacím na silnici. Vznikla tak potřeba vyspělých kinematik a elektronických systémů, aby bylo možné takový vůz zvládnout.

Transaxle - spojení přední napříč a zadní převodovky

Transaxle znamená motor vpředu, tedy nad nebo za přední nápravou, a převodovka vzadu, obvykle až za nápravou a tedy také za diferenciálem.

Nejlepším příkladem jsou Porsche 924/944/968 a 928 (1975-1995). U nich je zvláštností pevné spojení skříně převodovky s blokem motoru a dutá trubka mezi spojkou a předním přírubou diferenciálu. To eliminuje parazitní momenty a zlepšuje tuhost hnacího řetězce. Na druhou stranu byl kritizován způsob řazení kvůli přední umístěné spojce, což vedlo k využití dvoukotoučových spojek u větších motorů, například u 928.

Transaxle bývají spojována s lepším poměrem 50:50 rozložení hmotnosti a lepší stabilitou při rychlé jízdě. Porsche 944 překvapuje komfortem a vyrovnaným chováním. Transaxle se používá dodnes u sportovních modelů, jako Mercedes-AMG GT, Maserati, Ferrari, Aston Martin či Corvette C5. Historicky sahá až k Volvo 340/360 a dokonce k Škodě Popular z roku 1934, což dokládá, že myšlenka není nová.

Další moderní pohony: mikrohybrid, mild hybrid, plně hybrid a elektromobilita

Mikrohybrid je vyspělejší formou start-stop systému, který pracuje rychleji a efektivněji zásobuje palubní systémy energií. Mild hybrid spojuje elektromotor jako booster pro spalovací agregát a může částečně pohánět vůz, ale čistý elektrický pohon bývá omezený. Full hybrid (paralelní hybrid) kombinuje spalovací motor s elektromotory a umožňuje jízdu na elektřinu v městském provozu, zatímco baterie se dobíjí rekuperací. Plug-in hybrid rozšiřuje možnosti nabíjení z elektrické sítě a nabízí větší kapacitu baterie pro delší elektrický dojezd.

Elektromobily fungují výhradně na elektřinu, provoz bez emisí a tichý chod, s dojezdem v řádu stovek kilometrů. Plány a cena vozů se postupně vyrovnávají s vozidly se spalovacími motory; největší výhodou hybridů je kombinace nízké spotřeby a praktického dojezdu, zvláště ve městech. Hlavní nevýhodou elektromobilů zůstává potřeba nabíjecí infrastruktury a cena baterií, i když ceny klesají.

Kontext v České republice ukazuje, že pohon předních kol a motor vpředu napříč je dnes nejrozšířenější u osobních aut. Uspořádání pohonu významně ovlivňuje jízdní projev, vnitřní prostor a výrobní náklady. Z hlediska oprav a servisů se koncepce dá rovněž zohlednit, ale moderní elektronika dokáže výrazně vylepšit trakci a stabilitu i u konvenčních koncepcí.

Shrnutí základních koncepcí pohonu

• Motor vpředu napříč, pohon předních kol - levná výroba, integrovaný prostor
• Motor vpředu podélně, pohon předních kol - vyšší náklady, lepší dynamika
• Motor vpředu napříč, pohon zadních kol - sportovní charakter, vyžaduje zkušeného řidiče
• Motor vzadu - nízká hlučnost, ale rizika s trakčními problémy a trakční stabilitou
• Transaxle - kombinace nejlepších vlastností, dražší a složitější na výrobu
• Hybridní pohony (mikro/mild/full/plug-in) - efektivita a nižší emise, různá míra autonomie na elektřinu

Hnacím řetězem rozumíme soustavu motor a převodovka. Většina aut jej má dnes uložený vpředu napříč před přední poháněnou nápravou. Původně to bylo jinak, a tak se na vývoji vystřídaly různé koncepce. Hlavní výhody současné koncepce vpředu napříč s pohonem předních kol jsou rychlá dostupnost nákladů a efektivní využití prostoru karoserie. To je důvod, proč se tato varianta prosadila po 50. letech a dodnes je dominantní ve většině segmentů.

Výběr konkrétního uspořádání závisí na zaměření vozidla - rodinný automobil často preferuje ekonomický a prostorný layout, zatímco sportovní vozy vyžadují jinou rovnováhu mezi polárním momentem a zatížení náprav. Každá koncepce má své silné a slabé stránky a s nástupem elektroniky a hybridních technologií se možnosti dále rozšiřují.

tags: #schema #pohonu #automobilu