Nedávné exkluzivní sdělení o finálním testu sekvenční převodovky firmy KAPS Transmissions určené pro vozy Subaru Impreza nás přimělo věnovat tomuto tématu samostatný článek. Zajímavostí a informací kolem této horké novinky je tolik, že jsme se rozhodli v tomto textu shrnout, jak sekvenční převodovka funguje a jak se liší od klasické i dvouspojkové převodovky. Sekvenční převodovka se od klasické převodovky liší hlavně způsobem řazení; na rozdíl od tradičního „háčka“ řadí stupně postupně po jednom nahoru nebo dolů, podobně jako u motorky, a řazení bývá rychlejší a často bez spojky.
Základní princip: hřídele, ozubená kola a spojky
V každé převodovce musí být alespoň dvě hřídele, z nichž jedna je hnací a druhá hnaná. Ty jsou navzájem spojeny ozubenými koly a každá dvojice ozubených kol tvoří jeden rychlostní stupeň. Převod každého stupně je dán počtem zubů na těchto kolech. Kola na hnací hřídeli jsou k ní připojené napevno, kdežto kola na hnané hřídeli se protáčí. V převodovce se proto neustále otáčejí všechna ozubená kola. Až zařazením rychlostního stupně dojde k pevnému spojení ozubeného kola na hnané hřídeli se samotnou hřídelí. Ke spojení dojde pomocí ozubené spojky, která je spojena s hnanou hřídelí tak, aby se na hřídeli neprotáčela, ale mohla být posunuta řadící vidlicí.
Rozdíl oproti klasické převodovce a klíčové komponenty
U klasické převodovky s ovládáním pomocí „háčka“ jsou řadicí vidlice posouvány po svých osách pomocí řadících táhel, které jsou ovládány řadící pákou. Výběr táhla a tím i řadících vidlic je dán pohybem řadící páky do stran. Na jedné ose se tak posouvají vidlice pro šestý a pátý stupeň, na druhé ose pro čtvrtý a třetí, atd.
U sekvenční převodovky řízení obstarává pohyb řadících vidlic řadící válec. Tento válec má vyfrézované zakřivené drážky, ve kterých jsou uchycené řadící vidlice. Pootočením válce do úhlu odpovídajícího vybranému rychlostnímu stupni dojde k natočení vodící drážky a díky jejímu zakřivení i k posunu řadící vidlice po její ose. Zakřivení je navrženo tak, aby v mezních vychýleních došlo k posunutí ozubené spojky do polohy nutné k zařazení nebo naopak vyřazení rychlosti. Při každém natočení řadícího válce dojde k pohybu pouze jedné řadící vidlice. Jedna vidlice spíná dva rychlostní stupně, v každé mezní poloze jeden.
Jednotlivé převody jsou chráněny proti „vypadnutí“ pomocí speciálních zámků, které drží zařazenou rychlost uzamčenou, dokud je motor v záběru. Aby sekvenční převodovka mohla vyřadit, je potřeba klesnutí kroutícího momentu a tím i uvolnění těchto zámků. To je řešeno tak, že řadící mechanismus je vybaven snímačem, který během přeřazení zajistí krátké odstavení výkonu motoru (přerušením vstřikování paliva a případně odpojením zapalování).
Ovládání sekvenční převodovky
U sekvenčních převodovek je možné použít dva způsoby ovládání. První způsob je pomocí táhla napojeného na řadící páku na středovém tunelu. Druhý způsob je hydraulický pomocí joysticku nebo pádel pod volantem. Následující mechanizmus ukazuje oba způsoby ovládání: pomocí táhla od páky řazení na středovém tunelu je posuvným mechanizmem ovládán hřebenový převod, který následně ovládá mechanizmus pro natočení řadícího válce. Hydraulický systém je propojen s ventily na obou koncích hřebenového převodu a funguje jako hydraulický píst tlačený tlakem.
Princip hydraulického řízení ukazuje schéma: hydraulické čerpadlo poháněné motorem vozu pumpuje kapalinu do akumulátoru tlaku, tlak se reguluje a po překročení prahu se zapíná odlehčovací ventil. Pádlem pod volantem se sepnutím kontaktu spouští odstavení výkonu motoru a zapíná se elektrické ovládání rozvaděče, které směruje tlak na jednu stranu pístu. Následně dojde k posunutí hřebenového převodu a tedy k zařazení požadovaného stupně.
Principiální schéma hydraulického ovládání ukazuje, že akumulátor tlaku, rozvaděč a rozvod hydrosystému spolupracují tak, aby při přeřazení bylo na jedné straně pístu tlak a na druhé straně odváděn zpět do zásobníku kapaliny. Sepnutí volantu tedy zároveň znamená povel k odstavení výkonu motoru.
Parametry a konstrukční řešení
Tato sekvenční převodovka je konstruována pro maximální krouticí moment do 800 Nm. Je o 16 kg lehčí než sériová převodovka montovaná do vozu Subaru Impreza. Zpátečku je možné zařadit z 1. nebo 6. rychlostního stupně. Převodovka má v sobě zabudované hydraulické čerpadlo a díky vnitřním kanálkům se minimalizuje počet externích hadiček. Proti „vypadávání“ rychlostních stupňů je převodovka chráněna systémem SIDU. Řadící páky dodávané s převodovkou obsahují EPS (electronic pressure sensor), který po uchopení páky vyšle signál k odstavení výkonu motoru a odpojení vstřikování paliva a případně zapalování. Sílu EPS lze v počítači nastavit od 2 do 5 kg. Doba odstavení výkonu se také dá nastavit pro každý rychlostní stupeň a závisí na rychlosti řazení jezdce.
Všechny tyto parametry a nastavení jsou spravovány řídící jednotkou, která zároveň ukládá diagnostická data (počet přeřazení, nejpoužívanější rychlostní stupeň atd.). Vývoj převodovky trval 7 měsíců. Přestože vývoj byl rychlý, produkční homologace je složitá vzhledem k požadavkům na změnu vnitřku převodovky a zachování schématu řazení v sériovém modelu se „háčkem“.
Historie a kontext ve srovnání s dvouspojkovou převodovkou
První dvouspojkovou převodovku vyvinuli u Porsche již v 80. letech; do sériových vozidel dorazila v roce 2002 díky VW a Audi. Sekvenční převodovka, naopak, zůstává z velké části doménou závodních a sportovních vozů, ačkoliv v posledních desetiletích nalezla u některých silničních modelů uplatnění. Dvoupředností dvouspojkové převodovky jsou vyšší mechanická účinnost a absence lamelových spojek, což zlepšuje hospodárnost a rychlost přepínání, ale má i své slabiny, zejména v ceně a složitosti údržby. Naopak sekvenční převodovka je jednodušší a lehčí, avšak kvůli absenci synchronizace a namáhání zubových spojek bývá hlučnější a opotřebení bývá rychlejší, což ji činí méně vhodnou pro masový provoz bez stálé údržby.
Pro porovnání lze uvést Golf GTI TCR: pokud byste zvolili dvouspojkovou převodovku DSG, dostanete nižší hmotnostní nároky a lepší ekonomiku v některých závodních podmínkách, avšak sekvenční převodovka nabízí rychlejší řazení, i když s jistou cenou hlučnosti a opotřebení. Rozdíly v koncepci ozubených kol jsou patrné: u dvouspojkové skříně se často využívá šikmé ozubení; sekvenční převodovka může používat jak šikmé, tak přímé ozubení, s teoretickými nižšími mechanickými ztrátami u druhého z nich. Zadní část je zase navržena tak, aby rychlá změna stupně byla co nejpřesnější a spolehlivá, nicméně vyžaduje vysokou pevnost materiálů spojek.
Proces řazení v sekvenční převodovce probíhá „natvrdo“ bez synchronizace. Dvouspojková skříň kombinuje dva manuální systémy s jedněmi spojkami pro každý hnací hříděl, ale sekvenční systém řadí s jednou vidlicí na jedné ose po vyvedení válce, což zrychluje samotný chod. Hmotnost, jednoduchost a cena hrají klíčovou roli v tom, zda bude sekvenční převodovka použita ve více sériových modelech, či zůstane dominantně v závodních vozech.
Výměna oleje a údržba sekvenční převodovky
Podobně jako u motoru, i u sekvenční převodovky je nutné pravidelně měnit olej. Intervaly se liší podle výrobce, ale obecně by olej neměl překračovat zmiňovaných 60 tisíc kilometrů. Někteří výrobci doporučují výměnu po 30 tisících kilometrech, jiní až po 100 tisících. Výměnu je možné provést samostatně nebo v autoservisu. Při kontrole množství oleje je vhodné mít vůz na vodorovné ploše a nejlépe s vozem zahřátým pro vyjádření správné hladiny. Nalévací zátka s měrkou slouží k měření hladiny a vypouštěcí zátka k vypuštění starého oleje. Je dobré nechat po výměně zkontrolovat i motorový olej, aby nedošlo k mezery.
Technické poznámky a praktické souvislosti
Specifické detaily sekvenční převodovky Kaps Transmissions zahrnují systém SIDU pro ochranu proti vyřazení a EPS pro řízení odstavení výkonu. EPS lze nastavit v rozsahu 2-5 kg a doba odstavení pro každý rychlostní stupeň se upravuje podle rychlosti řazení. Řídicí jednotka ukládá data pro diagnostiku a umožňuje zjištění počtu přeřazení a nejpoužívanějšího stupně. Převodovka je navržena pro jmenovaný krouticí moment, váží o 16 kg méně než standardní provedení v Impreze, a je vybavena hydrogym rozvaděčem a čerpadlem pro minimalizaci externích hadiček. Z pohledu homologace je pro produkční vozy problém v souladu s přílohou J, kde se vyžaduje zachovat schéma řazení sériového modelu; proto je možné, že finální homologace pro masový prodej bude obtížně dosažitelná.
V číslech a parametrech je zřejmé, že sekvenční převodovka přináší výraznou rychlost řazení kosmicky před klasickou převodovkou, ale s vyšším zatížením na spojky a nachýlením k vyšší hlučnosti a opotřebení. Z uvedeného vyplývá, že jejím významným tématem je především výhoda rychlého řazení pro závodníky a sportovní vozy, zatímco pro běžný silniční provoz se vyžaduje zvláštní pozornost k nákladům na údržbu a spolehlivost v dlouhodobém horizontu.
Shrnutí porovnání: sekvenční vs. dvouspojková převodovka
- Jednodušší a lehčí konstrukce sekvenční převodovky oproti dvouspojkové skříni.
- Rychlé řazení díky zubovým spojkám bez synchronizace; dvouspojková převodovka spojuje dvě manuální převodovky a řazení probíhá s více plynulostí, ale pomaleji.
- VÝHODY sekvenční: rychlořazení, absence spojky při řazení, nižší počet pohyblivých částí; VÝHODY DSG: vyšší mechanická účinnost, plynulé řazení, lepší hospodárnost.
- Životnost a údržba: sekvenční spojky jsou náchylné k opotřebení; dvouspojková skříň vyžaduje vyšší investici, ale déle drží.
tags: #sekvencni #prevodovka #golf #4