ŠKODA techweb > Spojka a p?evodovka > P?evodná ústrojí III.

Copyright © 1999-2000, Petr Váňa & Panda internet studio
Jakýkoliv výňatek či přetisk obsahu serveru Škoda TechWeb může být použit jinde pouze s písemným svolením provozovatelů serveru, jež jsou uvedeni výše.

P?evodná ústrojí III. (III. ?ást)
Rubrika: Spojka a p?evodovka
Publikován: 20. července 2004

Automatické (samo?inné) p?evodovky:

Jak jsem se zmínil už v I. ?ásti ?lánku, nejmenší po?et p?evodových stup?? pro optimální využití výkonu motoru je sedm. Konstrukce sedmistup?ové p?evodovky není nic ne?ešitelného technicky ani cenov?, ale problém je v uživatelích. ?adit správné p?evodové stupn? vždy v optimální dobu je pro velkou v?tšinu ?idi??, z nichž mnozí nemají v?bec technický cit, velkým problémem a proto je nutné takové p?evodovky vybavit automatickým ?azením. Automatické ?azení u klasické p?evodovky je ale další technickou komplikací, protože p?evodovky této konstrukce nejsou schopné ?azení bez p?erušení p?enosu výkonu, je nutné motor od p?evodovky krátce odpojit. Z tohoto d?vodu byla vyvinutá p?evodovka s hydrodynamickou spojkou s m?ni?em momentu a planetovými soukolími. Tato konstrukce p?evodovky vznikla již p?ed desítkami let, p?evodovky byly pouze t?ístup?ové, protože se využívalo schopnosti m?ni?e momentu p?eklenout ur?ité fáze chodu motoru. M?ni? je svou schopností násobit to?ivý moment vlastn? dalším p?evodovým stupn?m, proto t?i p?evodové stupn? sta?í. Tehdy se na ekonomiku provozu p?íliš nehled?lo, d?ležitý byl komfort jízdy. Ovládání vozu bylo zbaveno spojkového pedálu, sta?ilo pouze sešlápnout pedál plynu a automatika zajistila plynulý rozjezd. P?i p?e?azování bylo ješt? cítit ur?ité trhnutí, které ale nebylo tak nep?íjemné jako trhnutí p?i nesprávném ?azení klasickým zp?sobem. K p?e?azování jednotlivých stup?? se využívalo hydraulických element? v závislosti na rychlosti jízdy a otá?kách motoru, pomocí páky na st?edovém tunelu se volil režim ?azení. Obecn? m?la vozidla s automatickými p?evodovkami nižší dosažitelnou rychlost, menší akceleraci a asi o 10 – 15% vyšší spot?ebu. Pro vysokou cenu se t?mito p?evodovkami vybavovaly vozidla vyšších cenových kategorií. Pozd?ji se za?aly používat p?evodové stupn? ?ty?i a m?ni? momentu se u poslední rychlosti p?emostil, tím se omezily ztráty prokluzem, spot?eba paliva poklesla. Poslední typy hlavn? evropských automatických p?evodovek mají až p?t p?evodových stup?? a m?ni? se p?eklenuje už od t?etího stupn?. Automatickými p?evodovkami se dnes vybavují i vozidla nižších cenových kategorií, ale jen n?které modely a p?evážn? na p?ání. Vrcholem je zatím sedmistup?ová p?evodovka se dv?ma zp?tnými chody a p?eklenováním m?ni?e momentu na všech p?evodových stupních Mercedes – Benz 7G – Tronic (obr. 22). ?azení je dnes ?ízeno elektronicky v sou?innosti s ECU motoru. Zm?na p?evodu je nepost?ehnutelná, zjistitelná pouze zm?nou otá?ek motoru. Obecným problémem automatických p?evodovek je jejich v?tší složitost a hmotnost, k ?azení se používá soustava spojek a brzd, kterými se m?ní funkce jednotlivých ?ástí planetových soukolí a tím zm?na p?evodu. D?ležité je mít v p?evodovce dostate?né množství p?edepsaného oleje, používá se speciální typ pro automatické p?evodovky, v sou?asnosti je to olej pln? syntetický.
Nejv?tším výrobcem samo?inných p?evodovek klasické konstrukce jsou dnes Japonci.

Hydrodynamický m?ni? momentu:

V principu jde o hydrodynamickou spojku dopln?nou reak?ním ?lenem. Reak?ní ?len slouží k usm?rn?ní proudu kapaliny z turbíny do lopatkového kola nebo naopak. ?ast?jší bývá první p?ípad, protože je reak?ní ?len blízko osy výstupního h?ídele a není složité ho spojit se stojící sk?íní. Moment na výstupním h?ídeli se rovná momentu motoru a momentu reak?ního kola. Lopatky ve všech kolech nejsou radiální, ale vhodn? zak?ivené. ?ím více se lopatky zak?iví, tím v?tšího znásobení momentu se dosáhne. Každá teorie ale má své meze a tak se v praxi dosahuje pouze 2 – 3násobného znásobení momentu. Na obr. 20 je znázorn?n pr?b?h proud?ní v násobi?i momentu. Problém nastává p?i p?evodovém pom?ru m?ni?e 1 : 1, kdy je ú?innost p?enosu sil nízká. ?eší se to uložením reak?ního kola na volnob?žku, která se p?i dosažení p?evodového pom?ru 1 : 1 uvolní, reak?ní kolo je unášeno kapalinou a m?ni? se stává klasickou hydrodynamickou spojkou, ?ímž se ú?innost systému zlepší. V n?kterých p?ípadech se použije n?kolik reak?ních kol za sebou a uvol?ují se postupn?, tím se dosáhne zlepšení ú?innosti v širokém rozsahu p?evodového pom?ru. Princip ?innosti je na obr. 21. Tento typ m?ni?e ale pracuje s v?tším prokluzem a n?kdy se nesta?í ztrátové teplo vyzá?it plášt?m, z tohoto d?vodu se používá p?ídavné olejové ?erpadlo, které prohání olej z m?ni?e p?es zvláštní olejový chladi?.
Problémem hydrodynamických spojek je trvalý p?enos i minimálního výkonu, vozidlo se m?že samovoln? rozjet pokud neza?adíme parkovací režim, kdy je výstupní h?ídel mechanicky zablokován. Stalo se n?kolikrát, že majitel p?i nastartovaném motoru zapomn?l zvolit pákou parkovací polohu a ponechal tak režim D, vystoupil z auta, které se rozjelo a zp?sobilo zna?né škody, dokonce i smrtelné úrazy kdy p?ejelo i vystoupivšího ?idi?e. Kdo vlastníte v?z se starší konstrukcí automatické p?evodovky, která ješt? nem?la elektronické zajišt?ní proti pohybu, kontrolujte polohu volící páky p?ed vystoupením z vozu, nebo nejlépe vypínejte vždy motor.
Protože není hydrodynamická spojka schopna p?enosu výkonu obráceným sm?rem, je dopl?ována spojkou t?ecí, ovšem ovládanou automaticky. M?ni? potom pracuje bez skluzu. Takto je umožn?no brzd?ní motorem a p?ípadné roztlá?ení vozidla. Blokování m?ni?e se používá i p?i jízd? vp?ed pro snížení ztrát, blokují se v?tšinou jen nejvyšší p?evodové stupn?.

Obr. 20 Vnit?ní uspo?ádání hydrodynamického m?ni?e momentu

Obr. 21 T?ífázový m?ni? to?ivého momentu

T?ífázový m?ni? má p?t ob?žných kol. Postupným uvol?ováním volnob?žek se zlepší ú?innost podle diagramu v pravé ?ásti obrázku. Rozvád?cí kola jsou spojena volnob?žkami s pevnou sk?íní a sekundární ?erpadlo P2 se spojeno volnob?žkou s ?erpadlem P1.

P?evody automatické p?evodovky jsou ?ešeny jako planetové. Je to podobné jako u diferenciálu, ale na rozdíl od šikmého ozubení se používá soukolí s ?elním ozubením a p?evody nemají p?evodový pom?r 1. P?evodového pom?ru 1 ale docílit lze propojením unáše?e satelit? s jedním z planetových kol, p?evod se chová jako p?ímý záb?r. Planetové soukolí se vyzna?uje souosostí vstupního a výstupního h?ídele a možnosti dosažení velkých p?evodových pom?r? p?i malých rozm?rech, dále velkou variabilitou uspo?ádání od nejjednoduššího p?evodu se dv?ma ?leny až po mnoho?lenná provedení, je možné je vyrobit jako ?elní i kuželové. Nevýhodou planetových p?evod? jsou složená namáhání mechanizmu satelit?, kde se krom? sil z otá?ení p?idávají síly odst?edivé. Soukolí je tedy výrobn? dražší, musí se vyráb?t ve vyšším stupni p?esnosti. V?tší p?esnost ale zlepšuje mechanickou ú?innost, která dosahuje až 97%.
?azení se ned?je pomocí synchroniza?ních spojek, ale t?ecích brzd a lamelových spojek. Vzájemným brzd?ním a uvol?ováním jednotlivých kol nebo satelit? se dá dosáhnout zm?ny p?evodového pom?ru, kombinací dvou planetových p?evod? je možné získat teoreticky v?tší množství p?evodových stup??, omezení po?tu je ale dáno max. rozm?ry soukolí a jejich fyzickou možností uspo?ádání. Pro zkrácení délky p?evodovky použil Mercedes – Benz Ravigneauxovo soukolí se dv?ma rozdílnými planetovými soukolími a centrálními planetovými koly planetové p?evodovky v jediném planetovém v?nci (podrobn?jší obrázek tohoto exotu jsem nesehnal). Prost? jde o zkrácení celkové délky p?evodovky a snížení hmotnosti. P?evodovka má vlastní olejové ?erpadlo vyvozující tlak oleje pro ovládání ?azení a p?emost?ní hydrodynamické spojky. ?azení se d?je pomocí elektromagnetických ventil? ovládaných ECU. V d?ív?jších dobách, kdy se elektronika ješt? nepoužívala, m?ly p?evodovky ?azení ovládáno pomocí mechanických spína??, které na základ? otá?ek vstupního a výstupního h?ídele spínaly jednotlivé brzdy a spojky. Prakticky šlo o odst?edivé regulátory, které m?ly nastavené ur?ité spínací hranice. Hranice se daly zm?nit podle ur?itého kódu pákou, kterou ovládal ?idi?. Páka se posunovala do poloh P (parkování a spoušt?ní motoru), R (zp?tný chod), N (neutrál, neza?azen žádný p?evodový stupe?) a D (jízda vp?ed, ekonomický režim). Dále mohly být ješt? další polohy, nap?. E (zvláštní ekonomický režim, p?evody se ?adily p?i nižších otá?kách), p?ípadn? režimy S pro sportovní jízdu (?adí se ve vyšších otá?kách) nebo jízdu v m?stském provozu. Krom? t?chto regulátor? jsou p?evodovky vybaveny systémem kick – down, kdy p?i prudkém sešlápnutí plynového pedálu dojde k pod?azení o jeden stupe? (pokud to otá?ky motoru dovolí) a tím se zvýší akcelerace. Postupem ?asu se s rozvojem elektronických systém? za?alo používat ?azení pomocí programu v ECU, ovšem nastavování režimu pákou p?etrvalo. ECU u posledních model? dokáže rozeznat styl jízdy ?idi?e a tomu ?azení p?izp?sobit. Kick – down systém umožní pod?adit i o dva stupn?. Nejmodern?jší automatické p?evodovky mají možnost ?adit jednotlivé stupn? bu? pln? automaticky, nebo pomocí pá?ek nebo spína?? na volantu p?ímo jednotlivé stupn?, takový systém umož?uje sportovní jízdu.
Automatické ?azení u p?evodovky je možné ?ešit i klasickým zp?sobem, kdy se použije normální p?evodovka a ovládání spojky a ?azení p?evod? je pomocí servomotor? ovládaných ECU. Pro vylepšení funkce p?i rozjezdu se p?evodovka m?že vybavit hydrodynamickou spojkou s m?ni?em momentu. Automatické p?evodovky odvozené z normálních p?evodovek se používají ?asto p?i p?estavb? vozidel pro t?lesn? postižené osoby. Ke klasické p?evodovce se p?idá soustava servomotor? a sníma??, které na základ? minima povel? ?idi?e zajiš?ují provoz vozidla.
Mechanické p?evodovky a automatickým ?azením nedosahují ?adícího komfortu p?evodovek automatických s planetovými soukolími, ?adící program nedokáže rozeznat provozní režim a ?adí dost necitliv? i v dob? kdy je to nevhodné, nejv?tším problémem je p?erušení p?enosu výkonu v ?asto nevhodnou dobu. U t?chto p?evodovek je vhodn?jší ur?it zm?nu p?evodu podle momentálních podmínek ru?n? (tla?ítkem). Poslední typy t?chto p?evodovek, kdy už je p?evodovka p?i vývoji konstruována pro takové ovládání má vysoký komfort ?azení díky použití vysp?lé elektroniky, která sleduje zp?sob jízdy ?idi?e a podle toho volí ?azení jednotlivých stup??. ?ídící jednotka takové p?evodovky pracuje vždy spole?n? s ?ídící jednotkou motoru.

Obr. 22

Problémy automatických p?evodovek:

Problémy vznikají nejvíce zanedbáním údržby, tedy pozdní vým?nou olejové nápln? u starších typ?, nebo nedostatkem oleje v p?evodovce. Pozd?ji se k tomu p?idává ješt? opot?ebení ?adících spojek a brzd. Vzhledem ke složitosti p?evodovek nedoporu?uji opravy vlastními silami, chce to skute?n? odborníka pat?i?n? vybaveného znalostmi a materiálem, po vým?n? spojkových lamel je nutné jejich se?ízení, což bez znalostí p?íslušných dat nejsme schopni provést. U nových typ? automatických p?evodovek s elektronickým ?ízením je servis jedinou možností jak p?evodovku uvést do provozuschopného stavu.

P?evodovky se dv?ma spojkami (se sekven?ním ?azením):

Požadavky na zvýšení po?tu p?evodových stup?? a zrychlení ?azení, p?ípadn? ?azení bez p?erušení p?enosu výkonu, m?ly za následek vývoj p?evodovek se sekven?ním ?azením. Nejlepší ?ešení tohoto požadavku pro sériovou produkci p?edstavil Volkswagen po názvem DSG (Direct Shift Gearbox). V pricipu jde o upravenou t?íh?ídelovou p?evodovku rozd?lením na dv? p?evodovky se dv?ma spojkami (v olejové lázni) a dv?ma vstupními a výstupními h?ídeli, vstupní h?ídele jsou z d?vodu úspory místa vloženy do sebe (jeden h?ídel je dutý). Jedna p?evodovka tvo?í v?tev s lichými (v?etn? zp?tného chodu) a druhá v?tev se sudými p?evodovými stupni, zatím se celkový po?et p?evodových stup?? ustálil na ?ísle 6 (7 pro závodní motory). ?azení probíhá tak, že se vždy podle otá?ek motoru a polohy plynového pedálu za?adí jeden stupe? (první v?tev p?evodovky), který je spojen s motorem pomocí p?íslušné mokré spojky a zárove? se za?adí stupe? následující (v druhé v?tvi p?evodovky), který je ale za?azen naprázdno, protože je druhá mokrá spojka vypnutá. Automaticky nebo povelem od ?idi?e se spojky prohodí a tak je za?azen další stupe?, u první v?tve se ihned za?adí p?evod následující. P?i poklesu otá?ek je tomu naopak, za?adí se stupe? o jeden nižší. Ke zm?n? p?evodu dochází neoby?ejn? rychle, protože jsou p?íslušné rychlostní stupn? již za?azené, jen se p?ipojí p?es mokrou spojku k motoru, zm?na p?evodu trvá cca 30 – 40 ms p?i nep?erušeném p?enosu výkonu. Oba výstupní h?ídele zabírají p?ímo na ozubení stálého p?evodu, pokud není stálý p?evod s diferenciálem ve spole?né sk?íni, je nutné provést spojení dalším ozubeným kolem. ?adit je možné díky elektrohydraulickému systému bu? pln? automaticky, nebo ru?n? pomocí pá?ek nebo tla?ítek (jedním se ?adí nahoru, druhým dol?).
Alfou a omegou principu p?evodovky DSG jsou spojky. Spojky jsou vícelamelové v olejové lázni vyrobené v?etn? jejich ovládacího systému ve vysokém stupni p?esnosti, použití suchých spojek se neosv?d?ilo. P?i p?e?azování dochází po ur?itou dobu k záb?ru obou spojek, suché spojky nedokázaly odvést vyvinuté teplo a navíc jejich schopnost tlumit vznikající vibrace je omezená. Spojky jsou zkonstruované jako soust?edné, jedna má v?tší pr?m?r než druhá, ale schopnost p?enášení momentu motoru je stejná. Životnost spojek je minimáln? 250 000 km. H?ídele od spojek jsou vložené do sebe, tím se stává p?evodovka velmi kompaktní. ?adící mechanizmus jednotlivých rychlostních stup?? má v?tší synchroniza?ní spojky z d?vodu rychlého ?azení.

Obr. 23 Princip p?evodovky se dv?ma spojkami

Ovládání p?evodovky zajiš?uje mechatronický systém ?ízený po?íta?em. Pedál spojky zcela chybí, elektronika se stará i o ovládání spojky p?i rozjezdu. V normálním režimu se ?adí postupn? jeden p?evodový stupe? po druhém, nutností je st?ídání lichých a sudých p?evodových stup??. Programové vybavení ale dokáže zajistit i p?esko?ení n?kolika stup??, nap?. za?azení II. stupn? p?ímo ze VI. stupn? se d?je tak, že se nakrátko za?adí stupe? pátý a potom ihned p?evod druhý. Celá tato akce je zvládnuta za mén? než 1 sekundu s komfortem ?azení nejlepších samo?inných p?evodovek s planetovými p?evody. Sou?ástí p?evodovky je olejové ?erpadlo a chladi? oleje, který musí zvládnout odvést až 70 kW ztrátového výkonu p?i rozjezdu. Olejové ?erpadlo vytvá?í tlak cca 20 bar a má výkon až 90 l/min. Olej slouží k ovládání hydrauliky a zárove? p?evodovku i maže. ?ídící jednotka je propojena p?es datovou sb?rnici BUS s ostatními systémy vozidla a na základ? takto získaných údaj? volí režim ?azení. Pro vn?jší ovládání je použita klasická páka s polohami P, R, N, D, S, v režimu D je ?azení velmi komfortní, v režimu S se využívá zkrácené doby ?azení (na úrovni 30 ms) a dol? se ?adí s meziplynem. Je možné i p?ímé ovládání ?azení pomocí pá?ek na volantu, nebo se p?esune volící páka do pravé roviny s polohami + / - (systém Tiptronic). ?adit je možné libovoln?, ale elektronika nedovolí za?adit p?íliš nízký rychlostní stupe?, který by vedl k p?eto?ení motoru. Systém je vybaven funkcí Launch Control pro nejlepší využití výkonu motoru p?i rozjezdu. Uvedená p?evodovka váží 90 kg, obsahuje 6,4 l oleje a p?enese 350 Nm. (Hmotnost p?evodovky vzhledem k velikosti p?enášeného momentu není zase tak velká a odpovídá zhruba p?evodovkám automatickým.)

P?estože zde není možnost použití p?ímého záb?ru a p?enos výkonu jde p?es dv? nebo i t?i soukolí, díky v?tšímu po?tu p?evodových stup?? b?ží motor v režimu blíže optimu a tak celková spot?eba paliva m?že i klesnout (ov??eno provozem). Protože je p?evodovka rozd?lena na dv? ?ásti, její stavební délka je kratší a tak není velkým problém p?idávat další p?evodové stupn?, p?idáním dvou stup?? se p?evodovka prodlouží pouze o ší?ku stupn? jednoho. Nejv?tší výhodou této p?evodovky je, krom? automatického ?azení, p?enos výkonu bez p?erušení, p?evodovka tak m?že za?adit v jakékoli situaci, aniž by se zm?na p?evodu výrazn?ji podepsala na chování vozidla. Absence hydrodynamické spojky zlepší ekonomiku provozu, problém se spole?ným zapnutím obou spojek je nepatrný, protože doba spole?ného p?sobení je velmi krátká a na ekonomice provozu se neprojeví. Podle mého názoru pat?í tomuto systému budoucnost, p?i velkosériové výrob? poklesne cena a bude tak možné vybavovat vozidla nižších cenových kategorií.

Obr. 24 Ukázka principu ?azení u p?evodovky DSG

P?evodovky bezstup?ové:

Bezstup?ový p?evod, neboli p?evod s nekone?n? velkým po?tem p?evodových stup??, je nejvýhodn?jším ?ešením p?evodovek pro automobily. Pr?b?h tažné síly je možné vytvo?it p?esn? podle k?ivky na obr. 9, což je pro provoz vozidla ideální. Problém je ale v tom, že se taková p?evodovka nedá vyrobit s ozubenými koly, protože zatím nikdo nep?išel s ?ešením jak za chodu plynule m?nit jejich po?et. P?evodovky s plynule m?nitelným p?evodem se proto ?eší jako p?evodovky t?ecí, kde se využívá zm?ny pr?m?r? rota?ních ?ástí hnacího a hnaného h?ídele. Mezi válkami se u malých vozidel zkoušelo použití t?ecích p?evod?, které byly výrobn? levn?jší než p?evodovky s ozubenými koly. Nešlo o p?evodovky bezstup?ové, t?ecí dvojice se nastavovaly do p?edvolených poloh. Problémem byla nízká životnost a schopnost p?enosu malého výkonu, což ovšem u vozidel s výkonem okolo 10 - 15 kW sta?ilo.
Nejklasi?t?jším p?íkladem použití bezstup?ového p?evodu je variátor, který je tvo?en dv?ma páry kuželových kol (?emenic), mezi nimiž je klínový ?emen. Oddalováním a p?ibližováním obou polovin ?emenic klínový ?emen opisuje pokaždé jiný polom?r a tím se m?ní p?evodový pom?r.

Obr. 25 Schématické zobrazení variátoru

a) jednostup?ový – regulace zm?nou vzdálenosti os, ?emenice 1 pevná, ?emenice 2 stavitelná; p?evod asi 1,78
b) dvoustup?ový p?evod – regulace zm?nou vzdálenosti polovin ?emenic; p?evod do 3,2
c) ?ty?stup?ový p?evod – p?estavují se vn?jší poloviny hnací a hnané ?emenice, p?evod je násobkem dvoustup?ového p?evodu

Tento p?evod je použitelný do výkonu asi 50 kW s ú?inností mezi 80 a 90% a je ?asto používán v pr?myslu. U motorových vozidel se objevila konstrukce bratr? Van Doornových u vozu DAF 55 Daffodil v roce 1958, kde fungoval v automatickém režimu na základ? odst?edivého regulátoru a odst?edivé spojky. Na obr. 26 je kompletní p?evodový systém tohoto vozu, nazvaný Variomatic I. Pohon od motoru p?es odst?ediv? zapínanou spojku vede do sk?ín? s kuželovými koly, které zabírají do jednoho pastorku, zubovou spojkou se zapíná chod vp?ed nebo vzad. Na každé polonáprav? je samostatný pohon s reduk?ním p?evodem, který odleh?uje ?emeny a prodlužuje jejich životnost. Odst?edivý regulátor je zobrazen v poloze pro rozjezd, v ?ezu je vid?t membrána podtlakového regulátoru, který p?i akceleraci zajistí zv?tšení p?evodu (jakoby pod?azení). Odst?edivé regulátory zajiš?ují zm?nu p?evodu podle jízdních odpor?. Výkon k tomuto p?evodu p?enáší dvoustup?ová odst?edivá spojka (se dv?ma páry ?elistí), která zabírá prvním párem n?kde mezi 1 000 a 1 400 ot/min, kdy se p?enáší ?áste?ný moment. Druhý pár sepne asi ve 2 300 ot/min, zhruba tedy v otá?kách max. to?ivého momentu. Mezi t?mito otá?kami p?i plném výkonu spojka prokluzuje. P?evod m?l jednu malou vadu, p?i propružení náprav se ?emeny ?áste?n? k?ížily.
U vozu DAF 66, kde byla kyvadlová náprava nahrazena nápravou De Dion a p?enos výkonu na kola zajiš?ovaly kloubové h?ídele, je st?ední ?ást i s brzdami uložena na rámu a tedy stále v jedné rovin? s ?emenicemi hnacími, klínové ?emeny se už p?i propružení nápravy nek?íží.
Perli?ka – asi dva roky p?ed uvedením DAF 55 na trh stejnou myšlenku ?ešení p?evodu klínovými ?emeny sd?lil jen tak mezi ?e?í jeden z našich ob?an? redaktorovi jednoho z tehdy vycházejících automobilových ?asopis?, že by bylo po problémech s ?azením. Jméno ani funkci si nepamatuji, doty?ný ?lánek jsem už nenašel. Kdyby si byl nechal tuto myšlenku patentovat, mohl si p?ijít k p?kným pen?z?m.

Obr. 26 Pohon vozu DAF 55

Automatický p?evod klínovým ?emenem ?ízený odst?edivým regulátorem m?l i sn?žný skútr Jawa. Zde byl pouze jeden klínový ?emen a hnací ?emenice je upravena tak, že se p?i volnob?hu ob? poloviny vzdálí natolik, že ?emen dosedne vnit?ním povrchem voln? až na kuli?kové ložisko, p?evod se rozpojí, skútr tedy nemá žádnou spojku. Hnaná ?emenice m?la p?ídavný element, který zajistil p?i velkém zatížení sev?ení ?emenic a tím zv?tšení p?evodu, tedy ?áste?n? pod?adil.
P?evody klínovými ?emeny se používají také u vozidel obojživelných, ozna?ovaných ATV. Zde se ?asto využívá r?zných odst?edivých regulátor? k okamžité zm?n? p?evodu p?i prudké zm?n? zatížení. Plynule m?nitelný p?evod se zde využívá také ke zm?n? rychlosti odvalování jednoho hnacího pásu proti druhému, tedy vlastn? zajiš?uje ?ízení vozidla (obr.27).

Obr. 27 ?ízení pásového vozidla pomocí variátoru

Výkon od soukolí stálého p?evodu se p?enáší na ?emenice, p?evodový pom?r ?ídí otá?ky kol diferenciálu, v principu jde o ?ízenou svornost.

Klínové ?emeny mají jednu vadu, nedostate?nou životnost a schopnost p?enést omezený výkon, krom? toho nesmí být zamašt?ny. Proto se Ford postupn? spojil s Fiatem a Van Doorne Transmissie BV zam??il na vývoj p?evodovky CTX, kterou do poloviny 70. let p?epracoval na „obrácený“ systém. Klínový ?emen p?enáší výkon tahem, p?evodovka CVT naopak tlakem, jinak je ?ešení stejné. Klínový ?emen je zde nahrazen velkým množstvím klínovitých segment?, které jsou navle?eny na speciálním pásu o vysoké pevnosti v tahu. Tento pás drží segmenty v ur?ené poloze, celý komplet funguje jako ocelový klínový ?emen. Protože jsou segmenty navle?eny voln? (i když t?sn? vedle sebe), je p?enos výkonu možný pouze tlakem. ?emenice jsou k sob? p?itla?ovány silou 20 000 N, p?evod je mazán z d?vodu snížení opot?ebení a odvodu tepla. U tohoto ?ešení je výhoda vysoké životnosti a možnosti p?enosu v?tšího výkonu (p?es 100 kW) p?i ú?innosti 90 – 97%. U Audi (p?evodovka Multitronik) na to šli jinak, p?enos výkonu se odehrává op?t tahem, ale je použit speciální ?lánkový ?et?z s upravenými boky ?ep?, které jsou klínovit? zbroušeny. Jde o mnoho?adý ?et?z o ší?ce 38 mm z podobného materiálu, jaký se používá na výrobu valivých ložisek. P?ítla?ná síla vzhledem k menší sty?né ploše vzrostla na „pouhých“ 65 000 N. P?enesený výkon je p?es 150 kW / 300 Nm. Tento princip vyvinul Porsche pod ozna?ením CVTip.
Plynule m?nitelnou p?evodovku na mechanickém principu vyvinuli také Japonci pro luxusní vozy s velkoobjemovými motory (firma Jatco TransTechnology pro Nissan Cedric 3.0 Turbo, zadní náhon). Principem je p?evod podle obr. 28b. Uvedený typ má možnost p?evodového pom?ru až 1 : 8 a ú?innost 70 – 94%, je ovšem výrobn? pracný. Japonci postavili p?evodovku se dv?ma paralelními polotoroidy, tím se zvýšila schopností p?enosu momentu p?es 300 Nm, i když je velmi pracné dosáhnout stejného rozložení momentu na ob? soustavy. Soustavu disk? a kladek vyvinula „ložisková“ firma NSK. Tlak ve sty?ných plochách je extrémn? vysoký (4 GPa!!!) a vynutil si vývoj speciálního oleje, který pod tímto tlakem udrží souvislou vrstvu. Vývoj tohoto oleje zajiš?ovala firma Idemitsu Kosan (která je ve tribotechnickém sv?t? velkou neznámou, nikdo z dotázaných o ni nic neví), olej dokáže p?enést moment pod uvedeným tlakem p?i síle 1 ?m. P?evodovku dopl?uje planetový p?evod sloužící ke zm?n? sm?ru otá?ení a hydrodynamická spojka s m?ni?em momentu. Ford spole?n? s Mazdou pracuje na stejné p?evodovce pro p?ední náhon, p?evodovka nemá m?ni? momentu a je tak kompaktn?jší. Uvedené údaje jsou asi 3 roky staré, zatím jsem se nesetkal s dalšími informacemi, takže další pokroky ve vývoji t?chto systém? neznám.

Variant ?ešení bezstup?ových p?evodovek typu CVT je mnoho a vydaly by na dva takové ?lánky. Zatím se rozší?ily jen u menších vozidel jako náhrada automatických p?evodovek. Pro? se nerozší?ily více netuším, pravd?podobn? vyšší výrobní náro?nost a tedy cena. Také rozjezdy vozidla se stále stejnými otá?kami motoru, které pro nezasv?ceného vypadají jako prokluzující spojka a ?asto špatn? zvolený algoritmus zm?ny p?evodu (nejvýrazn?jší u Audi Multitronik), který výrazn? zpomaluje akceleraci a neumožní rychlé rozjezdy z k?ižovatek atd., mnoho potencionálních zákazník? od koup? takto vybaveného vozidla odrazují. V Evrop? se prodalo zatím asi 15% vozidel vybavených samo?innými p?evodovkami, z toho pouze asi 1% p?evodovkami typu CVT, ovšem do p?ti let se p?edpokládá nár?st na 30%, z ?ehož bude polovina CVT. CVT p?evodovky nakonec p?evládnou z d?vodu vyšší ú?innosti.
Porovnání p?evodovek z hlediska ú?innosti:
- CVT s kovovým ?emenem nebo ?et?zem: 90 – 97%
- polotoroidní CVT    70 – 94%
- samo?inná p?tistup?ová    86%
              - mechanická s ru?ním ?azením   97%

Obr. 28 Plynule m?nitelný p?evod toroidního typu

a) p?evod s t?ecími koly a kruhovými plochami
b) p?evod s t?ecími koly a výkyvnými kotou?i

P?evody nemechanické:

Mezi p?evody bez mechanické vazby pat?í p?evody hydraulické, hydrostatické a elektrické. Hydraulickým p?evodem se rozumí p?evod tvo?ený olejovým ?erpadlem a hydromotorem, kterým bývá také upravené hydraulické ?erpadlo, nebo kapalinová turbína podobná hydraulické spojce. P?evod je vhodný tam, kde nejsou nároky na ú?innost a kde dochází k v?tším vzdálenostem se zcela rozdílnými osami otá?ení, tedy u r?zných zem?d?lských mechanizm? apod. D?ležité je zp?tné vedení oleje k zásobníku ?erpadla, vytla?ený olej se musí vrátit zp?t k ?erpadlu. Používá se málo, zm?na p?evodového pom?ru je možná mechanickou zm?nou pracovního objemu ?erpadla nebo hydromotoru. Svého ?asu se n?jaký takový systém používal u motorových voz? železnic.
Výrazn? více se používá p?evodu hydrostatického, kde se k p?enosu výkonu využívá zm?ny objemu p?e?erpávané kapaliny. Na stran? pohonu je axiální pístové ?erpadlo s m?nitelným zdvihem píst? a na stran? náhonu je stejné ?erpadlo s konstantním objemem válc? zapojené jako motor. Axiální ?erpadlo s nem?nitelným zdvihem je na obr. 29. Pístové ?erpadlo nemusí být nutn? použito, ale pro regulaci má nejlepší vlastnosti.

Obr. 29 Hydrostatické ?erpadlo s nem?nitelným objemem Technometra

Obr. 30 Schéma hydrostatického p?evodu s p?estavitelným ?erpadlem

Pohyb píst? zajiš?uje p?es ojnice s kulovými ?epy otá?ení šikmé desky, která vysunuje a zasunuje písty do válc? vytvo?ených v bloku, který je oto?ný na ?epu v hlav?. Rozvod kapaliny šoupátkový bez pohyblivých díl?, jde pouze o vybrání v hlav?. Otá?ení bloku zajiš?ují ojnice píst?, které se opírají o st?ny válc?. Toto ?erpadlo dodává na jednu otá?ku konstantní množství oleje, nelze je tedy regulovat. Pro zm?nu objemu ?erpané kapaliny je nutné m?nit sklon šikmé desky, což se ?eší vyklán?ním bloku s písty. Takové ?erpadlo nebo hydromotor je nutné použít pro možnost zm?ny p?evodového pom?ru. Zm?na p?evodového pom?ru je závislá na pom?ru objem? ?erpadla a hydromotoru, lze tedy jednou dvojicí, kde má hydromotor nem?nitelný objem a ?erpadlo je p?estavitelné s maximálním objemem v?tším než je objem hydromotoru, zajistit p?evod menší i v?tší než 1. Pom?r objem? je p?evodovým ?íslem. Výhodn?jší je kombinace p?estavitelné ?erpadlo a nem?nitelný hydromotor než naopak, nejlepším ?ešením je mít ob? sou?ásti p?estavitelné, což ale komplikuje ovládání a tak se toto ?ešení používá z?ídka. Axiální ?erpadlo je možné jeho vyklán?ním dostat do polohy, kdy se žádný olej nep?e?erpává (písty mají nulový zdvih), tedy výkon se nep?enáší, jednoduchým zp?sobem se tak nahrazuje spojka. V této poloze je hydromotor zablokován, sloupec oleje neumožní jeho otá?ení a tak je vozidlo zabrzd?no. Vyklon?ním ?erpadla na druhou stranu se m?ní sm?r toku oleje, tedy m?ní se sm?r otá?ení hydromotoru. Pokud mám hydromotor p?estavitelný a ?erpadlo nem?nitelné, zm?na p?evodu je možná, ale nelze dosáhnout nulových otá?ek, je tedy nutná spojka, což vše zbyte?n? prodražuje a komplikuje. Hydrostatický p?evod lze vyrobit malý, protože je možné použít vysokých tlak? (45 MPa) a spojovací potrubí nemusí mít velký pr?m?r. Osa pohonu a spot?ebi?e m?že být libovolná. Ú?innost dob?e provedeného hydrostatického p?evodu dosahuje 90%, což je hodnota ješt? p?ijatelná. Provoz p?i p?evodu menších než 1 je energeticky lepší než u hydrodynamického p?evodu, p?evod blízký 1 má naopak menší ú?innost, krom? toho je chod ?erpadla i hydromotoru p?i plném zatížení hlu?ný. Jeho výroba vyžaduje vysokou p?esnost, což za?ízení zna?n? prodražuje. Hydrostatický p?evod vhodný pro motorová vozidla musí mít ?erpadlo i hydromotor p?estavitelný, jinak není možné použít možnosti jízdy na neutrál (oba díly musí být nastaveny do polohy, kdy se písty nepohybují, pouze se bloky s písty voln? otá?í), nebo se musí vybavit alespo? volnob?žkou mezi hydromotorem a nápravou. Tento druh p?evodu se rozší?il u stavebních stroj?, zahradních i velkých traktor? a k pohon? p?idaných mechanizm?, kde jízda na neutrál prakticky nep?ipadá v úvahu.
Využití hydrostatického p?evodu se p?ímo nabízí k akumulaci energie získané p?i brzd?ní nebo chodu na volnob?h pro m?stské autobusy a vozidla pracující v podobném režimu, kdy doba rozjezdu a brzd?ní tém?? p?esahuje dobu normální jízdy. Hydrostatický p?evod se upraví tak, aby se p?i brzd?ní vozidla zapnul hydromotor jako ?erpadlo a natlakoval zásobní nádrž hydraulickou kapalinou (brzdil by vozidlo podobn? jako retardér), která se potom p?i rozjezdu využije spolu s výkonem motoru. V p?ípad? nedostatku ?asu p?i krátkých brzdících režimech by se využíval p?ebytek výkonu spalovacího motoru p?i jízd? mezi zastávkami pro natlakování zásobníku. Zásobník nebude velký, protože objem kapaliny nemusí být pro tyto p?echodné režimy velký. Podle zkušeností sta?í motor s o 40% menším výkonem, tedy je leh?í a hlavn? bude mít v provozu v sou?innosti s akumulací energie nižší spot?ebu paliva. Motor není nutné vytá?et do vysokých otá?ek pro nutnost ?azení, jeho životnost se zvýší, krom? toho poklesne produkovaný hluk.
Hydrostatický p?evod pro osobní vozidla se musí ?ešit tak, aby se využilo co nejvíce jeho p?edností a výrazn? se potla?ily jeho nedostatky. P?evodovka tedy bude kombinovaná, p?enos bude v?tvený, ?ást výkonu v režimech, v kterých se vozidlo nachází p?echodn?, bude zajiš?ována hydrostatickým p?evodem, po zbylou dobu poslouží klasický p?evod ozubenými koly. ?erpadlo nemá m?nitelný objem, hydromotor je p?estavitelný odst?edivým regulátorem (tedy p?esn? naopak, než se b?žn? používá). Pohon ?erpadla od motoru je p?es primární soukolí, sekundární p?evod zajiš?uje hydrostatický mechanizmus. Po rozjezdu se využije plynulé zm?ny hydrostatického p?evodu, dojde tedy k posílení momentu, p?i zvyšování otá?ek se odst?edivým regulátorem m?ní i sklon desky hydromotoru až dojde k zamezení pohybu píst?, tím se zablokuje i ?erpadlo a p?enos výkonu je pouze p?es primární ozubené soukolí. ?erpadlo i hydromotor se otá?ejí s h?ídelem, ale jejich písty stojí a neopot?ebovávají se, hlu?nost výrazn? klesá. P?evodovku je možné ?ešit s jedním nebo dv?ma p?evodovými stupni, protože hydrostatický p?evod obsáhne všechny p?evodové stupn?. Další p?evodové stupn? zlepší ekonomiku provozu, protože p?enos výkonu ozubením má vyšší ú?innost, než p?es hydrostatický p?evod. ?adit další stupn? je možné ru?n? bu? pomocí klasické spojky, nebo p?evodovku ?ešit s planetovými p?evody a ?adit pomocí lamelových spojek a brzd (výhodn?jší ?ešení). Výhodou hydrostatických p?evod? je nulový skluz, nedochází tedy k zbyte?ným ztrátám jako u hydrodynamického m?ni?e momentu.

Elektrický p?evod:

Elektrický p?evod se používá u nejv?tších stavebních vozidel, lodí a lokomotiv. Je to velmi jednoduché, ale ne tak docela ekonomické ?ešení. Na spalovací motor se p?ipojí generátor a pot?ebném výkonu a na každou nápravu (lokomotivy) nebo dokonce každé kolo (stavební vozidla s nosností až 200 tun, kde je to jediné rozumné ?ešení p?enosu výkonu) se p?ipojí p?es reduk?ní p?evod elektromotor. Spalovací motor tedy m?že pracovat v optimálních otá?kách kde má generátor nejv?tší ú?innost, bez ohledu na rychlost vozidla. Nej?ast?ji se s tímto pohonem setkáme u dieselelektrických lokomotiv, což bývají i lokotraktory s výkonem okolo 735 kW, kde je toto ?ešení p?ijateln?jší než hydraulický p?evod, který se svého ?asu také používal. Problém elektrického p?enosu je v cen?, velké hmotnosti a ú?innosti, tedy pro motorová vozidla nejhorší možné ?ešení. Pokud si spo?ítáme ú?innost generátoru, jednotlivých motor? a nutnosti regulace a dalších elektrických ztrát, dostaneme velmi mizerné ?íslo. Zlepšením je op?t v?tvení p?enosu, které m?la velmi známá vlaková jednotka „Slovenská strela“ vyrobená firmou Tatra. Zde se p?enos d?l ?ist? elektricky do doby, kdy se otá?ky generátoru a trak?ních motor? vyrovnaly, v ten okamžik byly oba stroje spojeny t?ecí spojkou a pohon byl ?ist? mechanický. Podobný systém byl navržen i pro Tatru 111, ale do výroby se nedostal, nebo aspo? o tom nevím.

„Nep?evody“:

Toto ozna?ení jsem si nechal až nakonec pro jednu specialitu, která byla sice matematicky propo?ítána a dokonce i v jednom exemplá?i vyrobena už n?kdy mezi válkami, ale pro technickou náro?nost se do praxe nikdy nedostala. Nešlo o p?evodovku jako takovou, ale o zm?nu po?tu expanzních zdvih? pístu na jedno oto?ení klikové h?ídele, kde se využívalo systému volnob?žek, prost? p?ídavná ojnice p?i pohybu pístu sm?rem dol? zabrala do kliky výstupního h?ídele a kus ho pooto?ila, podle zatížení se m?nila délka kliky a tím se m?nila délka záb?ru a tedy i po?et impulz? na otá?ku, tedy výsledek stejný jako u normálního p?evodu. Pohyb pístu zp?t byl p?es volnob?žku. Problém zde nastává ve vyvážení motoru a spolehlivosti za?ízení. P?esn?ji to už popsat nedokáži, vid?l jsem schéma už n?kdy p?ed 15 - 20ti lety a mnoho detail? si z toho už nepamatuji.

Rozvodovka:

Rozvodovka se skládá se soukolí stálého p?evodu a diferenciálu, u klasické koncepce s motorem vp?edu a pohonem zadní nápravy je umíst?na na zadní náprav? mimo p?evodovku. Pokud je motor u hnané nápravy, slu?uje se rozvodovka do jednoho dílu s p?evodovkou.

Stálý p?evod:

Stálým p?evodem rozumíme ?elní nebo kuželové soukolí (obr. 31), které slouží k p?enosu momentu na diferenciál. Stálý p?evod se skládá z pastorku a talí?ového kola. U p?edních pohon? s motorem umíst?ným nap?í? se používá soukolí ?elní se šikmými zuby, které není výrobn? náro?né. Uspo?ádání s motorem vzadu a pohonem zadních kol vysta?í s kuželovým soukolím se zak?ivenými zuby, liší se jen použitým typem ozubení (Oerlikon s eloidními zuby a Gleason se zuby kruhovými), osa pastorku protíná osu talí?ového kola. U klasického uspo?ádání s motorem vp?edu a pohonem zadních kol se používá hypoidní soukolí, což je druh soukolí šnekového, kde osa pastorku neprotíná osu kola, je vyosena na stranu (p?evážn? dol?). Lze je vyrobit s šikmými i zak?ivenými zuby. Soukolí má p?i stejných rozm?rech v?tší únosnost než soukolí kuželové. Pro zachování dobré ú?innosti (až 96%) je nutné dodržet co nejmenší vzdálenost os pastorku a kola, u automobil? se ustálila hodnota na 25 mm. Zuby tohoto soukolí vykonávají složený pohyb, kdy se nejen odvalují, ale také po sob? posouvají, což ve výsledku vytvá?í velký m?rný tlak a tedy nutnost použití speciáln? aditivovaných olej?, ozna?ovaných písmenem H (PP 90 H atd.). Použití normálního p?evodového oleje vede k rychlému zni?ení soukolí.
Kuželové i hypoidní soukolí se vyrábí vždy jako pár, tedy pastorek p?ísluší vždy k ur?itému talí?ovému kolu a jsou spolu ve výrob? zabíhané. Proto se nedá libovoln? jeden z díl? nahradit dílem z jiného páru, takové slou?ení vede ke zni?ení soukolí. P?i montáži se musí dodržet p?edepsaný postup nastavení pastorku v??i talí?ovému kolu.

Diferenciál:

Diferenciál je d?ležitou sou?ástí p?evodového ústrojí, zajiš?uje rozd?lení momentu mezi ob? kola nápravy v závislosti na jejich odporu valení. Jde o symetrický planetový p?evod s kuželovým soukolím (obr. 31).

Obr. 31 Schéma automobilového diferenciálu

1) hnací pastorek 2) talí?ové kolo (stálý p?evod), 3) klec diferenciálu, 4) satelity, 5) centrální (planetová) kola

Výkon od p?evodovky se p?enáší p?es soukolí stálého p?evodu na klec diferenciálu a tedy unáše? satelit?. Satelity mohou být 2 – 4, záleží na p?enášeném momentu, diferenciál se vyrábí pro jednoduchost s p?ímými zuby. P?i stejném odporu obou kol se to?ivý moment rozd?lí v pom?ru 50:50, kola se otá?í stejnou rychlostí. Jakmile se jedno kolo odleh?í, pom?r výkonu se automaticky zm?ní, p?i projížd?ní zatá?kou se mohou kola odvalovat p?esn? podle polom?ru zatá?ky. Jediným problémem tohoto systému je vysoká mechanická ú?innost, kdy se p?i odleh?ení jednoho z kol nap?. p?i rozjezdu na náledí za?ne p?enášet všechen moment na toto kolo a druhé je bez momentu, vozidlo se nerozjede. Z tohoto d?vodu se používají r?zné metody k omezení svornosti diferenciálu. Nejjednodušším ?ešením je mechanické zablokování planetových kol v??i sob? (obr. 32), diferenciál je opat?en p?ídavným za?ízením ovládaným z kabiny ?idi?em pákou nebo elektricky.

Obr. 32 Mechanická záv?rka diferenciálu

P?i stojícím vozidle se zasune ozubená spojka (podobného typu, jaký má synchroniza?ní spojka) do záb?ru a tím se propojí napevno ob? planetová kola. Vylepšené verze mají možnost aktivace záv?rky i za jízdy, záv?rka má synchronizaci.
Samo?inné omezení svornosti se d?je mechanicky nebo hydraulicky brzd?ním planetových kol v??i sob?. Velikost brzdící síly udává svornost, vyjad?uje se v procentech. 100% svornost znamená úpln? zabrzd?ní kol v??i sob?, ?innost diferenciálu je nulová, stejn? jako u mechanické záv?rky. Hydraulické systémy se vyzna?ují progresivním ú?inkem, p?i malém rozdílu otá?ek planetových kol je brzdící síla malá, se zvyšujícími otá?kami se zvyšuje, klesají tak ztráty p?i normální jízd?. Principem je zubové olejové ?erpadlo, které tla?í olej p?es malý otvor, který vytvá?í odpor. Na každém planetovém kole je p?idáno jedno zubové kolo ?erpadla, p?i normální jízd? rovn? se ob? kola neto?í a tak se žádný samosvorný ú?inek neprojeví. P?i rozdílném otá?ení planetových kol za?ne ?erpadlo pracovat a tak se ob? kola mezi sebou brzdí. Vyšší rozdíl otá?ek vyvolá progresivní nár?st odporu. T?ecí mechanizmus využívá ocelových lamel podobn? jako mokrá spojka, správným p?edepnutím talí?ovou pružinou se dosahuje požadované velikosti brzdící síly. Takové ?ešení používala i Škoda u Š 130 LR. Pro b?žný provoz cestovních vozidel se sportovním zam??ením se volí velikost svornosti okolo 35%. Dnešní elektronické systémy mohou podle provozních podmínek zvolit svornost od 0 do 100%.
Zvláštním systémem samosvorného diferenciálu je šnekový diferenciál Torsen (obr. 33). Kola mají šnekové ozubení, volbou stoupání šnek? se ur?uje svornost. Šnekové soukolí vnáší vyšší odpor do otá?ení planetových kol, principiáln? totiž m?že šnekový p?evod p?enášet výkon jen ze strany šnekového kola. Tento typ diferenciálu je výrobn? náro?n?jší a tudíž dražší, p?íliš se tedy nerozší?il, je nahrazován diferenciály s viskózní spojkou. Využívá se také jako mezinápravový diferenciál u pohon? 4x4 (nap?. Range Rover).

Obr. 33 Šnekový diferenciál Torsen (Torque Sensing)

Pohon 4x4:

Ozna?ení 4x4 (nebo také 4WD) se za?alo používat v osmdesátých letech pro vozidla vybavená trvalým pohonem všech ?ty? kol. Po velkém úsp?chu Audi Quattro, které p?edvedlo výjezd na jeden z alpských kopc? na sn?hu s letními pneumatikami a zárove? opanovalo mistrovství sv?ta v rallye, poptávka po vozidlech této koncepce výrazn? stoupla. Dnes už má prakticky každý výrobce aspo? jeden model vybavený pohonem 4x4, Subaru už dlouhé roky všechny modely. V ?em spo?ívá kouzlo pohonu 4x4: jde o fyzikální jev, kdy kolo p?enášející moment ve sm?ru svého otá?ení má omezenou možnost p?enosu výkonu kolmo na osu otá?ení, proto nelze p?enést jednou nápravou výkon libovoln? velký bez problém? s ?iditelností. Nejh??e je na tom p?ední náhon, který nedokáže efektivn? p?enést výkon v?tší než asi 120 kW (m??ení firmy Ford p?i vývoji vozu Ford Escort 1700 a 200 RS). Pokud tedy rozd?lím moment na ob? nápravy, v teoretickém p?ípad? snížím zatížení kol na polovinu a tedy efektivita p?enosu výkonu se zvýší, vozidlo bude lépe zvládat zatá?ky p?i plném p?enosu výkonu. Problém zde nastává v p?ípadn? p?evážn? se používajícím systému ne?iditelné zadní nápravy, která p?i pr?jezdu zatá?kou opisuje menší polom?r než náprava p?ední. Pohon je nutné vybavit dalším diferenciálem který se umístí mezi nápravy, vozidlo má tedy t?i diferenciály. Mezinápravový diferenciál je možné vyrobit symetrický nebo lépe nesymetrický, kdy se pom?r p?enášených moment? rozd?lí v pom?ru zatížení náprav. Mezinápravový diferenciál je velmi vhodné vybavit samosvorným za?ízením, nejlépe elektronicky ?iditelným, z tohoto pohledu se jako dobré ?ešení považuje viskózní spojka s m?nitelnou velikostí t?ení. Pro jízdu na silnici sice sta?í klasické provedení diferenciálu, ale kluzký povrch a jízda v terénu již vyžadují ur?itou míru svornosti. V t?žkém terénu je nejlepším ?ešením záv?rka zadního a mezinápravového diferenciálu, podmínkou je možnost prokluzu kola na podkladu, což je v terénu spln?no. Úplné uzav?ení diferenciálu na zpevn?ném podkladu vede ke zhoršení jízdních vlastností a nadm?rnému opot?ebení pneumatik, u t?žkých vozidel m?že dojít i k poškození p?evodového ústrojí, proto se má záv?rka používat pouze v nejnutn?jších p?ípadech a pokud možno jen pro jízdu rovn?. Zvýšení svornosti u mezinápravových diferenciál? se ?eší n?kolika zp?soby, krom? šnekového diferenciálu se používá diferenciál s viskózní spojkou a jako zvláštní p?ípad spojka Haldex (VW), což je jakási kombinace viskózní spojky s hydraulickým brzd?ním. Viskózní spojka (obr. 34) je založena na vlastnosti silikonového oleje v kterém jsou lamely spojky pono?eny, rozdíl v rychlosti otá?ení lamel zvyšuje viskozitu oleje, odpor oleje mezi lamelami roste. Další regulace je množstvím oleje, ?ím je ho více, tím více odporu spojka vykazuje. Lamely se mezi sebou nedotýkají a jejich životnost je tedy neomezená.
Kombinací typ? diferenciál? je velké množství od nejklasi?t?jších systém? s mechanickými diferenciály se záv?rkami na zadním a mezinápravovém diferenciálu (nebo i bez záv?rek) až po systémy kombinované, kde jsou mechanické diferenciály náprav s elektronickými záv?rkami ?i ?ízenou svorností kombinované s mezinápravovým diferenciálem s viskózní spojkou nebo spojkou Haldex, ?asto je vše ?ízeno vysp?lými elektronickými systémy. U cestovních vozidel se pro jednodušší ?ízení svornosti využívá systému ABS/ESP, kdy se prokluzující kolo automaticky p?ibrzdí provozní brzdou. Nemá to sice plné vlastnosti samosvorného diferenciálu a dochází ke ztrát? výkonu, ale pro krátkodobé p?sobení p?i rozjezdu vozidla toto ?ešení vyhovuje.

Obr. 34 Diferenciál s viskózní spojkou

Spojka Haldex je vybavena elektronickým systémem který napomáhá rychlosti její funkce. Nejde o diferenciál v pravém slova smyslu, ale o spojku, která na základ? rozdílu otá?ek kol p?ední a zadní nápravy p?ipojuje k trvalému pohonu p?ední nápravy pohon nápravy zadní s možností ur?itého prokluzu. Tento systém od VW p?evzala i Škoda Octavia 4x4. Obecn? se mluví o tom, že vozidlo má menší ztráty v p?evodovém ústrojí a tento systém pro provoz na kluzkém povrchu dosta?uje. Pohon 4x4 se spojkou Haldex má za úkol umožnit zvýšení trak?ních schopností v extrémních podmínkách, p?enos enormního výkonu zde nebyl požadován.
Obecn? je z hlediska stability jízdních vlastností výhodn?jší pohon p?ední nápravy, proto se u dražších model? p?enáší v?tšina momentu v b?žném provozu na p?ední kola a jen v p?ípad? nutnosti se pom?r m?ní ve prosp?ch nápravy zadní. Pohon p?ední nápravy je mén? citlivý na bo?ní vítr. Snahou výrobc? je nabídnout takový systém, kdy se nem?ní jízdní vlastnosti p?i zm?n? p?enosu výkonu mezi nápravami, ?idi? by nem?l nic zpozorovat, vozidlo by se m?lo chovat stále stejn?. Nejnebezpe?n?jší je zm?na z nedotá?ivosti do p?etá?ivosti a naopak, na kterou není ?idi? p?ipraven. U klasického provedení pohonu 4x4 bez stabiliza?ních systém? nebo bez elektronický ?ízených viskózních spojek je dost velkým problémem slalom, tedy rychlé projížd?ní za sebou následujících opa?ných zatá?ek, kdy se moment p?enáší podle otá?ení volantu mezi ob? nápravy a pokud na to není ?idi? zvyklý, vozidlo se chová h??e než jen p?i pohonu 4x2. S touto vlastností dlouho bojovali i sout?žní jezdci a i takový mistr volantu jako je Walter Röhrl s tím míval dost práce.
Na p?ední náprav? se záv?rka používá zcela výjime?n? pro vyprošt?ní vozidla z t?žkého terénu. Samosvorné diferenciály klasického typu nejsou pro p?ední pohon vhodné, zhoršují ?iditelnost vozidla, používají se jen u vozidel pro rallye a použitá svornost je malá. Problémy s p?enosem výkonu p?edním náhonem je možné vy?ešit speciální úpravou diferenciálu, kdy se do systému zakomponuje plynule m?nitelný p?evod (podobn? jako na obr. 27), který napomáhá zm?n? otá?ek planetových kol tak, že vn?jší kolo má nepatrn? vyšší otá?ky než odpovídá polom?ru zatá?ky. Diferenciál se chová jako samosvorný, ?ízení je ale necitlivé na p?idání plynu, vozidlo je spíše neutrální. Už si nevzpomenu která japonská automobilka n?co takového používá u jednoho ze svých dražších model?. Tohoto systému se dá využít také u nápravy zadní p?i pohonu 4x4, kdy se zlepší ovladatelnost p?i prudkých zm?nách sm?ru (Honda/Acura RL). Zde je celý systém 4x4 ?ízen pomocí elektroniky tak, že za normální jízdy p?enáší p?ední kola asi 70% momentu, v p?ípad? pot?eby se pom?r p?enášeného momentu m?ní nejen mezi nápravami, ale také mezi koly zadní nápravy, kdy je pomocí tzv. akcelerátoru (planetové p?evody a vícelamelové spojky s hydraulickým ovládáním) možné p?enést až 100% momentu na vn?jší zadní kolo. Zvýšený moment napomáhá stá?ení vozidla okolo svislé osy do zatá?ky, vozidlu je napomáháno v zatá?ení výkonem motoru.
Mezinápravový diferenciál zp?sobuje problém p?i aplikaci ABS, protože n?jakým zp?sobem propojuje ob? nápravy a tím ovliv?uje brzdné schopnosti jednotlivých kol. Z tohoto d?vodu je vhodn?jší použít spojku Haldex nebo takové ?ešení, kdy se diferenciál krátkodob? p?i aktivaci ABS odpojí od jedné z náprav.

Spojovací h?ídel:

Spojovací h?ídel, lidov? zvaný kardan, slouží k propojení p?evodovky a rozvodovky v p?ípad? klasické koncepce nebo pohonu 4x4. Skládá se z ocelové trubky a dvou kus? k?ížových kloub? (obr. 35) na každé stran?.

Obr. 35 K?ížový kloub, princip konstrukce stejnob?žného kloubu

úhel vyklon?ní obou kloub? musí být stejný
U rozvodovky se p?ipev?uje p?írubou kloubu pevn? k p?írub? rozvodovky, u p?evodovky letmo pomocí drážkovaného h?ídele, jež umož?uje posuvný pohyb z d?vodu vyrovnání zm?ny rozvoru náprav p?i propružení. Spojovací h?ídel by m?l být co nejkratší, jeho velká délka zhoršuje možnost vyvážení. Není-li možné jinými prost?edky zkrátit délku spojovacího h?ídele, rozd?luje se na dv? ?ásti zhruba v polovin? délky a v tomto míst? se vytvo?í na karosérii uložení s valivým ložiskem, do kterého se konce h?ídel? uloží. Je to další komplikace prodražující výrobu, protože je nutné použít další dva k?ížové klouby.
K?ížové klouby mají jednu nep?íjemnou vlastnost, a to že se b?hem otá?ky p?i vyklon?ní m?ní jejich úhlová rychlost dvakrát za otá?ku tím více, ?ím je v?tší úhel vyklon?ní (úhel vyklon?ní nem?že být libovolný, maximální výchylka ?iní asi 30°, potom se prudce zhorší p?enos výkonu). Z tohoto d?vodu musí být použity klouby vždy dva nato?ené v??i sob? tak, aby se jejich úhlové rychlosti navzájem vyrušily. Pokud koná zadní náprava jen malý pohyb vzhledem ke vzdálenosti od p?evodovky a nep?enáší se velký výkon, je možné místo kloub? použít pryžové bloky, které svou pružností rozdíl v úhlové rychlosti utlumí. Je-li pohyb nápravy v??i p?evodovce nesouosý (koná i p?íliš velký pohyb do stran), je nutné místo k?ížových kloub? použít klouby stejnob?žné, neboli homokinetické (obr. 36). Stejnob?žný kloub vznikne tak, že se délka spojovacího h?ídele zkrátí tém?? na nulu, tedy dva k?ížové klouby jsou t?sn? u sebe a jejich pomyslná osa p?lí úhel výchylky obou kloub?. Klec kloubu (spojovací h?ídel) tedy koná nerovnom?rný otá?ivý pohyb, ale vstupní a výstupní h?ídele se otá?ejí rovnom?rn?.

Obr. 36 Stejnob?žný kloub složený ze dvou kloub? k?ížových

Obr.37 Princip kuli?kového homokinetického kloubu

a) p?i konstantním úhlu h?ídel? se ozubená kola po sob? odvalují rovnom?rnou rychlostí
b) nahradíme-li ozubení kuli?kami ve vodícím v?nci, dosáhneme téhož výsledku
c) konstruk?ní provedení kloubu Rzeppa, kde je možné m?nit úhel vychýlení obou h?ídel?

Toto uspo?ádání je ale rozm?rné a t?žké, proto se používají klouby homokinetické s kuli?kami (obr. 37). Toto ?ešení umož?uje velmi velké vychýlení z osy se zcela rovnom?rnou úhlovou rychlostí. Kuli?kový kloub se dá vyrobit i tak, že umož?uje ur?itý axiální posuv (kloub TRIPODE), ?ímž nahrazuje posuvný drážkovaný h?ídel, nutný p?i použití k?ížových kloub?.
Za spojovací h?ídel je také možné považovat kloubový h?ídel od rozvodovky k hnanému kolu, zde jsou v?tšinou stejnob?žné klouby nutností z d?vody velkého rozsahu zm?n os otá?ení kola, hlavn? u p?ední nápravy.
Pro ?innost a životnost jakéhokoli stejnob?žného kloubu je nutná ?istota a p?edepsané množství mazacího tuku, který zárove? vymezuje v?li v kloubu. Používá se výhradn? lithný tuk ur?ený pro homokinetické klouby, je p?edepsáno i množství tuku v gramech které je nutné dodržet. Poškozenou manžetu okamžit? vym?níme, protože mazací tuk odst?edivou silou vyst?íká ven a navíc se do kloubu dostanou ne?istoty z vozovky. Spony manžety dáváme vždy nové.

Záv?r:

Kdo to do?etl až sem, má už te? p?edstavu jak je to s p?evodovými ústrojími motorových i jiných vozidel. Co je problémem je ú?innost p?evodu, snahou každého konstruktéra je zvolit takové ?ešení p?evodovky, která je pro daný ú?el použití nejvýhodn?jší a nejekonomi?t?jší. Podle mého názoru budou ve stavb? osobních a nákladních vozidel ješt? velmi dlouho p?etrvávat konstrukce mechanicky ?azených p?evodovek, technologie jejich výroby je dostate?n? propracovaná a jejich cena je ze všech typu p?evodovek nejnižší. Velkou budoucnost vidím u konstrukce p?evodovky se dv?ma spojkami DSG od Volkswagenu pro vozidla st?ední a vyšší t?ídy, která je jakýmsi etalonem pro ostatní výrobce a bude vyžadovaným vybavením pro sportovn? založené ?idi?e. Po snížení výrobních náklad? se o?ekává nár?st prodej? u p?evodovek plynule m?nitelných. Vozidla nižších t?íd budou ješt? dlouho vlastnit 5 – 6tistup?ové p?evodovky, které budou za p?íplatek automatizované a také se rozší?í vybavování p?evodovkami CVT. P?evodovky automatické klasické konstrukce s hydrodynamickým m?ni?em momentu jsou už na hranici svého vývoje, dál se tam už nedá nic p?evratného vymyslet, zvyšování po?tu p?evodových stup?? nad sedm n?jak ztrácí smysl. Každopádn? se bude dále rozši?ovat využití elektroniky v ?ízení p?evodových ústrojí, zejména u pohon? 4x4 a u p?evodovek n?jak automatizovaných, kdy bude spole?n? ?ídit výkon motoru i ?azení jednotlivých stup??, které bude co nejvíce komfortní. Vývoj se obecn? zam??í na zvyšování ú?innosti p?evod? a zvýšení životnosti na úrove? životnosti automobilu, v?etn? trvanlivosti olejové nápln?. Kde ješt? vidím možnost vývoje, tak u t?ecích spojek, kde by se mohla zvýšit životnost aspo? na úrove? 300 000 km. P?evody hydrostatické z?stanou i v budoucnu vyhrazeny jen pro speciální p?ípady vzhledem k jejich cen?.

Škodovká??m zdar!

Autor článku: CJ (Ji?í ?ech)
E-mail: jicech@quick.cz