Automatizované převodovky – Bez pedálu spojky

Automatizované převodovky představují konstrukčně i výrobně levnější alternativu ke klasickým samočinným... 

Najdeme je jak v malých automobilech, tak v užitkových vozech. Tyto převodovky, nazývané též pilotované nebo robotizované, patří do skupiny samočinných ústrojí. Na rozdíl od klasických automatů s planetovými soukolími používají ozubená kola s čelním ozubením. Zjednodušeně lze říci, že jsou to klasické manuální převodovky s automatickým systémem řazení a vypínání spojky. Jejich historie sahá do roku 1939, kdy Chrysler jako odpověď na samočinnou převodovku Chevrolet Hydra-Matic představil ústrojí zvané Fluid-Drive. Byla to třístupňová přímo řazená převodovka s talířovou a kapalinovou spojkou (podobná konstrukce jako měnič, ale bez reaktorového kola) v místě setrvačníku.

Samotné řazení probíhalo ručně, ale bez vyšlapování spojky. Jak uváděly dobové prospekty, řidič se mohl rozjíždět i na dvojku, anebo z rychlosti 5 mph (8 km/h) i na trojku, a motor šlo spouštět se zařazeným převodem. Chrysler uvedl v květnu 1941 polosamočinnou čtyřstupňovou převodovku Vacamatic s klasickou i kapalinovou spojkou (Fluid-Drive). Základní ručně řazené převody Low a High doplňoval integrovaný rychloběh, který řidič v rychlosti 6 nebo 16 mph (1 míle = 1,6 km) samočinně odpojil vyvoláním podtlaku od motoru uvolněním plynového pedálu. Pozdější typy M5 a M6 Presto-Matic používaly vyspělejší elektrohydraulický okruh. Tento typ převodovky Chrysler nasadil i v dalších koncernových značkách De Soto (Tip-Toe Shift), Dodge (Gyro-Matic) a Plymouth (Hy-Drive).

V Evropě kdysi jezdil s plně automatizovanou převodovkou, jež měla hydraulicky ovládanou spojku i řazení, legendární Citroën DS19. Menší Renault 8 zase mohl mít elektromechanické třístupňové ústrojí s feromagnetickou spojkou Jaeger. V šedesátých letech řada vozů dostala alternativně Saxomat od firmy Fichtel & Sachs s automatickou spojkou, umožňující manuální řazení bez spojkového pedálu (např. Fiat 1800, Saab 93, BMW 600, Borgward Isabella, Auto Union 1000). Spojkový pedál neměl ani VW Brouk (1968) s třístupňovou převodovkou Autostick (Automatic Stickshift), jež měla podobně jako Chryslerova Fluid-Drive kapalinovou i klasickou spojku ovládanou podtlakem. Bez spojky se řadilo později také ve voze VW Golf III Ecomatic, kde se už objevil systém vypínání motoru Stop/Start, a v jiných typech (NSU Ro80 s třístupňovou převodovkou, samočinnou spojkou a kapalinovým měničem momentu, či podobně řešený čtyřstupňový Sportomatic pro Porsche 911; ale také samočinná spojka Hycomat u Trabantu 601). Byla to ovšem řešení méně rozšířená.

V poslední době se robotizované převodovky nejčastěji používají v malých vozech, neboť proti klasickým planetovým automatům mají menší rozměry a při stejné velikosti nabízejí větší počet převodových stupňů, mají vyšší mechanickou účinnost, jsou lehčí a levnější. Výjimku v tomto ohledu představuje skupina PSA Peugeot Citroën, kde je montují i do větších hybridních automobilů (Peugeot 3008 a 508 RXH; Citroën DS5). Konstrukce robotizovaných převodovek používaných dříve (Alfa Romeo Selespeed, Toyota MMT, Suzuki MTA nebo Mercedes-Benz Sequentronic) i nyní (Renault QuickShift, Fiat Dualogic a MTA, Smart nebo Opel Easytronic) se prakticky neliší. Jak už jsme v úvodu psali, jejich základem bývá běžná pětistupňová nebo šestistupňová přímo řazená převodovka, ovládání spojky a řazení však od řidiče přebírá elektronika pomocí akčních členů. U osobních vozů se většinou uplatňují dva základní typy, elektromechanický a elektrohydraulický.

Do první skupiny patří například pětistupňová převodovka Opel Easytronic, která coby akční členy používá malé elektromotory, dva pro volbu rychlostního stupně, zatímco třetí šnekovým převodem spíná a vypíná spojku. Díky přesnému snímači polohy je krok spojky minimální, elektronika bere v úvahu i opotřebení obložení. Na druhý systém ovládání vsadil koncern PSA u šestistupňové 2-Tronic (BMP6). Elektronická jednotka od italské firmy Mag-neti Marelli je uložena na boku skříně a má dva akční členy, řízené tlakovým olejem. Tím hlavním je tzv. ovládací hřídel, který posuvem a natáčením, vyvolaným přesnou regulací průtoku ve třech komorách, obstarává řazení. Rotačním pohybem se nejprve vybere správná vidlice, podélným se následně přesune synchronizační objímka. Druhý akční člen ovládá vypínací ložisko spojky.

Hydraulický okruh obsahuje asi litr oleje, z čehož polovina je v zásobníku; potřebný tlak vyvolává elektrické čerpadlo. Mozkem celého systému je řídicí jednotka (TCU), jež na základě informací získaných z převodovky (otáčky hnacího hřídele a poloha řadicích vidlic) a dalších dat poslaných po sběrnicích CAN od jiných čidel, resp. řídicích jednotek (motor, ESP, kola, poloha plynového pedálu a voliče či pokynů od ručního řazení) dává povely akčním členům. Právě díky těmto údajům a složitým algoritmům dokáží pilotované převodovky proti manuálním snížit spotřebu paliva o 3 až 7 procent. Automatizované převodovky tohoto typu mají i nevýhody vycházející z jejich konstrukce.

Nejčastěji je jim vytýkána prodleva při řazení, která vadí zejména při akceleraci, hlavně při předjíždění. Tento typ totiž neumí řadit pod zatížením, takže ve srovnání s klasickými automaty, nemluvě o dvouspojkových typech, dochází k přerušení toku výkonu, a to i zásahem do řízení motoru. Doba řazení by neměla přesáhnout jednu sekundu, obecně se dnes pohybuje v rozmezí od 0,2 do 0,8 sekundy (Opel uvádí průměrný čas 0,3 s). Řada výrobců proto dala raději přednost dvouspojkovým ústrojím. Zejména u dražších a sportovních automobilů, kde se vyžaduje řazení s minimální prodlevou, se používají výkonnější synchronizace a složitější hydraulické systémy řazení s mnohem větším počtem akčních členů. Například systém ISR (Independent Shifting Rod) sedmistupňové dvouhřídelové převodovky Oerlikon-Graziano v Lamborghini Aventador LP700-4 používá čtyři samostatné řadicí tyče. Každá z nich má na starosti dva převody, nikoliv ale ty za sebou následující.

Zkrátila se tak dráha, po které se musí přesouvat synchronizační objímka. I díky tlaku 60 barů v hydraulickém okruhu trvá řazení pouhých 0,05 s, což je prý téměř třikrát rychleji, než u převodovky e-gear v typu Gallardo. Lamborghini sáhl po této převodovce, protože dvouspojková DCT by se do vozu nevešla (Oerlikon-Graziano ji rovněž vyrábí, např. pro McLaren MP4-12C). Další cestu, jak zkrátit dobu řazení, ukázala britská firma Zeroshift. Synchronizační mechanismus nahradila zubovými spojkami (tzv. dog clutch) a problémy s rázy a hlukem odstranila patentovaným řešením se třemi posuvnými kameny. Ty uzamknou zuby na volně otočném kole a odstraní tak radiální vůli, s níž zubové spojky obecně pracují. Například přeřazení z jedničky na dvojku podle zveřejněných informací trvá jen 0,1 s. Zeroshift také ve svých materiálech jako výhodu konstrukce uvádí až o čtvrtinu menší ovládací sílu proti konvenční synchronizaci. Samostatnou kapitolu představuje pětistupňová samočinná převodovka Honda, používaná v typech CR-V nebo Accord. Přestože jde o ústrojí s čelním ozubením, k řazení nepoužívá synchronizaci, ale pět hydraulicky ovládaných lamelových spojek. Navíc místo talířové spojky má klasický měnič momentu s přemosťovací spojkou Lock-Up, který zlepšuje komfort rozjezdu a při akceleraci řízeným prokluzem krátkodobě zvyšuje točivý moment. Při jízdě proto neřadí tak často jako nové převodovky se šesti a více stupni. Největšího rozmachu se automatizované převodovky dočkaly u nákladních vozů, zejména v dálkové dopravě, kde přispívají k úspoře paliva i prodloužení životnosti spojek. Rozšiřují se také v těžkých nákladních automobilech; nechybí ani v nabídce nové Tatry 158 Phoenix, která používá ústrojí ZF AS Tronic. Tento německý výrobce nabízí ucelenou řadu automatizovaných šesti-, dvanácti- a šestnáctistupňových převodovek AS Tronic pro točivé momenty 700 až 3100 N.m. U nich bývá spojka i řazení ovládány elektromechanicky nebo pneumaticky, samotné řazení je zpravidla vzduchotlakové.

Převzato z časopisu

Fotogalerie