Sekvenční převodovka: vlastnosti, klady a zápory

Pokud se v závodě ve zrychlení dvou vozů postaví proti sobě běžný vůz a závodní vůz se stejným výkonem motoru, vítězem se nepochybně stane ten druhý. Klíčem k vítězství je vačková převodovka.

Nikolaj Korzinov
Diskutujte o tématu
Getty Images

Pokud se proti sobě postaví běžný vůz a závodní vůz s motory o stejném výkonu v akceleračním závodě dvou vozů, vítězem se nepochybně stane ten druhý. Klíčem k vítězství je vačková převodovka. Hlavní výhodou vačkové převodovky je rychlost řazení. Pokud v běžném autě zrychlujete a řadíte rychlostní stupně co nejrychleji, téměř jednou ranou, pak změna každého rychlostního stupně zabere asi 0,6 s. Jde o to, kolik je potřeba k sepnutí/vypnutí spojky při vysoké rychlosti.

INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Řidič závodního vozu může přeřadit třikrát rychleji – a to bez použití spojky, a při každém přeřazení získá více než 0,4 sekundy! K tomu dojde v důsledku skutečnosti, že s každým řazením v běžném autě klesají otáčky motoru a v souladu s tím se snižuje intenzita zrychlení. Abychom zjistili, jak funguje vysokorychlostní závodní převodovka, vydali jsme se do Udelnoje, moskevské základny týmu Red Wings, který soutěží v rallye a okruhových závodech.

Vlastnosti závodní mechaniky

Denis Komarov, technický ředitel závodního týmu, připravuje vačkovou převodovku na focení. Opatrně otře hadrem jedno z ozubených kol agregátu – obrovské ostruhové kolo. Kdyby se vám takové soukolí povalovalo v dílně samo, mysleli byste si, že pochází z převodovky velkého starého náklaďáku. Mezitím patří kompaktnímu hatchbacku Citroen C2.

INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Princip činnosti palivového článku
INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Velký průměr kola se vysvětluje dvěma faktory. Za prvé, převodovka soutěžního vozu přenáší solidní točivý moment z motoru na kola. A za druhé, kolo je přímo ozubené. Výhodou konvenčních spirálových soukolí, které se používají v převodovkách “civilních” automobilů, je, že díky delšímu zubu a tím i větší ploše pro rozložení zatížení mohou přenášet stejný kroutící moment s menšími rozměry. Navíc fungují znatelně tišeji. Ale ozubená kola s přímými zuby se v závodních autech používají z nějakého důvodu: nevytvářejí axiální zatížení na hřídelích a zvyšují účinnost převodovky.

INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Závodní převodovka kupodivu není o nic složitější a dokonce jednodušší než běžná civilní. Nejsou zde žádné synchronizátory a místo velkého počtu malých zubů, které zabírají při zařazení rychlostního stupně na konvenční převodovce, jsou použity velké vačky – koncové výstupky na převodu a spojce (obvykle jich bývá 5-7 na kolo). Aby se zajistilo co nejrychlejší řazení převodů, vačky zabírají s velkou mezerou po celé jejich šířce. To je důvod, proč při řazení na soutěžním voze uslyšíte charakteristický kovový cvakavý zvuk – to jsou vačky převodovky a spojky, které do sebe narážejí.

Krabice s vačkou
INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Vačková převodovka vyžaduje od řidiče velkou obratnost, zejména při podřazování: pro synchronizaci otáček motoru a převodovky je potřeba pracovat s pedálem plynu přesně a vůz dokonale cítit. Při opatrné jízdě řidič při sjíždění z kopce používá spojku, ale při závodě – zejména na vozech se sekvenční vačkovou převodovkou – spojkový pedál prakticky nepotřebuje. I proto rallyoví jezdci mačkají pedály jinak než civilní řidiči. Jejich pravá noha obvykle spočívá na plynovém pedálu a levá ovládá spojku a brzdy. Je velmi důležité pracovat s akcelerátorem přesně, protože bez správně provedeného vytáčení k přechodu na nižší rychlostní stupeň buď vůbec nedojde, nebo jej doprovází tvrdý úder.

INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE
INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

To je důvod, proč se řidiči rallyových vozů ironicky usmívají, když se ptám, jak populární je vačková převodovka mezi tuningovými nadšenci. Samozřejmě existují příznivci pouličních závodů, kteří nahrazují produkční boxy cam boxy. Tato náhrada zlepšuje dynamiku zrychlení, ale vyžaduje, aby se řidič při podřazování neustále soustředil, a navíc zaplňuje kabinu hlukem z provozu přímo řazených převodů. Vačková skříň kvílí asi tak hlasitě jako civilní spirálová převodovka, když v její klikové skříni není olej. Když k tomu připočteme vysoké náklady na cam boxy (až 20 000 € za kus) a krátkou životnost, dojdeme k závěru, že instalace cam boxu na běžné auto je zcela neopodstatněná.

INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Životnost auta samozřejmě závisí i na subjektivních faktorech. V drsných závodních podmínkách synchronizátory dlouho nevydrží. Pokud tedy maniak skončí s řízením civilního auta, bude mu vačková převodovka dost možná sloužit déle než obvykle. Závodní jednotka však časem začne vydávat charakteristický klepavý zvuk, což naznačuje, že zaoblené vačky neposkytují spolehlivý záběr. Tato krabice vyžaduje výměnu opotřebovaných párů. Denis říká, že cam box je po každém závodě rozebrán pro kontrolu a některé páry v boxu se musí měnit každé 2-3 etapy závodu. A to je v pořádku!

Závodní angažmá
INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE
INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Tam a zpět: dobré a špatné

Existuje ještě jeden důvod, proč nejsou vačkové boxy vhodné na běžné silnice. Přestože jsou tyto jednotky často vybaveny konvenčním mechanismem řazení, nejrychlejší a nejoblíbenější mezi závodníky jsou sekvenční převodovky. V rallye vozech je řidič hodně otřesený, takže pohyb řadicí páky tam a zpět je mnohem pohodlnější než volit rychlostní stupně jako v běžném autě. Navíc taková kinematika páky umožňuje ušetřit několik milisekund při každém řazení.

INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Jízda se sekvenční vačkovou převodovkou po veřejných komunikacích je ale strašná muka. Jde o to, že když uvízneme v dopravní zácpě nebo odbočíme v pravém úhlu z hlavní silnice na vedlejší, obvykle podskočíme o několik rychlostních stupňů najednou. Například z páté na druhou. Se sekvenční převodovkou takový trik nebude fungovat: budete muset zvýšit otáčky motoru a postupně řadit na čtvrtý, třetí a teprve potom na druhý rychlostní stupeň.

Denis ukazuje, proč se to děje na převodovce Citroen. Když řidič soutěžního vozu zatlačí páku této sekvenční převodovky dopředu nebo dozadu, speciální osa s četnými vačkami se otočí o určitý úhel. V tomto případě jedna z vaček vrátí řadicí vidlici do neutrální polohy a druhá tlačí na jinou vidlici a ta sepne spojku s převodem požadovaného převodového stupně. Pro zařazení řekněme pátého rychlostního stupně je potřeba několikrát za sebou otočit nápravu ovládanou řadicími vidlicemi.

INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE
INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Rychlé a krátké

Útěcha civilního závodníka

Ukazuje se, že vačková převodovka je absolutně nepoužitelná pro civilní vozidla. Není to tak úplně pravda. Britské společnosti – hlavní výrobci cam boxů – mají tradičně mnoho požadavků od tuningových nadšenců, kteří si chtějí koupit své boxy, a u nás byla na základě cam boxu dokonce vyvinuta moderní jednotka pro “civilní” použití, která je téměř bez nevýhod.

INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Stalo se to takhle. Firma Sportmobil, která se zabývala tuningem a přípravou již rychlých vozů Mitsubishi Lancer Evolution na soutěže, zvládla na tyto vozy montáž camboxu Gemini. Efektivní používání takového zařízení vyžaduje vynikající dovednosti řidiče. Ale protože použití vačkové převodovky radikálně mění dynamické vlastnosti, inženýři a zakladatelé společnosti Alexey Chernyshev a Pavel Rustanovich se rozhodli upravit závodní převodovku pro použití běžnými řidiči při každodenní jízdě.

Krabice a pravidla

Na snímku Subaru Impreza týmu Red Wings, který soutěží v mistrovství světa v rally v kategorii produkčních vozů P-WRC. Přestože vůz mohl zaznamenat lepší časy se sekvenční převodovkou, je vybaven vačkovou převodovkou s konvenčním mechanismem řazení typu vyhledávání. Podle homologace nemůže vůz skupiny N soutěžit v rallye se sekvenční převodovkou.
Vozy se sekvenční převodovkou a tradiční ostruhou na středovém tunelu jsou střední třídou v hierarchii závodních strojů. Chcete řadit ještě rychleji? Prosím! Volant vybavte pádly a otáčení osy se štěrbinami sekvenční převodovky svěřte hydraulice. Toto řešení se používá na většině závodních vozů WRC účastnících se hlavní klasifikace. Stejné řešení se používá ve Formuli 1 a některých dalších závodech.
Jak už to tak bývá, řešení ze světa motorsportu se nakonec objevují i ​​na sériových autech. Mnoho osobních automobilů je dnes vybaveno sekvenčními převodovkami s vahadlem a pádly na volantu. V kombinaci s konvenčními bezvačkovými převodovkami tento mechanismus nezvyšuje rychlost řazení, ale řidiči jej připadají pohodlnější než tradiční vyhledávací mechanismus.

K vyřešení tohoto problému byla použita elektronika. Základem byl počítač Motec, který umožňuje programování funkcí vozu. Napsali pro ni vlastní software, který se spolu s vyvinutou elektronickou jednotkou stal základem jejího systému nazvaného SGSM (Sequental Gearshift Management). Zaměstnanci společnosti Sportmobil dokázali propojit řazení v převodovce s chodem zapalovacího a vstřikovacího systému. Při sjíždění z kopce se motor automaticky zvýšil. Jednak to usnadnilo život pilotovi, jednak se zvýšila životnost vačkové převodovky díky zaručeně plynulejšímu řazení.

Dnes existuje mnoho různých typů převodovek pro automobily, včetně manuálních, automatických a robotických převodovek. Je důležité si uvědomit, že „automatické“ a „robotní“ stroje mohou mít také různé konstrukce a funkční vlastnosti.

Například v automobilovém průmyslu převodovek existují dva běžné typy automatických převodovek: AT a CVT. Robotické převodovky (RCG) se mohou pohybovat od jednoduchých jednospojkových až po složitější, jako jsou dvouspojkové předselektivní převodovky, jako je typ DSG. V tomto článku se budeme zabývat podstatou a charakteristikami sekvenčních převodovek.

Převodovka SMG: sekvenční převodovka

V raných fázích historie výroby automobilů převládala manuální převodovka (MT). Pozdější inženýři však začali vyvíjet nové typy převodovek, přičemž hlavním cílem bylo řidiči co nejvíce usnadnit řízení vozu.

Důležitým bodem bylo zavedení automatické převodovky (AT), která umožňovala automatickou volbu a řazení rychlostních stupňů bez aktivní účasti řidiče. Je důležité poznamenat, že hydromechanická automatická převodovka nenahradila tradiční mechaniku z několika důvodů. Manuální převodovky (MT) se nadále vyvíjely a zdokonalovaly.

Jedním z významných počinů byla sekvenční převodovka, která se od ostatních převodovek liší tím, že umožňuje řazení nahoru a dolů pouze v určitém pořadí. Majitel vozu se sekvenční převodovkou musí řadit, aby „nahoru“ zařadil vyšší převodové stupně a „dolů“ zařadil nižší. Oproti tomu u klasické manuální převodovky může řidič řadit rychlostní stupně libovolně v závislosti na aktuální situaci. Můžete se například rozjet na druhý rychlostní stupeň a poté okamžitě přepnout na čtvrtý. U sekvenční převodovky taková svoboda volby není.

Konstrukce a princip činnosti sekvenční převodovky

Jak již bylo zmíněno, sekvenční převodovka (někdy známá jako selektivní převodovka) je v podstatě jednoduchá manuální převodovka, existují však rozdíly od konvenčních manuálních převodovek.

Za prvé, sekvenční převodovka nemá spojkový pedál, čímž se podobá klasickým automatickým převodovkám. Jeho konstrukce navíc používá čelní ozubená kola místo šroubových kol. Za proces zapínání a vypínání spojky je zodpovědná samostatná elektronická řídicí jednotka (ECU) a řazení se provádí pomocí speciálního hydraulického mechanismu.

Tyto vlastnosti umožňují velmi rychlé a plynulé řazení, což je důležité zejména u sportovních vozů, závodních vozů a podobných vozidel. Zajímavostí je, že se sekvenční převodovky najdeme nejen u sportovních aut, ale i v běžných civilních modelech.

To je způsobeno tím, že ve vysokých rychlostech auto hodně vibruje a na běžné manuální převodovce je poměrně obtížné rychle a přesně zvolit požadovaný rychlostní stupeň. Proto lze sekvenční převodovku považovat spíše za podobnou moderním „robotům“ v automobilech. Navíc klasické automatické převodovky s manuálním ovládáním (například s technologií Tiptronic) v manuálním režimu připomínají chod sekvenčních převodovek.

Výhody a nevýhody sekvenční převodovky

Podívejme se na výhody sekvenční převodovky. Především je to jeho všestrannost, umožňující řidiči volit mezi manuálním a plně automatickým režimem řazení. Díky tomu je jízda na běžných civilních vozidlech vybavených převodovkou SMG mnohem snazší.

Selektivní převodovka se navíc vyznačuje vysokou rychlostí řazení. Při elektronickém řízení dochází k řazení rychleji než u zkušeného řidiče a i v automatickém režimu se řadí rychleji než u automatických převodovek typu AT.

To zajišťuje téměř nepřetržitý přenos točivého momentu z motoru na kola, eliminuje znatelné výpadky výkonu při řazení a přispívá ke snížení spotřeby paliva.

Selektivní převodovka má také pohodlnější ovládání ve srovnání s CVT, automatickou převodovkou nebo dokonce předselektivní převodovkou se dvěma spojkami jako DSG u mnoha modelů automobilů. To je způsobeno přítomností pádel na volantu, která řidiči umožňují rychle řadit rychlostní stupně v manuálním režimu, aniž by sundal ruku z volantu.

Abychom lépe pochopili rozdíly mezi sekvenční převodovkou a jinými typy převodovek, podívejme se na několik příkladů. Například při použití automatické převodovky s funkcí Tiptronic musí řidič pro změnu převodového stupně fyzicky pohybovat voličem nahoru a dolů. V případě převodovky DSG je potřeba stisknout speciální tlačítko na voliči atd. Právě z tohoto důvodu se sekvenční převodovky obvykle montují do závodních vozů a sportovních verzí civilních vozů.

Existují však i některé nevýhody. Přestože je převodovka SMG navržena tak, aby zvládala vysoké zatížení a přenášela značný točivý moment, není vždy spolehlivá. Hlavním zdrojem problémů je hydraulický mechanismus, který se rychle opotřebovává a je často náchylný k poruchám.

V případě závodních sportovních vozů, kde je rychlost řazení prvořadá, spolehlivost často ustupuje. Jednoduše řečeno, po pár závodech mohou takové převodovky vyžadovat výměnu nebo větší opravy.

U civilních automobilů a sériových sportovních vozů je životnost sekvenční převodovky obvykle vyšší, protože její zatížení je ve srovnání se závodními vozy obvykle menší. Nesprávné používání, zejména včasné manuální řazení, však může zkrátit životnost převodovky. To může vést k poškození hydraulického pohonu spojky a dalších součástí. Je také důležité pochopit, že oprava sekvenční převodovky může být pro majitele poměrně drahá.

Proto má sekvenční převodovka SMG své výhody i nevýhody. Za prvé, vybrat si auto s takovou převodovkou pro jízdu ve městě často není nejlepší řešení. Tato převodovka se špatně hodí pro městské podmínky a dopravní zácpy, je náchylnější k opotřebení při jízdě na sněhu s prokluzem a má vyšší náklady na opravy a údržbu ve srovnání s podobnými převodovkami.

Pokud je však vaší prioritou velmi rychlé řazení a maximální komfort řazení, pak může být sekvenční převodovka optimální volbou.

Na závěr stojí za zmínku, že dnes trh nabízí modely vozů, které jsou vybaveny spolehlivými hydromechanickými automatickými převodovkami, ale mají také pádla na volantu pro manuální řazení, což řidiči poskytuje větší flexibilitu a možnost volby v závislosti na situaci.