Technika: Slepé uličky aneb tohle se konstruktérům nepovedlo! Díl 2.

Úvod, spící světlomety

Snaha odlišit se byla automobilkám vlastní po celou dobu jejich existence. Samozřejmě ne vždy se to povedlo. Některá řešení byla časem překonána, jiná se přestala používat, neboť se ukázala jako neefektivní či drahá. V jiných případech zasáhla legislativa a v dalších požadavky zákazníků, třeba na design či ovládání. Oblast technických přešlapů je široká od komponentů podvozku, přes výbavu a výstroj kabiny, až po příslušenství pohonných jednotek či dokonce jejich samotnou koncepci.

Spící světlomety – atraktivní a zároveň nezbytné

Když jsem byl malý, říkal jsem spícím světlometům vyklápěcí. Představovaly pro mě něco naprosto magického. Žil jsem v iluzi, že každé auto, které toto má, je rychlé, sportovní a výjimečné. Postupem času jsem zjistil, že portfolio vozů se spícími světlomety je až překvapivě široké. Psala se 90. léta.

Spící světlomety se v automobilech začaly poprvé objevovat začátkem 60. let. Příkladem může být třeba Corvette druhé generace (Sting ray). K jejich plnému nasazení došlo o dekádu později. V té době snad nebylo sportovní auto, které by tento typ osvětlení nepoužívalo.

Proč se vlastně tato složitá koncepce tolik ujala? Důvody byly ryze technologické. Sportovní auta té doby se již vyznačovala velice nízkou a zároveň plochou přídí. Smyslem bylo dosáhnout co možná nejnižšího součinitele odporu vzduchu.. A dále šlo o design. Nízká příď umožnila navrhnout karoserii tak, aby měla výrazně klínovitý profil. To je žádoucí také z pohledu jízdní stability ve vysokých rychlostech. Že sportovní auta té doby běžně překračovala rychlost 200 km/h nepochybně víte. Mnohá ale byla ještě citelně rychlejší. Třeba Lamborghini Miura či Ferrari 365 GTB/4 Daytona dosahovaly rychlosti hodně přes 280 km/h. V 60. letech! Jasně, šlo o nejrychlejší automobily své doby. Nicméně i zmíněná Corvetta byla rychlá. Zejména pokud pod její dlouhou kapotou trůnil velký osmiválec „big block“ o objemu sedm litrů.

Tehdejší technologie však nedokázala navrhnout dostatečně účinné světlomety, které by byly zároveň kompatibilní s nízkou a plochou přídí vozidla. Aby byla vozovka osvětlovaná, musel na ni světelný kužel směřovat co možná nejpříměji. A to s klasickou parabolou, byť třeba zdvojenou, prostě nešlo - pokud bychom takto provedený světlomet umístili naležato do kapoty. Svítilny v nárazníku, tedy vlastně v masce chladiče, byly u takových aut zase příliš nízko, takže neodpovídaly legislativním požadavkům na hlavní osvětlení.

V průběhu 90 let došlo k ústupu spících světlometů. Důvodem byl pokrok v osvětlovací technice. Začaly se používat jednak elipsoidní světlomety, později takzvané projektory, tedy lampy s čočkou, a samozřejmě reflektory s konvexně-konkávní odrazovou plochou, jejíž tvar je poměrně složité navrhnout. A konečně se objevily i světlomety, u nichž klasickou halogenovou žárovku nahradila xenonová výbojka. Její světelný tok je zhruba dva a půl krát větší, než jaký nabízí žárovka H4.

Za druhého zabijáka spících světlometů lze považovat složitost jejich mechanismu. K vyklápění se využíval krokový elektromotor, nebo podtlakové ovládání. První řešení je asi spolehlivější. V obou případech bylo možné světlomety vyklopit ručně otáčením zvedacího šroubu v jejich mechanismu (majitelé původní Mazdy MX-5 či vozů Porsche Transaxle jistě znají).

Posledním hřebíčkem do rakve spících světlometů byly požadavky na bezpečnost chodců. Plochá hladká příď je vůči nim relativně šetrná. Pokud by ovšem hlavou narazili na hranu výklopných svítilen, byly by následky fatální.

Dnes život majitelům těchto aut komplikuje také požadavek na denní svícení. Pokud nemají na autě přídavné LED svítilny (dejte si ale na nějakou klasiku nebo youngtimera takový doplněk…), tak vlastně musí jezdit s vyklopenými světlomety pořád.

V minulosti se objevilo několik systémů spících světlometů. U některých aut se pouze vyklopí o několik desítek stupňů. Příkladem může být Ferrari 348, 355 či Testarossa, BMW řady 8 E31, Mazda MX-5 NA, Toyota MR2 Mk1 a MK2 a další. U jiných automobilů se světlomety při vyklápění protočí. Ve spícím stavu tak jejich paraboly míří dozadu a navíc jsou otočené. Tímto proslula Corvette C4 z let 1983 až 1996. Jistě si vzpomenete na americké filmy z té doby, kde je Corvetta občas vidět. V obou případech nejsou paraboly světlometů v neaktivním stavu vidět. Pouze jejich domeček z plechu či plastu, který úhledně navazuje na povrch přední kapoty.

Odlišným typem jsou svítilny, které se z ploché přídě, respektive kapoty, vyklopí vpřed. A to tak, že se zvedne jejich zadní hrana. Jejich paraboly jsou i ve „spícím“ stavu normálně viditelné. Typickým nositelem tohoto řešení jsou Porsche 928 a 968. Byla to krásná doba. Co říkáte?

Nekonvenční ventilové rozvody

Nekonvenční ventilové rozvody spalovacích motorů

Desmodromický rozvod – nucené zavírání ventilů

Desmodromický rozvod je ojedinělým řešením ovládání ventilů spalovacích motorů. Dodnes jej používá pouze Ducati, italský výrobce špičkových motocyklů. Poprvé jej uvedl do sériové výroby už v roce 1968 ve stroji Mark3 Desmo 250/350. Je to právě označení „desmo“, které ukazuje na použití desmodromického rozvodu.

Principem desmodromického rozvodu je fakt, že vačka na vačkovém hřídeli v tomto případě ventil pouze neotvírá, nýbrž i zavírá. U konvenčního rozvodu jsou ventily zavírány pružinami. Popisovaný rozvod se někdy označuje jako rozvod s nuceným zavíráním ventilů. To však není příliš přesné, neboť pod výrazem „nucený“ si můžeme představit i řešení s pružinou.

Desmodromický rozvod se používá téměř výhradně u koncepce s vačkovým hřídelem v hlavě válců, a to jak OHC, tak i DOHC. Aby to celé fungovalo, potřebuje mít každý ventil dvě vačky. Nikoliv pouze jednu jako u běžného rozvodu, u něhož jsou ventily zavírány silou pružiny. Jedna vačka je otevírací, druhá zavírací. Otevírací vačka ovládá ventil přes vahadlo (horní) a hrníčkovou podložku nasazenou na jeho dříku. Zavírání se děje přes druhou vačku, které opět přísluší vahadlo (spodní). To pak tlačí na kroužek, tvořící vlastně objímku ventilového dříku.

Jen vačka ovšem ventil zcela dovřít nedokáže, a to kvůli tepelné roztažnosti materiálu, později opotřebení dílů rozvodu. Musí zde být ještě pomocná vlásenková pružina upevněná (doslova namotaná) na držáku zavíracího vahadla ve tvaru hřídele.

Hlavní předností tohoto typu rozvodu je vyšší kompatibilita s vysokými otáčkami motoru. Ventilové pružiny totiž při extrémně vysokých otáčkách motoru již mají problémy ventily zavírat tak, aby nedocházelo k nežádoucím výkyvům v časování rozvodového mechanismu. Navíc pohyb při zavírání ventilu vačkou je rovnoměrnější. Další výhodou je lepší plnění válců a nižší ztráty v porovnání s pružinovými rozvody. To platí i pro normální otáčky.

Nevýhodou je složitost rozvodu a cena. Také nároky na přesnost vyrábění jednotlivých komponentů mechanismu jsou vyšší. A co teprve servisní náročnost! Ventilová vůle se zde vymezuje mechanicky a je vlastně dvojí - otevírací a zavírací. Při seřizování se mění podložky i kroužky (objímky) ventilů. A to přijde hodně draho.

Rozvod CIH – nemá jen Opel

CIH je akronym slov Camshaft In Head, což volně přeloženo ukazuje na vačkový hřídel v hlavě válců. Tedy stejně jako u rozvodu OHC. Čím se vlastně odlišují? Zatímco u rozvodu OHC je vačkový hřídel veden nad ventily a tedy na ně působí shora, u CIH je uložen v hlavě vedle nich. Ventily jsou tak ovládány přes vahadla a krátké tyčky. Jde tedy o něco podobného jako u rozvodu OHV, jen tyčky jsou výrazně zkrácené. V motoru Opel CIH se namísto tyček používala rovnou zdvihátka s hydraulickým vymezováním ventilové vůle.

Stejný systém rozvodu používaly motory Ford CVH (Compound Valve angle Hemispherical combustion chamber). Jak je z názvu zřejmé, tyto agregáty, poprvé představené v roce 1980 v modelu Escort Mk3 (první s předním pohonem), se vyznačovaly půlkulovitými spalovacími prostory. Naopak motory Opel s rozvodem CIH mají klínový spalovací prostor. Také Ford využíval této koncepce k nasazení hydraulického vymezování ventilové vůle, vůbec poprvé použité u této značky v Evropě.

Je to právě snadná zástavba hydraulického vymezování vůle ventilů, která je jednou z předností motorů s rozvodem

CIH. Výhodou je rovněž nižší stavební výška motoru. Možná i proto je používala firma BMW u motocyklových motorů s protiběžnými písty. Tady se tento rozvod označoval HC (High-mounted Camshaft). Nevýhodou jsou větší setrvačné hmoty v porovnání s OHC, byť přirozeně menší než u rozvodu OHV. Dnes se rozvod CIH už nepoužívá.

Mechanicko-hydraulické ovládání ventilů – nekonečně variací časování rozvodu

Kromě mechanického ovládání ventilů se v nedávné době objevilo na trhu také mechanicko-hydraulické. Obchodně je známé jako MultiAir, přičemž pod jeho vývojem je podepsaná firma Fiat. Obecně se tento systém nazývá VVA (Variable Valve Actuation). Z hlediska funkčnosti se jedná jednoznačně o nejvyspělejší systém ovládání ventilů. Nabízí totiž zároveň hned několik nezbytných prvků dohromady. MultiAir nejenže ovládá ventily tlakem hydraulické kapaliny (pro každý válec zvlášť), nýbrž umožňuje zároveň měnit časování rozvodu, a to v teoreticky nekonečném množství variací. Poslední perličkou je zakomponovaná regulace výkonu plynule proměnným zdvihem ventilů. Tím je plně suplovaná funkce škrticí klapky. To sice umějí i jiné systémy (BMW/PSA Valvetronic, Toyota Valvematic, Nissan/Infiniti VVL-i), nicméně ty na to potřebují přídavné excentrické mechanismy s ovládacím krokovým motorkem. To MultiAir nic takového mít nemusí, neboť tlak kapaliny, vhodně škrcený solenoidem, plně dostačuje. MultiAir také vystačí pouze s jediným vačkovým hřídelem, který klasicky přes vačky ovládání výfukové ventily a zároveň generuje tlak oleje v systému ovládání ventilů.

Ačkoliv má systém VVA (MultiAir) z pohledu konstrukce motorů jen samé přednosti (třeba snížení spotřeby paliva o 10 až 15 procent), k jeho většímu rozšíření dosud nedošlo. Zda je na vině patent Fiatu nebo jen nezájem ze strany jiných výrobců automobilů, je otázkou. Přitom zkušenosti zatím ukazují, že MultiAir je rovněž docela spolehlivý.

Nekonvenční koncepty karoserie

Nekonvenční koncepty karoserie vozidla

Posuvné dveře – usnadňují nástup do vozu v omezeném prostoru

Posuvné dveře nejsou samozřejmě vyhynulou koncepcí. Používají se běžně na velkých MPV coby druhý boční pár. Něco jiného to je, pokud jsou použity jako jediný nástupní systém do vozidla. Taková auta byla v minulosti pouze dvě. O jednom, rozšířenějším jsme nedávno psali v rubrice ojetiny. Jde o Peugeot 1007. Že byl neúspěšný, víte už z našeho článku.

Dveře se však nemusejí posouvat pouze do strany, tedy v horizontální úrovni, nýbrž i dolů, tudíž vertikálně. Možná si vzpomínáte na roadster BMW Z1. Ten debutoval coby prototyp v roce 1986. O dva roky později byla zahájena malosériová výroba. Na konci produkce v roce 1991 se číslo s počty vyrobených kusů zastavilo na zhruba osmi tisících.

U Z1 se dveře zasouvají do nezvykle vysokých prahů. Ty tak vlastně tvoří z poloviny bok vozu. Druhou půlku představuji právě dveře. Z1 je zajímavá celou řadou řešení. Dodnes jde o úžasné auto! Měl jsem to štěstí, že jsem Z1 krátce řídil a samozřejmě jsem si vyzkoušel i jízdu s otevřenými dveřmi. A to bylo opravdu zvláštní… Hlavně ve vyšších rychlostech!

Dveře fungovaly následovně – když vezmete za kliku, ať už vnitřní nebo vnější, nejprve sjelo jejich elektricky ovládané okno a pak i dveře. Při zavírání to bylo opačně. Byl zde navíc i systém nouzového otevírání, kdyby servomotor selhal. Celý systém byl ale drahý, navíc dveře citelně zvyšovaly hmotnost vozu (Z1 vážila asi 1250 kg). A to byly vnější rozměry podobné Mazdě MX-5 ze stejné doby. Z1 tak byla metráčkem mezi roadstery. A to by platilo i dnes. Možná i proto byly největší slabinou vozu jízdní výkony.

Karoserie využívající plasty – opravdu vám nezrezne?

Karoserie osobních automobilů se dnes vyrábějí z různých druhů oceli. Někteří výrobci používají také hliník (Audi, Jaguar/Land Rover), v minulosti se objevila také kombinace těchto materiálů (BMW řady 5 E60/E61).

Kdysi ale výrobci aut zkoušeli i jiné cesty. Třeba karoserii tvořenou ocelovým příhradovým rámem, na nějž se montovaly krycí panely vyrobené z různých plastů. Takto byl koncipován i populární Trabant, jehož panely z Duroplastu dělnicí při výrobě upevňovali na rám zvaný vlaštovka. Šlo vlastně o docela náročné technologické řešení, v případě Trabantu ale šlo o z nouze ctnost.

Trochu jinak tomu bylo na západě. Tady měli s takovou konstrukcí karoserie asi největší zkušenosti ve Francii a také v Americe. Hned dvě firmy vyráběly v zemi Galského kohouta sportovní vozy, využívající tuto koncepci. Šlo o značku Alpine (později Renault Alpine) a dále o společnost Matra (později Matra-Simca, případně Talbot-Matra). V USA je takto již léta koncipovaná již zmíněná Corvette, vyráběná dnes v sedmé generaci. A abychom byli úplní, i karoserie již vzpomínaného roadsteru BMW Z1 je takto zhotovena.

Touto koncepcí karoserie však proslul také Renault Espace první až třetí generace. V roce 1984 šlo o první evropské MPV. Pouze americký Chrysler Voyager či japonské vozy Nissan Prairie a Mitsubishi Space Wagon jej předběhly ve světovém prvenství. Espace je původně dílem již zmíněné Matry. Ta svůj bezesporu revoluční počin nejprve představila koncernu PSA. A jelikož ten jej odmítl jako neperspektivní, byl dalším na řadě Renault. Jeho vedení projevilo větší míru prozíravosti než rivalové z PSA. Byla to právě Matra, která měla bohaté zkušenosti s tou koncepcí karoserie. Espace tak vznikal v závodě v Romorantinu, kde se před tím vyráběly Matry Rancho a samozřejmě úžasné kupé Talbot Matra Murena. Základem byl ocelový prostorový svařenec, který byl vlastně kostrou karoserie. Po svaření následovalo jeho důkladné žárové zinkování, což byla technologická novinka v roce 1980 v souvislosti s příchodem Mureny. Díky tomu měl tento vůz bezkonkurenční ochranu proti korozi. Na kostru se pak „oblékaly“ panely karoserie z laminátu. Mechanické skupiny dodával Renault.

Šlo však o velmi nákladné řešení. Možná i proto už Espace čtvrté generace tuto koncepci nevyužíval a dal přednost klasické samonosné karoserii. A páté, tedy současné vydání vozu, už není ani MPV v pravém slova smyslu.

Brzdy u diferenciálu místo v kolech – to auto nemá brzdy?

Brzdy, ať už kotoučové nebo bubnové, jsou běžně umístěné v kolech. Přesněji na kolovém náboji. V minulosti tomu ale tak ne vždy bylo. Brzdy jsou totiž poměrně hmotné. Jejich umístění v kolech tak s sebou nese zvýšenou neodpruženou hmotnost. Ve snaze s tím bojovat, umístily některé značky u svých vybraných modelů brzdy mnohem blíže ke středu vozidla. Obvykle mezi výstupní kloubové (hnací) hřídele a samotný diferenciál. Takto to mají vyřešeno starší vozy Alfa Romeo s koncepcí Transaxle, kupříkladu Nuova Giulietta (Mk2), slavná Alfa 75 i málo známá Alfa 90 a samozřejmě kupé Alfetta GTV. Dále vozy Aston Martin Virage, V8 a Vantage z 80 až 90. let. U všech vyjmenovaných vozů jsou takto koncipovány brzdy zadní nápravy.

Naši motoristé se s tímto řešením mohli setkat už v dobách totality u rumunského vozu Oltcit Club. Vzpomínáte? Na rozdíl od Alfy Romeo a Astonů Martin měl ale Oltcit takto řešené brzdy přední nápravy. Dokonce byly vzduchem chlazené a jejich kotouče byly dost velké. Sotva by se tak vešly do malinkých 13palcových kol Oltcitu. To byla další výhoda tohoto řešení. Průměr kotoučů nebyl limitován prostorem uvnitř kol. Právě velikost brzd je jedním z důvodů, proč mají moderní auta tak velká kola.

Pokud jste ale někdy na Oltcitu stáli před úkolem jen vyměnit brzdové destičky, tak jste asi popsané řešení proklínali. A co teprve kotouče! K jejich demontáži jste museli z diferenciálu vytáhnout poloosy. Oltcit měl kotoučové brzdy i na zadní nápravě, tady již v kolech. Dalo by se očekávat, že musel skvěle brzdit. Asi ano, ale znamenalo to stát na prostředním pedálu jak na rýči při kultivaci záhonu po měsíčním suchu a vedru. Vůz totiž neměl podtlakový posilovač brzd…