NSU Spider: Prvním sériovým autem s rotačním motorem byl otevřený sporťák

Německý mechanik a konstruktér Felix Heinrich Wankel se narodil 13. srpna 1902 v bádenském Lahru. Původní profesí úředník v nakladatelství se zabýval již od konce 20. let minulého věku vývojem pohonné jednotky s rotačním ovládáním ventilů– nejprve pro motocykly. Jako samouk! Nápad to byl vskutku revoluční… Toto řešení si nechal patentovat v roce 1929, první takový agregát uvedl do provozu o pět let později.

Vypadal jako skvělá myšlenka, jenže Wankelovi trvalo skoro tři dekády, než ji dotáhl do použitelné podoby. Během druhé světové války se setkal v Německém výzkumném ústavu letectví s Walterem Froedem. Froede byl pro Wankela osudovým mužem, v roce 1941 totiž nastoupil k NSU coby vedoucí oddělení testování a do důchodu odcházel v roce 1975 z pozice šéfa vývoje. Hlavně se nejednalo o samouka, ale vystudovaného inženýra s doktorátem. A o dekádu později se s ním rychle dohodl na smlouvě.

Na počátku 50. let minulého věku produkovali u NSU v Neckarsulmu pouze motocykly. Wankel s Froedem tedy vyvinuli motor s rotačními ventily o objemu 250 cm³, který vycházel ze sériových modelů Lux a Max. Jenže obnovení výroby automobilů (NSU Automobil AG z Heilbronnu, která vyráběla licenční fiaty, byla jiná společnost) se plánovalo a bylo prakticky na spadnutí.

Nejbláznivější motory v dějinách: Šestnáctiválce, Wankely, šoupátka

DKM

Wankel se tudíž s vervou pustil do dalšího vývoje, firma mu prodloužila smlouvu. A výsledek? Jednotku s interním označením DKM (Drehkolbenmotor – motor s rotačními písty) už měla třícípý oválný píst, který se otáčel v kruhovém krytu, tedy vlastně bloku. Ten se ale hýbal také, byť kolem jiné osy. První funkční motor DKM 54 se rozběhl na testovací stolici 1. února 1957. Vynikal kultivovaným a opravdu hladkým chodem a vydržel fungovat 15 hodin v kuse. Ale objevil se i první typický problém: netěsnosti na vrcholu pístu.

Agregát se sice snadno dostal nad 17.000 otáček, konstrukce ale byla až příliš složitá. V Neckarsulmu však tuto ideu chtěli uvést v život a takový motor použít v sériově vyráběném automobilu. Nakonec se takové aplikace však dočkala jiná konstrukce…

Paschkeho KKM

Na druhé rotační jednotce KKM (Kreiskolbenmotor – česky „obvodový pístový motor“) 250 pracoval Hanns-Dieter Paschke. Byla podstatně jednodušší s odlišnou koncepcí. Používala pevné pouzdro, tedy stacionární blok a krouživý píst, který rotoval excentricky okolo hřídele. Poprvé se rozběhla na testovací stolici počátkem roku 1959. I když se takovému motoru dodnes říká „wankel“, není to tak úplně přesné… Novější konstrukce samotného Felixe Wankela z něj navíc vycházely.

Ve srovnání s běžnými čtyřdobými spalovacími motory má rotační agregát unikátní konstrukci pístu a kvazioválné komory. Píst je jakýsi konvexní trojúhelník. Tělo má pak složitý epitrochoidní tvar, díky němuž jsou vrcholy rotoru vždy v kontaktu se stěnou „válce.“ Tímto způsobem vznikají tři oddělené prostory, ve kterých probíhají tři různé pracovní cykly agregátu.

Motor díky rotaci pouze vyvážených hlavních části nabízí skutečně klidnější chod než běžné spalovací, potěší i menší zastavěný prostor nebo nižší hmotnost. V šedesátých letech byl mnohými považován za důležitý nový krok v automobilovém průmyslu. Nevýhody jsou obecně známé. Hlavními problémy jsou již vzpomínané utěsnění spalovacích prostorů a hlavně spotřeba. Rotační motor spotřebovává hodně paliva kvůli nízkému kompresnímu poměru a nižší tepelné účinnosti. Náročný je i na množství oleje kvůli nutnosti mazání těsnících lišt.

Prototypy

Jakožto hlavní iniciátor tohoto motoru bylo NSU také první automobilkou, která takovou jednotku uvedla do sériové produkce. Na počátku roku 1959 oznámilo, že hodlá motory stavět ve spolupráci s americkou firmou Curtiss-Wright. U německé firmy dostali na starosti tento projekt Walter Froede a Felix Wankel. V červnu 1959 byl motor KKM 250 nainstalován do zádě testovacího NSU Prinz. Nenápadný břečťanově zelený vůz nepůsobil v Neckarsulmu bůhvíjaký rozruch, jen málo zasvěcených vědělo, co se ukrývá v jeho zádi. „Prince“ totiž jinak poháněl čtyřdobý vzduchem chlazený řadový dvouválec 583 cm³. 24. listopadu bylo oficiálně oznámeno, že západoněmecký výrobce skutečně uvede během několika let automobil s rotačním agregátem do sériové produkce.

Tisková konference v Německém muzeu (Deutsches Museum) v Mnichově se konala 19. ledna 1960. Froede a Wankel zde ilustrovali odbornému publiku vlastnosti nového motoru. Tehdy také začala fáze experimentů. V zádi odvozeného oblého kupé Sport Prinz se objevila dokonalejší verze KKM 400., jak prozrazovalo číslo v názvu, o objemu 400 cm³. Poháněla i Prinzy III a 30 (Typ 40), v nich se zkoušelo dalších šest různých verzí agregátů. Na jaře téhož roku se odborní novináři účastnili jejich testování na běžných komunikacích, automobilka získala povolení, aby mohla část silnice u Neckarsulmu uzavřít. Recenze v tisku byly velmi lichotivé, ale problémy s utěsněním a nasáváním oleje přetrvávaly, postupem času se je podařilo minimalizovat, nikoli zcela odstranit.

Dále došlo ke zvýšení objemu komory až ke hranici 500 cm³. 16. března 1962 se dostal nový motor do dvou prototypů: kupé Sport Prinz a hranatého Prinzu 4 (Typ 47). Od brzkého jara toho roku se dále pracovalo nejen na samotném motoru, ale i na konečné podobě vozu. Nedostal však logicky uzavřenou karoserii… Prvním sériovým modelem, který takovou jednotku použil, byl NSU Spider. Automobil měl původně pohánět dvouválec 0,58 l z modelu Prinz. Vlastně se jednalo o „svlečený“ a modifikovaný dvoudveřový Sport Prinz, představený krátce po základním tudoru v roce 1958. V závěru sezóny 1962 dostal místo tohoto původního motoru o něco větší s objemem 598 cm³. V zádí Spideru se však natrvalo usídlilo něco docela jiného a pevnou střechu nahradila v případě dvoumístného roadsteru plátěná. Prototyp Typ 56 Spider byl hotov v létě 1963.

NSU Spider (1964)

Scaglione a Luthe

Za sexy tvary kupé Sport Prinz stál fenomenální Franco Scaglione, toho času šéfstylista ve službách studia Bertone. Audi připisuje design i Spideru samotnému Nucciovi, ale Giuseppe Bertone nebyl návrhářem, firmu vedl coby majitel a manažer. Podle všeho jsou modifikace na otevřený vůz dílem Clause Lutheho, ten nastoupil do NSU, aby vybudoval konstrukční oddělení, to pak od roku 1967 vedl. Navrhl také Prinz 4, inspiraci pro jeho tvary našel u Chevroletu. Spider se od Sport Prinzu lišil i modifikovanou přídí. Objevily se na ní čtyři podlouhlé větrací otvory lemované chromem, další dva byly umístěny pod nárazníkem. Ve spodní části čelního skla se nacházel malý přívod vzduchu.

Obě nápravy od sebe dělilo jen 2020 mm. Podvozek měl nezávislé závěsy, vpředu příčná lichoběžníková ramena a stabilizátor – toto řešení používal i Sport Prinz. ,Zadní náprava ale byla zcela nová s trojúhelníkovými rameny. O komfort se staraly vinuté pružiny a teleskopické tlumiče. Karoserie byla pochopitelně samonosná, absence pevné střechy si vyžádala náležité zpevnění. Přibyly dva prvky uspořádané diagonálně a ve tvaru písmene X, ty doplnily dva vyztužené nosníky. Také kokpit vypadal náležitě sportovně. Pod volantem se dvěma děrovanými rameny se nacházela dvojice velkých přístrojů – rychloměr a otáčkoměr.

V září 1963, těsně před začátkem mezinárodního autosalonu ve Frankfurtu se závod v Neckarsulmu na hodinu zastavil. Samotný předseda správní rady společnosti NSU Motorenwerke AG Gerd Stieler von Heydekampf odhalil zaměstnancům nový Spider. Sportovní vůz upoutal pozornost, sklidil velký potlesk a vzbudil nemalá očekávání. Záhy se stal jednou z hvězd IAA, kde jej poprvé viděla široká odborná i laická veřejnost, pochopitelně hlavně díky své revoluční pohonné jednotce.

125 kilo

O jeho pohon se staral podélně uložený jednokomorový motor KKM 502, o objemu 497,5 cm³ s jedinou zapalovací svíčkou. Při kompresi 9,3:1 dával 37 kW (50 k) v 5500 otáčkách a 72 Nm/2500 min^-1. Kapalinou chlazený agregát s karburátorem Solex 18/32 HHD a tepelným výměníkem vzduch-olej byl uložen pod podlahou na zadní nápravou. Spolupracoval s hydraulickou suchou jednokotoučovou spojkou a přímo řazenou čtyřstupňovou plně synchronizovanou převodovkou, které přenášely sílu na zadní kola. Řadicí páka se nacházela klasicky na podlaze.

Celé pohonné ústrojí včetně startéru a alternátoru vážilo pouhých 125 kg. NSU inzerovalo, že motor s krouživým pístem běží stejně tiše jako šestiválec, uvnitř neprobíhá žádný vratný pohyb a prakticky nevzniká tření, vibrace jsou extrémně nízké. Nepotřebuje ani ventily, ani vačkový hřídel a má mnohem méně pohyblivých částí, tlak v něm je přeměňován přímo na pohyb.

Wankelův rotační motor: Nepoháněl pouze Mazdy. Kde všude se objevil?

Malý roadster

Malé, jen 3580 mm dlouhé, 1520 mm široké a 1260 mm (s nataženou střechou, bez ní jen 1235 mm) nízké auto s ním zvládlo zrychlit z klidu na 100 km/h za 14,5 sekundy a jelo nejvyšší rychlostí 155 km/h. Automobilka oficiálně uváděla mnohem pesimističtější údaj 15,7 s. Jenže nedoporučovala agregát vytáčet nad 7000 obrátek, počítala s limitem 6000, který také oficiálně stanovila. Lepší hodnoty v tomto ohledu bylo dosaženo právě jeho ignorováním.

Použití kompaktnějšího rotačního agregátu umožnilo umístit nad něj prostor pro zavazadla, byť mělký. Zabíral prostě velmi málo místa. Další „kufr“ se nacházel vpředu. Byl ale rovněž malý, protože tu pro lepší rozložení hmotnosti našel místo i vodní chladič na 11,5 l a také palivová nádrž o objemu 35 litrů, používal se tehdy běžný olovnatý 91oktanový benzin. Optimistické tovární údaje hovořily o spotřebě 5,9 l při 80 km/h, 8,8 l při 120 a 8,5 ve městě. Realita byla trochu jiná: Spider jej na stovku kilometrů běžně spolykal celých 10 litrů.

Chladicí systém s nuceným oběhem byl vybaven vodním čerpadlem a termostatem. Tlakové oběžné mazání využívalo přídavné dávkovací olejové čerpadlo a ani mazivu nechyběl příslušný chladič. Elektroinstalace byla mimochodem dvanáctivoltová.

Pro dva

Otevřené sporťáčky vážily 700 kg, užitečná hmotnost 250 kg byla pro dvoučlennou posádku a nějaký ten kufřík dostačující, dva přesmetrákoví chlapi by v takovém autě určitě vyvolali spoustu pobavených úsměvů, obzvláště pak u žen…

Kola od sebe dělilo vpředu 1246 a vzadu 1227 mm, obouvala pneumatiky 5,00-12 R. Ano, stačila jen dvanáctipalcová… Technickou zajímavostí se kromě tehdy ne zela běžného hřebenového řízení staly kotoučové brzdy na přední nápravě. U takhle malého auta věc v šedesátých letech nevídaná, jenomže motor měl oproti klasickým spalovacím jednotkám stejného zdvihového objemu dvoj- až trojnásobný výkon… Kupříkladu Sport Prinz poskytoval ze svých dvouválcových šestistovek vždy 30 koní (22 kW). Spider se od něj lišil i na zádi. Nepotřeboval stoupající víko kapoty motoru ani žebra v ní. Identická byla koncová světla a nárazník. Na zadní nápravě stačily bubny, brzda parkovací působila také dozadu.

NSU Spider (1964)

Rok čekání

K zákazníkům to ale Spideru trvalo rok, sériová produkce byla spuštěna 29. září 1964 a záhy se začala auta i prodávat. Zákazníci nejdříve vybírali pouze ze dvou barev: liliové bílé a červené Alfa. Auto stálo 8.500 západoněmeckých marek. Vedle plátěné stahovací střechy byl k dispozici i hardtop. Odbyt však stagnoval, o žádný obchodní trhák nešlo, i když NSU ani nepočítalo s velkými objemy prodeje. Jenže očekávaným 3-5 tisícům vozů ročně se nepřiblížilo ani náhodou. Do konce roku 1964 vzniklo pouhých 152 kusů, v sezóně 1965 923 a 1966 jen 581 aut.

Výkon motoru se u pozdějších modelů zvedl na 40 kW (54 k) v 6000 otáčkách a točivý moment na 79 Nm v 3500 min^-1. Stačil jim menší chladič s náplní na 9,5 l vody. V roce 1966 základní cena spadla na 7 tisíc marek, tedy o skoro 18 procent. Ale ani to nepomohlo. Do července 1967 bylo tak vyrobeno pouze 2.375 kusů, alespoň tuto cifru v současnosti uvádí samotná automobilka Audi. V posledním (půl)roce produkce opustilo továrnu 719 vozů. Některé zdroje uvádějí 2.383 exemplářů. Jak vidno z dostupných statistik, nejsou do nich zahrnuty předprodukční kusy z roku 1963, takže toto číslo je přesnější. Dnes jsou každopádně elegáni díky své vzácnosti ceněnou klasikou

U NSU tenkrát jasně ukázali, že taková technika v praxi opravdu funguje – a coby reklama posloužil Spider dokonale. Mimochodem – říká se mu také Wankel Spider, popřípadě opačně Spider Wankel. Což je vlastně také v pořádku, protože automobilka používala v oficiálních propagačních materiálech emblém se siluetou krouživého pístu a nápisy „NSU“ a menším „WANKEL“ uvnitř.

Rolls-Royce a Wankel: I luxusní anglická značka měla rotační motor. Na naftu…

Okruhy, soutěže a vrchy

V roce 1966 se Al Auger z Richmondu v Kalifornii stal prvním člověkem, který vytáhl auto s rotačním agregátem na závodní okruhy. Spider zůstal prakticky sériový, řády Sports Car Club of America (SCCA) předepisovaly pouze povinný ochranný rám. Neexistovaly žádné regule, do jaké třídy takové auto zařadit, chyběly technické informace. Auger tedy závodil v kategorii H Modified proti vysoce upraveným čistě závodním vozům do 850 cm³. I když soupeři byli vesměs lehčí a výkonnější, přesto jezdci patřilo v kalifornském silničním šampionátu v sezónách 1966 a 1967 vždy druhé místo, samozřejmě v oné třídě. V USA se NSU Spider oficiálně prodával, základ stál 2.979 dolarů, což nebylo málo. Díky Chuo Automobile and Safety Vehicle se dostal až do Japonska.

Spidery ale závodily i v Evropě. Tam ochranné rámy nepotřebovaly a samotná automobilka přichystala výkonnější verzi s 48 kW (65 k). Prodalo se jich podle všeho deset. S jedním z nich se stal v roce 1966 Karl-Heinz Panowitz absolutním mistrem SRN v rallye. Tehdejší soutěže západoněmeckého šampionátu byly ale zaměřeny spíše na orientaci a spolehlivost než na výkon motoru a rychlost. Klasické erzety ještě nechyběly. Siegfried Spiess zase vybojoval domácí titul v roce 1968 v disciplíně, ve které o rychlost a co nejlepší čas šlo: v závodech do vrchu. Také absolutně. Doba vrchařských speciálů, placek a formulí měla teprve přijít…

Licence

Automobilka NSU tedy umožnila použít jednotku KKM ostatním výrobcům, které zaujaly její výhody. . O její další rozvoj se díky licenci snažily mimo jiné Alfa Romeo, Citroën, Daimler-Benz, AMC, General Motors, Ford, Porsche, Nissan nebo Toyota. Rolls-Royce pak dokonce v šedesátých letech postavil prototyp dvourotorového vznětového wankelu. Objevil se i v jedné stopě: Yamaha, Hercules, Suzuki, Van Veen, na přelomu 80. a 90. let s ním sklízel hlavně závodní úspěchy Norton.

Zdaleka nejdéle se jeho vývoji věnovala japonská Mazda, tehdy ještě Toyo Kogyo. Poháněl všechno možné včetně prvního prototypu Cosmo z Tokia 1964, ale hlavně tři generace sportovního kupé RX-7 a následně RX-8. V červnu 1991 vyhrál sportovní prototyp 787B čtyřiadvacetihodinovku v Le Mans. Hlavní propagátor rotačního agregátu sice vytrval dlouho, avšak v roce 2012 výrobu RX-8 definitivně ukončil…

Historie Audi: Příběh čtyř kruhů od Horchu přes Mercedes k VW

Současnost

Současné vynucené prosazování elektromobilů těmto motorům nepřeje, mohou sloužit ale coby záložní zdroj, který dobíjí baterie a prodlužuje celkový dojezd. Tuto myšlenku předvedlo Audi u prototypu A1 e-tron v Ženevě 2010. K životu ji ale přivedla opět Mazda, plug-in hybridní varianta crossoveru MX-30 se zkratkou R-EV měla premiéru v lednu 2023 a dá se koupit i u nás. Stojí stejně jako elektrická verze: 949 tisíc korun, přitom je v praxi o dost použitelnější, dojede mnohem dál.

Je všeobecně známo, že rotační motory poháněly také Lady Samara a kombi 2104, hlavně v policejních verzích. Jenže v Togliatti v osmdesátých letech motor od Mazdy (s)prostě obšlehli, inu, Rusové… S placením licence se jaksi neobtěžovali, ta navíc nepatří Japoncům.

Ro 80

NSU vyrábělo od října 1967 do dubna 1977 technicky vyspělý a půvabný sedan Ro 80, evropský Vůz roku 1968, který ovšem proslul spíše negativně – svou katastrofální nespolehlivostí. Na vině byl hlavně dvourotorový agregát. NSU na výrobu motorů použilo materiály, které nevydržely namáhání. Licenční byznys sice přinášel zisky, výrobce však nezachránil, záruční opravy hlavně zmíněných těsnění agregátů stály obří peníze. Vzhledem k tomu, že finančně vyčerpanou automobilku převzal v roce 1969 Volkswagen, stal se Ro 80 posledním nositelem této značky vůbec. Za dekádu vzniklo jen 37.406 vozů. Jméno přežívalo dál, ale z Audi NSU Auto Union AG se v polovině 80. let minulého věku stala Audi AG. Jenže zároveň byla vytvořena společnost NSU GmbH, ta dodnes spravuje patenty a práva na unikátní rotační motory. Felix Wankel zemřel 9. října 1988, dožil se tedy vysokého věku 86 let.

Zdroje: archiv auto.cz, archiv autora, Wikipedia, Mazda.cz, Autorevue.cz

Foto: archiv Audi AG, propagační materiály NSU Motorenwerke AG