Slepé uličky vývoje aneb tohle se konstruktérům nepovedlo! (3.díl)

Manuální převodovka se samočinnou/polosamočinnou spojkou

Ve třetím vydání se zaměříme na motory s lichým počtem ventilů, manuální převodovky se samočinnou, případně polosamočinnou spojkou a dále na neobvyklá řešení související s karoseriemi vozidel. A také na koncepci coupé-cabrio, tedy vozy s pevnou stahovací střechou, která je, zdá se, už překonaná.

Manuální převodovka se samočinnou/polosamočinnou spojkou

Před nástupem dvouspojkových převodovek, automatizovaných manuálních skříní či variátorů zkoušeli automobilový výrobci ledacos, aby usnadnili obsluze vozidla práci. Vznikly konstrukce převodovek s klasickou řadicí pákou a tedy schématem řazení „H“, avšak bez spojkového pedálu.

Poloautomatickou spojku znají naši motoristé už z dob dávno před listopadem 1989. Východoněmecký Trabant nabízel kromě klasického převodového systému také verzi převodovky se spojkou Hycomat. Nejen ve své době šlo o poměrně sofistikované zařízení. Spojka byla ovládána tlakem hydraulické kapaliny. Ten generovalo čerpadlo hnané od klikového hřídele, který byl stejný jako u běžných verzí (s výjimkou přidaného „kolíčku“ v dutině kliky). Právě přes něj motor poháněl čerpadlo ovládání spojky, a to skrz dutý hřídel převodovky, neboť čerpadlo se nacházelo až za ní. Takto vybavený Trabant měl označení 601-H, přičemž celý systém byl primárně navržen pro moped Babeta a zamýšlen pro invalidní motoristy. I vozy se spojkou Hycomat však měly spojkový pedál, pouze jiného tvaru. Pokud systém pracoval správně, byl pedál trvale u podlahy vozidla, tedy sešlápnutý. V případě selhání systému bylo možné spojku vypínat normálně pedálem.

Čistě dvou-pedálové ovládání manuální převodovky přinesli rovněž Němci, avšak ti z druhé strany železné opony. Jde o zařízení WSK (Wandler Schaltkupplung). Jedná se o produkt známé firmy Fichtel-Sachs, přičemž v samotném označení systému se přímo ukrývá hlavní konstrukční znak. Tím je použití třecí spojky a hydrodynamického měniče, běžně používaného u samočinných planetových převodovek. K ovládání spojky se tady využíval tlakový spád mezi podtlakem vytvářeným motorem a atmosférickým tlakem. Pokyn k rozepnutí spojky dával elektrický kontakt na řadicí páce.

V 90. letech pak narazíme hned na dva systémy se samočinnou spojkou. Jednak Renault Easytronic, známý z Twinga Easy, a také Saab Sensonic, používaný na druhé generaci řady 900.

Renault Easytronic pracoval na elektrohydraulické bázi. Snímač na řadicí páce dal pokyn elektrickému čerpadlu hydrauliky. Samotná lamela spojky byla ovládána klasicky hydraulicky jako u manuálních převodovek a to přes proporcionální ventily, které řídily velikost tlaku kapaliny přiváděné do pracovního válce spojky. Současně tady byl snímač polohy pístu pracovního válce, jenž byl v roli zpětného signálu řídicí jednotce systému.

Saab Sensonic pracoval poněkud odlišně. I v tomto případě byla jednokotoučová suchá spojka, respektive její lamela, ovládána hydraulicky. Tlak kapaliny generoval elektromotor, jenž otáčel vačkou, a ta pohybovala pístem ovládacího válce. V něm generovaný tlak kapaliny přímo ovládal píst pracovního válce spojky. Sensonic měl i vlastní 32bitovou řídicí jednotku, která se nacházela ve společném tělese s akčním členem (tedy elektromotorem s vačkou). Jednou ze vstupních hodnot byla rovněž teplota spojky.

Technika: Slepé uličky aneb tohle se konstruktérům nepovedlo!

Saab s Renault ale nebyli jediní, kdo podobné řešení v 90. letech nabízel. Také VW Golf Ecomatic se chlubil kromě systémem stop-start také samočinným ovládáním spojky. Asi nejpokrokovější bylo zařízení EKM (Elektronisches Kuplungs-Management) od specializované firmy LuK (Lamellen und Kuplungsbau). Také systém EKM pracoval na elektrohydraulickém principu ovládání spojky.

Dnes se tyto systémy ve spojení s manuální převodovkou nepoužívají. V 90. letech se však zdály docela nadějné. Sami výrobci uváděli jako přednosti zejména „blbuvzdornost“ při řízení vozidla. Třeba nebylo možné spustit motor, pokud řidič nevyřadil do neutrálu. Také pokud řidič chybně zařadil, třeba z trojky by místo čtyřky dal dvojku, dokázalo samočinné ovládání spojky maximálně vyhladit vzniklý ráz, který dost namáhá rozvody motoru. V extrému může dojít i k jeho selhání. Firma LuK v souvislosti s EKM uváděla další přednosti. Třeba řazení, při němž není nutné ubírat plyn či fakt, že motor nemůže chybným rozjezdem zhasnout.

A nedostatky? Zejména složitost systému ovládání spojky. Dnes toto existuje výhradně ve spojení s automatizovanými manuálními převodovkami a faktem je, že i při stavu současné techniky, kdy se běžně používají datové sběrnice, či multiplexní elektrické rozvody, máme k řazení těchto převodovek neustálé výhrady.

Motory s úzkým rozevřením řad válců

Motory s úzkým rozevřením řad válců

Vidlicový motor s úzkým rozevřením řad válců býval ještě nedávno nabízen ve vozech koncernu Volkswagen, jmenovitě coby 3.6 FSI. Dobře jej znají naši dálniční policisté, kteří sedlali nejprve Passat R36 s tímto agregátem a pak také Škodu Superb, dnes už minulé generace. V současném Superbu, jakož i Passatu B8, již šestiválec nenajdete. Ač v označení těchto šestiválcových aut najdete spojení „V6“, ve skutečnosti se jedná o motor VR6. Klasické vidlicové šestiválce jsou o koncernu VW doménou Audi, případně Porsche. Jejich použití bylo a je vždy jen pro podélnou zástavbu ve vozidle.

Pod označením VR se ukrývá německá zkratka pro vidlicový motor „V“ a také pro řadový - „R“ jako Reihe. Motor VR6 uvedl Volkswagen poprvé v roce 1991, avšak prototypy tohoto motoru existovaly již na začátku 80. let, jak jsem se mohl sám přesvědčit v depozitu firmy Volkswagen ve Wolfsburgu. Právě tady mi kdysi lidé, co se o depozit starají, otevřeli kapotu nenápadné Jetty Mk1 se slovy, že „tohle je naše první v praxi využitelná véeršestka“.

Ač motory VR spojujeme primárně s Volkswagenem, jejich průkopníkem je italská Lancia (ostatně jako řady jiných věcí). Ta motory označené V4 případně V6 nabízela už od roku 1922, a to až do konce 50. let v modelech Artena, Augusta, Aprilia či Fulvia.

Motory VR jsou charakteristické nezvykle širokým pravidelně tvarovaným blokem válců, který si vystačí jen s jednou hlavou. U vidlicových konstrukcí či řešení s protilehlými písty jsou potřeba hlavy dvě. Válce jsou tady proti sobě umístěny s přesazením, tedy vlastně „cik-cak“. Hlava využívá dva vačkové hřídele, tedy každá řada válců má vlastní. Někdy se uvádí označení rozvodu 2xOHC, což je v tomto případě mírně zavádějící. Druhou charakteristikou je fakt, že roviny osy souměrnosti válců se protínají pod osou klikového hřídele. U Lancie býval úhel rozevření řad válců mezi 10 a 20 stupni. U původní VR6 od VW je úhel rozevření řad válců 15 stupňů. Objem těchto motorů činil 2,8, 2,9 a 3,2 litru. Později vznikla ubráním jednoho válce podivná odvozenina VR5 o objemu 2,3 litru. Druhá generace VR6 využívala přímé vstřikování benzínu. Úhel rozevření řad válců byl v tomto případě snížen na 10,6 stupňů. Objemy jsou 3,2 a 3,6 litru, vždy FSI.

Předností motorů VR je nižší náročnost na součástky (jedna hlava) a tedy jde o výrobně levnější motor než odpovídající vidlicový. Druhým kladem jsou zástavbové rozměry. Ty byly také hlavním důvodem, proč VW v 80. letech tuto koncepci oprášil. Potřeboval totiž šestiválec, který se vejde pod kapotu kompaktních modelů. A k tomuto účelu byla VR6 více než vhodná.

Nevýhodou motorů VR je obtížně řešitelné chlazení hlavy, která má prostě příliš málo prostoru na chladicí kanály. Také nedovoluje použití pokročilejších konstrukčních řešení, třeba proměnného časování či zdvihu ventilů. Opět z prostorových důvodů. Druhým negativem je méně robustní blok, jehož stěny jsou dost tenké. A třetím je jízdní projev. Dle mnohých tak VR6 nedosahuje kvalit konkurenčních řadových či vidlicových šestiválců. Měl jsem tu čest řídit slavné Corrado VR6 z roku 1994 ve výborném originálním stavu a že by nějak zvlášť jelo, to mi rozhodně nepřišlo. Hlavně do 4.000 otáček. Ve vyšších otáčkách se ale dynamika zlepšila.

Motory VR se v praxi moc nerozšířily a asi už tomu tak zůstane. Jiné automobilky kromě Lancie a VW tyto agregáty nikdy nevyráběly.

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

Motory s lichým počtem ventilů

Motory s lichým počtem ventilů

Aby mohl spalovací motor pracovat, potřebuje mít minimálně dva ventily na každý válec. Sací a výfukový. Dnes jsou obvyklé čtyři ventily na válec. V minulosti však automobilky zkoušeli i lichý počet ventilů. V případě tříventilového rozvodu se používaly dva sací a jeden výfukový ventil, u pětiventilového rozvodu pak tři sací a dva výfukové ventily.

Smyslem této koncepce bylo dostat do motoru více směsi. Více ventilů tak nabízí výhody v podobě zlepšeného proudění směsi do válců. Obecně platí, že sací ventily jsou tak o 10 až 20 procent větší než výfukové (mají větší průměr talíře). Důvod je ten, že výfukové plyny spalovací prostor opouštějí pod tlakem. Palivová směs se oproti tomu nasává.

Jednou z výhod většího počtu sacích ventilů může být i snaha zlepšit plnění válců. Tři jsou více než dva, takže v případě pětiventilového rozvodu je výsledný průřez sacích ventilů logicky větší než při použití pouze dvojice ventilů.

Jiným důvodem může být použití dvou svíček na válec. V tomto případě je tří ventilová konstrukce velice výhodná, jak ostatně dokazuje motor Mercedes-Benz M113. Pravdou je, že Alfa Romeo dokázala nasadit dvě svíčky na válec i se čtyřmi ventily, avšak tady už je prostor opravdu omezený. Tříventilová konstrukce je navíc ekonomicky výhodnější než čtyřventilová. Naopak pět ventilů je samozřejmě dražší špás.

Tři ventily na válec používaly v minulosti kromě Mercedesů také třeba motory Toyoty (Corolla 12V z konce 80. let). Naopak pět ventilů v každém válci bylo v milosti doménou koncernu VW. Kromě známé 1.8 20V a 20V Turbo najdete pět ventilů na válec rovněž u šestiválců Audi s nepřímým vstřikováním benzínu. Dalším uživatelem této technologie je osmiválec Ferrari v řadě F355 a pozdější 360 Modena.

Pět ventilů na válec vytlačil příchod přímého vstřikování benzínu. Vstřikovač je umístěn v prostoru, kde by normálně mohl být třetí sací ventil. Právě zavedení FSI znamenalo u motorů Audi V6 změnu z pěti ventilů na čtyři. Ani přímo vstřikové motory VW řady EA113 (2.0 FSI, TFSI) již pěti ventilový rozvod nepoužívají.

Nekonvenční řešení dveří karoserie

Nekonvenční řešení dveří karoserie

V průběhu let vznikly některé více či méně zdařilé zvláštnosti karoserií automobilů. Řeč není o použitých materiálech, nýbrž o konceptu z hlediska užívání vozu. Možná si vzpomenete, že na přelomu 80. a 90. Let vyrábělo BMW roadster Z1. Písmeno „Z“ znamenalo „Zukunft“, tedy budoucnost. BMW Z1 použitou technikou a technologií výroby svému jménu plně dostálo, na rozdíl od pozdějších kreací Z3. Ta byla naopak dost zpátečnická, avšak na rozdíl od Z1 veskrze dostupná a hlavně vyráběná v mnohem větších počtech, a to nikoliv v Evropě (vyjme Z3 M), ale v USA ve Spartanburgu.

BMW Z1 bylo produktem vývoje tehdy nově založené divize firmy, specializující se na nové technologie. Jediným svazujícím prvkem bylo, aby se vyvíjená technika dostala do alespoň malosériové výroby v co možná nejkratším čase. Z1 tak byla vyvinuta během tří let. Její největší zvláštnost představovala karoserie. Boční panely karoserie byly vyrobeny z plastů Xenoy, vyvinuté společností General Electric. Naopak kapota motoru či víko zavazadelníku vzniklo z materiálu GRP, což je plast vyztužený skleněným vláknem. Tedy vlastně kompozit.

Základem Z1 je prostorový rám z ocelových profilů. Dveře vozu se neotvíraly klasicky do strany, nýbrž se zasouvaly do zvýšených boků, vlastně prahů. Ty zároveň chránily posádku před následky bočního nárazu. Nejprve elektricky sjelo okno dveří a následně i dveře. Při zavírání tomu bylo naopak. Díky vysokým prahům tak byla možná jízda i s otevřenými dveřmi. Jen jste se museli připravit na pořádný průvan (sám jsem si vyzkoušel...). Byla to právě nedořešená aerodynamika vozu, na kterou si uživatelé a novináři v době premiéry stěžovali. Bylo to o to překvapivější, když víte, jakou pozornost této záležitosti tvůrci věnovali. O tom svědčí fakt, že Z1 používá namísto zadního spoileru difuzor, který je navíc zčásti tvořený tlumičem výfuku, umístěným napříč.

A zatímco BMW Z1 bylo experimentálním roadsterem, vyrobeným nakonec v počtu pouhých 8.000 exemplářů, je druhý pár dveří otevíraný proti směru jízdy považovaný některými automobilkami za mimořádně praktický. Řeč je spíše o Opelu Meriva druhé generace než o výstředním stroji Mazda RX-8 s rotačním motorem. Ještě v 50. letech se dveře otevírané proti směru jízdy normálně používaly. A nejen u nákladní legendy Praga V3S, ale i osobních auta, třeba Škody Tudor. Pak však toto na dlouhou dobu zmizelo.

Myšlenku dveří, otevírajících se proti směru jízdy, po letech oprášily v roce 2003 dva vozy. Jednak již zmíněná Mazda RX-8 a druhým takovým autem byl Rolls-Royce Phantom. Ty přední se u obou automobilů otevírají normálně tedy po směru jízdy. Naopak druhý pár bočních dveří se otevírá proti směru jízdy. U Mazdy musíte před otevřením zadních dveří otevřít nejprve ty přední. U Opelu a Rolls-Royce tato podmínka splněna není. Dnes toto nabízí i další auta, třeba BMW i3 či Rolls-Royce Wraith.

Coupe-cabrio alias CC

Coupe-cabrio alias CC: Dobrá myšlenka, slabší realizace

Kabriolety či roadstery jsou od nepaměti charakteristické stahovací plátěnou střechou. Tím plátnem byla dříve koženka, později mnohem trvanlivější a odolnější takzvaná střechovice. Ta se používá vlastně dodnes. Už v polovině 30. let ale napadlo značku Peugeot, která se kabrioletům již tradičně dost věnuje, nahradit koženku pevnou a tedy kovovou skládací střechou. Myšlenka se dočkala realizace u vozu 401 Eclipse. Tehdy se jednalo o nebývale pionýrský počin. Pevná stahovací střecha si musela na svoji opětovnou premiéru počkat až do druhé poloviny 90. let. V roce 1996 představil Mercedes-Benz menšího sourozence slavné řady SL, pojmenovaný SLK. Zkratka znamenala „Sportovní, Lehký Kompaktní“ (také v Němčině). Tomu ale předcházela studie stejně pojmenovaného vozu z roku 1994. V té době uvedlo Mitsubishi vůz 3000 GT Spyder. A ještě o něco dříve se představily různé individuální přestavby sportovních kupé na kabriolety či roadstery. Za všechny zmíním Nissan 300 ZX Z32 se střechou od specializované firmy ASC (American Sunroof Corporation), která kdysi pro Porsche vyvinula otevřenou verzi řady 944, později 968, kvůli čemuž otevřela dokonce filiálku v Německu.

V řeči nejstarší automobilové značky šlo o takzvanou “Variodach”. O dva roky později si Francouzi vzpomněli, že kdysi něco takového nabízeli, a představili vůz Peugeot 20 Coeur Concept '1998. Šlo o předzvěst běžné 206, která ale v té době ještě nebyla známá.

Skládací kovová střecha u vozu segmentu B, to bylo tehdy něco. Její vývoj probíhal od roku 1992 ve specializované karosárně Heuliez. První exempláře využívaly mechaniku menšího modelu 106 z roku 1991, přičemž studii firma nazývala 106 Spider. Sériová 206 CC debutovala v roce 2000 a přinesla značce obrovský úspěch. Později Peugeot zkusil stejný recept s větším modelem 307 CC a i to na zákazníky fungovalo. Zajímavé je, že dodavatelem systému střechy pro 307 CC je jiná firma, a to německá CTS (Car Top Systems).

Nervalo dlouho a své „CéCé“ měly v nabídce takřka všechny automobilky. Zprvu dobrá myšlenka ale začala postupně upadat. Důvodů je hned několik. Předně mechanismus střechy je složitý. Ovládání funguje téměř výhradně na elektrohydraulické bázi. Stačí, aby selhal jediný koncový mikrospínač, dávající povel k dalšímu kroku, a pohyb střechy se zastaví. Nemluvě o specifických náhradních dílech, které jsou drahé. S léty karoserie vozu pracuje, což může vést ke vzniku netěsností, které nelze vyřešit pouhou výměnou příslušných těsnění. Také pokud je auto po nehodě, může být s těsností problém, jakkoliv toto platí o kabrioletech (a nejen o nich) obecně.

Pevná střecha má ale i svoje výhody. V zimě je ve voze útulno skoro jako v kupé. Jen vám nesmí vadit její věčné povrzávání, patrné zejména za velmi nízkých okolních teplot. I to bohužel patří ke koloritu jízd s těmito vozy. A hlavně - pevnou střechu vám při stání u chodníku nikdo nožem nepoškodí… Přesto se zdá, že jsou dny kovových stahovacích střech sečteny..