Převodovka

Rozbalit box

Obsah boxu

Převodovka je mechanické nebo hydromechanické strojní zařízení, které slouží ke změně převodového poměru mezi hnacím a hnaným hřídelem. Jejím hlavním úkolem je transformace otáček a točivého momentu. Umožňuje efektivně využívat výkon motoru v širokém rozsahu provozních podmínek. Nejčastěji se s převodovkami setkáváme u dopravních prostředků se spalovacími motory, které mají optimální pracovní rozsah otáček poměrně úzký.

Převodovka umožňuje motoru pracovat v optimálních otáčkách, ať už se vozidlo pohybuje pomalu (například při rozjezdu, kdy je potřeba vysoký točivý moment) nebo rychle (na dálnici, kdy jsou potřeba vysoké otáčky kol při nízkých otáčkách motoru pro úsporu paliva). Kromě změny převodového poměru vpřed obvykle umožňuje i zařazení neutrálu (rozpojení motoru a kol) a zpětného chodu (couvání).

📜 Historie

Koncepce ozubených převodů je stará tisíce let. Jedním z nejstarších a nejsložitějších dochovaných příkladů je mechanismus z Antikythéry z antického Řecka, který používal soustavu bronzových ozubených kol k modelování astronomických cyklů. Základy moderní mechaniky a návrhy různých převodových mechanismů položil v období renesance Leonardo da Vinci.

Skutečný rozvoj převodovek však nastal až s průmyslovou revolucí v 18. a 19. století, kdy byly potřeba pro pohon továrních strojů.

🚗 Automobilové převodovky

S příchodem automobilu na konci 19. století vznikla potřeba efektivního přenosu síly z motoru na kola. První automobily často používaly jednoduché řemenové převody. Zásadní průlom přišel v roce 1894, kdy francouzští konstruktéři Louis a Marcel Renaultové spolu s Émile Levassorem a René Panhardem vyvinuli a patentovali první vícestupňovou manuální převodovku s posuvnými ozubenými koly. Tento systém, ačkoliv byl hlučný a vyžadoval značnou zručnost při řazení (tzv. dvojité vyšlapávání spojky), se stal základem pro všechny manuální převodovky na desítky let dopředu.

Dalším významným milníkem byl vynález synchronizace v roce 1929 společností Cadillac. Synchronizační kroužky umožnily plynulé a snadné řazení bez nutnosti přesného srovnávání otáček motoru a převodovky, což dramaticky zjednodušilo řízení.

Ve 30. letech 20. století se začaly objevovat první poloautomatické a plně automatické převodovky. Průkopníkem byla společnost General Motors se svým systémem Hydra-Matic z roku 1939, který kombinoval kapalinovou spojku a tři sady planetových soukolí. Tento typ převodovky se stal dominantním zejména na americkém trhu.

Konec 20. a začátek 21. století přinesl další inovace, jako jsou dvouspojkové převodovky (např. DSG od Volkswagenu) a zdokonalené bezestupňové převodovky (CVT), které kombinují komfort automatu s účinností manuální převodovky. S nástupem elektromobilů se role převodovek mění, protože elektromotory mají mnohem širší rozsah efektivních otáček a často si vystačí s jediným pevným převodem.

⚙️ Princip a funkce

Základním principem převodovky je využití ozubených kol různých velikostí. Když menší ozubené kolo (pastorek) roztáčí větší ozubené kolo, výsledkem je snížení otáček a zároveň zvýšení točivého momentu. Tento princip se využívá pro nízké převodové stupně (např. první rychlostní stupeň), které jsou nutné pro rozjezd vozidla.

Naopak, když větší ozubené kolo roztáčí menší, otáčky se zvyšují a točivý moment klesá. To odpovídá vyšším převodovým stupňům, které se používají pro jízdu vysokou rychlostí. Poměr počtu zubů na hnaném a hnacím kole se nazývá převodový poměr.

Převodovka se skládá z několika základních částí:

Vstupní (hnací) hřídel: Připojen ke spojce a přenáší výkon z motoru.
Výstupní (hnaný) hřídel: Připojen ke kardanovému hřídeli nebo diferenciálu a přenáší výkon ke kolům.
Předlohová hřídel: U manuálních převodovek obsahuje pevně spojená ozubená kola, která jsou v neustálém záběru s koly na vstupní a výstupní hřídeli.
Ozubená kola: Zajišťují jednotlivé převodové poměry. V moderních převodovkách jsou kola v neustálém záběru a k zařazení dochází pomocí synchronizačních spojek.
Synchronizační spojky: Malé třecí spojky, které před spojením ozubeného kola s hřídelí srovnají jejich otáčky, což umožňuje hladké řazení.
Řadicí mechanismus: Soustava vidlic a táhel, která posouvá synchronizační spojky a tím řadí jednotlivé stupně.
Skříň převodovky: Chrání vnitřní mechanismus a obsahuje olejovou náplň pro mazání a chlazení.

🔧 Typy převodovek

Existuje několik základních typů převodovek, které se liší svou konstrukcí, principem fungování a uživatelským komfortem.

Manuální převodovka (MT)

Nejstarší a mechanicky nejjednodušší typ. Řidič sám volí převodový stupeň pomocí řadicí páky a ovládá spojku pedálem.

Výhody: Vyšší mechanická účinnost, nižší výrobní cena a hmotnost, přímá kontrola řidiče nad vozidlem, nižší náklady na údržbu.
Nevýhody: Vyžaduje zručnost a koordinaci řidiče, méně komfortní v hustém městském provozu.

Automatická převodovka (AT)

Tento typ převodovky řadí samočinně bez zásahu řidiče. Klasické automaty používají hydrodynamický měnič momentu místo mechanické spojky a soustavu planetových soukolí pro změnu převodových poměrů.

Výhody: Vysoký komfort a plynulost jízdy, snadná obsluha.
Nevýhody: Historicky nižší účinnost a vyšší spotřeba paliva (moderní automaty tento rozdíl stírají), vyšší hmotnost, složitější a dražší servis.

Dvouspojková převodovka (DCT/DSG)

Konstrukčně se jedná o dvě manuální převodovky v jedné skříni, každá s vlastní spojkou. Jedna spojka ovládá liché rychlostní stupně (1, 3, 5, R) a druhá sudé (2, 4, 6). Zatímco je zařazen jeden stupeň, elektronika již připraví (předřadí) následující stupeň na druhé hřídeli. Samotná změna rychlosti pak proběhne jen rozepnutím jedné spojky a sepnutím druhé, což je extrémně rychlé.

Výhody: Velmi rychlé řazení (v řádu milisekund), vysoká účinnost srovnatelná s manuální převodovkou, sportovní pocit z jízdy.
Nevýhody: Vysoká konstrukční složitost, vyšší cena, někdy může být jízda v nízkých rychlostech (popojíždění v koloně) méně plynulá.

Bezestupňová převodovka (CVT)

Také známá jako variátor. Nepoužívá ozubená kola s pevným počtem zubů, ale systém dvou kuželových řemenic spojených ocelovým řetězem nebo řemenem. Změnou vzdálenosti mezi kužely se plynule mění převodový poměr.

Výhody: Dokáže udržet motor neustále v optimálních otáčkách, což vede k nízké spotřebě paliva; naprosto plynulá jízda bez jakéhokoliv cukání.
Nevýhody: Omezený přenos vysokého točivého momentu, specifický akustický projev (tzv. "vysavačový efekt", kdy otáčky motoru neodpovídají zrychlení), který některým řidičům nevyhovuje.

Robotizovaná manuální převodovka (AMT)

Jedná se o standardní manuální převodovku, u které je ovládání spojky a řazení svěřeno elektrohydraulickým nebo elektromechanickým aktuátorům. Řidič volí stupně sekvenčně (pákou nebo pádly pod volantem) nebo nechá řazení na automatickém režimu.

Výhody: Nižší výrobní náklady než u plnohodnotného automatu.
Nevýhody: Pomalé a často škubavé řazení, nízký jízdní komfort. Dnes je tento typ na ústupu.

Sekvenční převodovka

Používá se hlavně v závodních vozech a na motocyklech. Umožňuje pouze řazení v sekvenci, tedy o jeden stupeň nahoru nebo dolů (např. 1-N-2-3-4-5-6). Není možné přeskočit rychlost (např. z 5. na 2.). Konstrukce s řadicím válcem umožňuje velmi rychlé a přesné řazení.

🚗 Využití

Převodovky jsou klíčovou součástí mnoha strojů a zařízení:

Automobilový průmysl: Osobní a nákladní automobily, autobusy.
Motocykly: Většinou používají sekvenční manuální převodovky.
Zemědělská a stavební technika: Traktory a bagry vyžadují robustní převodovky schopné přenášet obrovský točivý moment.
Průmyslové stroje: Obráběcí stroje, dopravníky a další zařízení pro regulaci rychlosti.
Větrné turbíny: Převodovka zvyšuje pomalé otáčky rotoru na vysoké otáčky potřebné pro generátor.
Lodní doprava: Velké lodní motory mají nízké otáčky, převodovky (reduktory) je přizpůsobují optimálním otáčkám lodního šroubu.
Jízdní kola: Systém přehazovačky a přesmykače je v principu také formou vícestupňové převodovky.

🤔 Pro laiky

Představte si převodovku jako systém ozubených kol na horském kole.

Rozjezd do kopce: Na kole si zařadíte nejtěžší převod (vpředu malé kolečko, vzadu velké). Šlapete velmi rychle, ale kolo se pohybuje pomalu a vy máte dostatek síly na vyjetí kopce. To je jako první rychlostní stupeň v autě. Motor má vysoké otáčky, ale auto jede pomalu a má velkou sílu na rozjezd.
Jízda po rovině: Když už máte rychlost, přeřadíte na lehký převod (vpředu velké kolečko, vzadu malé). Musíte do pedálů více tlačit, ale jedním šlápnutím ujedete velkou vzdálenost. To je jako nejvyšší rychlostní stupeň v autě. Motor má nízké, úsporné otáčky, a auto přitom jede velmi rychle.

Převodovka tedy slouží k tomu, aby motor nemusel "křičet" ve vysokých otáčkách při pomalé jízdě a zároveň se "nedusil" v nízkých otáčkách při rychlé jízdě. Udržuje ho v jeho "komfortní zóně", kde má nejlepší výkon a nejnižší spotřebu.

Šablona:Aktualizováno