Trvalo to dlouho, ale z automatického řazení se stal i v Evropě trend. Zatímco v USA nebo mnoha částech Asie je přítomnost automatické převodovky v autě už mnoho desetiletí samozřejmost, v naší části světa se tento přístup teprve prosazuje. Žádná veřejně dostupná statistika podílu automatů na prodejích nových aut sice neexistuje, máme ale mnoho indicií, které dokazují jejich rostoucí oblibu.
Z dražších modelů prémiových značek už manuální skříně dávno vymizely a v těch levnějších zůstávají jen u nejslabších motorů. Podobná je situace v kategorii velkých SUV nebo běžných modelů střední třídy – takový Peugeot 508 nabízí pět variant pohonu s automatem a jedinou s manuálem, u Škody Superb je poměr 5:2 ve prospěch automatů a u Kodiaqu 4:3. Obecně se dá říct, že aut s cenou nad milion korun s manuální převodovkou mnoho nepořídíte. A alespoň jednu variantu bez spojkového pedálu dnes nabízí naprostá většina modelů na trhu.
V následujících odstavcích přinášíme stručnou historii a technický popis různých typů samočinného řazení. Pět rozdílných konstrukčních principů je rozděleno podle míry jejich sofistikovanosti, respektive potenciálu do budoucna.
1. Robotizovaná, poloautomatická nebo sekvenční převodovka
+
- Maximální konstrukční shoda s manuální převodovkou, velmi podobná spotřeba
- Nejnižší výrobní náklady, a tedy i nízký příplatek
- V nejvyspělejších variantách výhoda přímého záběru a rychlého řazení
–
- Robotizovaná převodovka neumožňuje pomalé plynulé rozjezdy nebo hladké plížení
- Kostrbaté řazení při náhlém uvolnění nebo prudkém sešlápnutí plynu
- Spojka má stejně omezenou životnost jako u manuální převodovky
Nápad upravit klasickou manuální převodovku tak, aby sama řadila (nebo alespoň odpadla nutnost šlapat na spojkový pedál), sahá až do meziválečného období. Nejrůznější řešení v podobě hydraulické nebo odstředivé spojky se v průběhu třicátých let objevovala v autech mnoha automobilek. Pak se na dlouho prosadily klasické automaty s měničem, kterým se věnujeme níže.
Po několika výjimkách (např. Citroën DS Citromatic, Porsche 911 Sportomatic, NSU Ro 80 nebo svým způsobem i Trabant 601 Hycomat) přišel návrat robotizovaných manuálů v devadesátých letech. Rozvoj elektroniky umožnil s přispěním moderních senzorů sladit hydraulické ovládání spojky a řazení (to může být případně ovládané i elektromechanicky) tak, aby vše fungovalo uspokojivě. Robotizované manuály se prosadily hned ve dvou rovinách: jednak jako levné řešení, např. ve Smartech, Citroënech a Peugeotech a později u mnoha dalších cenově dostupných aut, a jednak v robustnějším provedení jako způsob, jak zrychlit řazení.
V částečném zatížení totiž tato převodovka opravdu hladce řadit neumí. Když budete držet pedál sešlápnutý do určité polohy, motor se bude vytáčet až do chvíle, než řídicí elektronika zavelí přeřadit, protože by výkon motoru přenášený na kola byl větší, než požadujete. Změna převodu v takové chvíli obnáší poměrně necitlivé odstavení motoru, automatické přeřazení a následné sepnutí spojky a obnovu dodávky potřebného množství paliva do motoru. Přitom stačí tak málo: pokud se motor zbytečně vytáčí, stačí na chvíli povolit plyn, a elektronika všechno hladce vyřeší. Pokud chcete mírně zrychlovat, je potřeba plynový pedál sešlapovat postupně. Pro pořádné zrychlení naopak na plyn šlápněte důrazně, elektronika pak zařídí ukázkový meziplyn a podřazení hned o několik převodů.
Na rozdíl od ostatních typů automatů nemají robotizované převodovky parkovací polohu, naopak v případě vypnutí motoru dojde samočinně k rozepnutí spojky. To je pro uživatele další změnou, a proto je potřeba před opuštěním auta zatáhnout ruční brzdu.
Ferrari bylo tím, kdo sekvenční řazení prosadil jako sportovní možnost. Převodovka poprvé uvedená v roce 1997 v modelu 355 F1 umí řadit v řádu nižších desetin sekundy, tedy rychleji než sebelepší řidič. U italského výrobce supersportů se z „F1 převodovky“ stala v následujících deseti letech norma, tento typ převodovky (leckdy i stejný výrobek téhož výrobce – Graziano) postupně začaly nabízet i konkurenční značky. U BMW M5 předminulé generace (a odvozené M6) byla robotizovaná převodovka, nebo sekvenční chcete-li, dokonce v Evropě součástí standardní výbavy. Převodovka Selespeed v Alfách Romeo 147 a 156 pak zkoušela svézt se na slávě převodovky F1 z Ferrari, fakticky ale patřila k těm jednodušším a kompromisně fungujícím řešením.
Dnes už sportovní vozy spoléhají většinou na dvouspojkové převodovky. I z běžných aut se tento typ přenosu síly postupně vytrácí. Například Opel přestal svůj robotizovaný manuál Easytronic nabízet loni, z modelů značek Citroen a Peugeot převodovky pojmenované ETG a ESG postupně mizí. Robotizované převodovky tak v dnešní době zůstávají už jen v nejlevnějších modelech na trhu – například ve Škodě Citigo pod označením ASG nebo v Toyotě Aygo jako x-shift (dříve MMT). Tam se totiž naplno využijí jejich přednosti.
2. CVT – převodovka, která neřadí
+
- V městském provozu nabízí bezkonkurenční kombinaci nízké spotřeby a pružného zrychlování
- Zejména ze slabých motorů dokáže doslova vyždímat maximum
- Někteří řidiči oceňují hladký záběr za všech okolností
–
- Mnoha řidičům naopak vadí prudké vytáčení motoru při akceleraci
- Třecí převod je méně účinný při vysokých rychlostech, v nízkých zase neumožňuje brzdění motorem
Převodovka s variabilním převodem, tedy bez ozubených kol, je vynález konce 19. století – původní patent je z roku 1886, kdy vyjel i první automobil se spalovacím motorem. Prvního masového využití se ale dočkala v šedesátých letech v malých autech nizozemské značky DAF, na jejichž produkci navázalo Volvo s řadou 300. Mezitím se převodovka označovaná anglickou zkratkou CVT (continuously variable transmission – převodovka s plynule měnitelným převodem) začala uplatňovat ve sněžných skútrech, čtyřkolkách a malých motocyklech. Opravdový nástup ale CVT zažilo až koncem osmdesátých let.
Používá se především v malých autech se slabými motory. K výjimkám potvrzujícím pravidlo patří modely Audi s převodovkou multitronic, SUV značky Nissan a postupem času všechny modely značky Subaru. I auta se silnými motory totiž dokáží využít těch samých výhod: jízdy v ustálených nízkých otáčkách, pokud nepotřebujete zrychlovat, a možnosti velmi rychle využít maximální potenciál motoru pro akceleraci.
Hlavním konstrukčním rysem CVT je třecí převod. Převodovku tvoří dva páry proti sobě směřujících kuželů; s tím, jak se kužely na jedné hřídeli k sobě přibližují a na druhé se od sebe vzdalují (či naopak), se mění převodový poměr. O přenos síly mezi sadami kuželů se stará gumový řemen nebo článkový řetěz. Samotná převodovka je s motorem spojená přes hydrodynamický měnič nebo automaticky ovládanou spojku – při stání je samozřejmě potřeba motor od zbytku hnací soustavy nějak odpojit.
K rizikům spojeným s převodovkou CVT patří hrozba postupného natažení řemenu/řetězu nebo vybroušení zářezů do kuželů. Třecí převod tak při poddimenzování odolnosti matriálů vede k omezení životnosti převodovky. Právě tato skutečnost vede k tomu, že se CVT dnes téměř výhradně kombinuje buď se slabými atmosférickými motory v malých autech, nebo se silnými pohonnými jednotkami v autech dražších (dnes prakticky jen Nissanech a Subaru).
Ucho Evropana navíc není zvyklé na pro CVT typické zrychlování při konstantních otáčkách motoru – řídicí elektronika vytočí motor blízko maxima výkonu a plynule mění převod. Toto chování totiž otupuje dojem z akcelerace, i když fakticky je takový způsob zrychlování nejblíž ideálu účinnosti. Protiopatřením je možnost manuálního „řazení“ mezi přednastavenými převodovými poměry, některé převodovky toto dokonce dělají automaticky při prudším sešlápnutí plynu. Tím se ale maže jedna z výhod převodovek CVT.
Obecně tak CVT dělí řidičskou veřejnost na dvě části. Ti, kdo si tento typ převodovky oblíbili, na něj nedají dopustit – a ostatní se diví, nebo rovnou jeho chování nemohou vystát. V Evropě převažuje druhá skupina, naopak v asijských zemích je CVT rozšířené. Nelze mu upřít principiální jednoduchost, navíc je velmi vhodné do města. Naopak na dálnici se jeho výhody stírají a v kombinaci se slabším motorem může být jízda s ním někdy i otravná.
3. Dvě spojky jsou víc než jedna
+
- Mimořádně rychlá změna převodů – převodovka řadí v předstihu
- Srovnatelná účinnost jako s manuální převodovkou, někdy i vyšší
–
- Výhoda rychlosti odpadá při řazení přes několik převodů
- Obtížné ladění hladkých rozjezdů a plížení
- Při extrémní zátěži se spojky zahřívají jako u manuálu
Nápad neřadit, ale mít dvě převodovky a přepínat mezi nimi, také nepatří k průlomovým novinkám. Poprvé se objevil už hned po válce, ale trvalo dlouhá desetiletí, než se dočkal funkční realizace – nejprve v osmdesátých letech v závodních vozech Audi a Porsche, posléze v sériové výrobě v roce 2003 ve Volkswagenu Golf R32.
Základ dvouspojkové převodovky je v principu shodný s klasickým manuálem, na vstupu jsou však dvě soustředné hřídele – jedna nese liché převody a druhá sudé plus zpátečku. Převodovka si další rychlost nachystá předem a okamžik řazení se vlastně omezuje na rozpojení zabírající spojky a současné sepnutí té druhé.
Klíčem k rychlému fungování je to, aby řídicí jednotka správně odhadla, který převod bude potřeba. Pro jízdní komfort je důležité také to, aby spojky snesly mírný prokluz – pro hladké rozjezdy nebo pro plynulé řazení ve chvíli, kdy nejedete tak agresivně, aby stačilo „kopnout tam“ další rychlost.
Právě proto existují dvouspojkové převodovky rychlé i rozvážné, dokonale komfortní i cukavé. Ideálem je převodovka, která bleskově mění převody a přitom je plynulá. Pak dokáže nabídnout vysokou účinnost, tedy nízkou spotřebu paliva, bez ústupků v oblasti komfortu. Důležitým faktem je, že dvojitá kocentrická spojka je jako náhradní díl přinejmenším stejně drahá jako obyčejná spojka u manuálu, většinou se neobejde bez dvouhmotového setrvačníku a její životnost není nekonečná.
Pro značky koncernu Volkswagen, který dvouspojkovým převodovkám pod označením DSG a S tronic prošlapal cestu, jde v dnešní době o univerzální řešení. Ve velkém podobné převodovky používá také Renault a donedávna používal Ford. Že jde dnes o nejefektivnější řešení přenosu síly motoru dokládá rozšíření dvojspojkových převodovek ve sportovních autech značek Ferrari, McLaren a Porsche.
4. Klasika je stejně nejlepší
+
- Obvykle robustní konstrukce a při svědomité údržbě teoreticky neomezená životnost
- Díky planetové konstrukci umožňuje největší počet převodů (dnes až 10) a největší rozsah mezi prvním a posledním převodem
- V principu dokonale hladké rozjezdy i změny převodů
–
- Vysoké výrobní náklady
- Klasický automat má mimořádně dlouhou životnost, je ale potřeba v něm měnit pravidelně olej
Málokdy platí, že nejrozšířenější a léty prověřené řešení by bylo to obecně vzato nejlepší. V případě klasické automatické převodovky, tedy planetové s hydrodynamickým měničem, to ale platí jednoznačně. Planetové převodovky se objevovaly už dříve, stejně tak kapalinový měnič momentu nahrazující spojku. Pak se obojí v roce 1939 spojilo v převodovce Hydra-Matic od koncernu GM, a bylo jasno.
Po válce si tento typ převodovky získal v USA rychle oblibu. Vedle Hydra-Maticu se objevil TorqueFlite od Chrysleru a pro Ford a menší automobilky vyvinul podobnou převodovku specialista BorgWarner. Dlouhou dobu se jednalo o třístupňové, od osmdesátých let také čtyřstupňové převodovky – a nesměle se prosazovaly i v Evropě.
Rozvoj výše popsaných typů převodovek „nakopl“ také další vývoj měničových automatů. Zvětšil se jejich převodový rozsah – však klasický automat se sadou planetových převodů dokáže při podobných rozměrech nabídnout více stupňů než klasický manuál nebo dvouspojková převodovka. Zrychlilo se řazení a přibyly další součástky: přemosťovací spojka, která blokuje měnič při záběru, aby potlačila ztráty a nepřirozené zvýšení otáček při akceleraci, nebo dvouhmotový setrvačník, který v tahu supluje přemostěný měnič.
Dnešní automaty nabídnou až deset převodů (např. ve Fordu Mustang) a umí být velmi rychlé. Dokonce natolik, že jak dvouspojkové převodovky vytlačily rychlé robotizované manuály ze sportovních modelů BMW, stejně tak jsou dnes ony dvouspojkové převodovky nahrazovány sportovní verzí automatu.
5. Hybridy přinášejí nové možnosti
+
- U nových řešení jednoduchá konstrukce
–
- Použitelné jen s elektromotorem
Jednou z občas zmiňovaných výhod elektrifikovaných aut je, že „nemají převodovku“. To v doslovném pojetí není pravda, protože kola nejsou roztáčena přímo motorem. Elektromobily si díky širokému rozsahu provozních otáček elektromotoru vystačí s jednostupňovou převodovkou, tedy redukčním převodem, který mění otáčky elektromotoru poměrem odpovídajícím potřebným otáčkám kol.
Hybridy využívají různá řešení: spojení elektromotoru s klasickým automatem nebo dvouspojkovou převodovkou, případně soustavu, pro kterou Toyota prosadila označení e-CVT. Taková převodovka není žádným CVT, navenek se tak ale chová – v planetovém převodu se skládají síly spalovacího motoru, trakčního elektromotoru a elektromotoru sloužícího k dobíjení baterií. Nová Honda CR-V Hybrid se bez toho dokonce obejde, má jeden stálý převod pro spalovací motor a jeden pro trakční elektromotor (dobíjecí elektromotor je spojený jen s benzinovým motorem).
Vzhledem k soustavnému tlaku na elektrifikaci osobních aut je v tomto řešení budoucnost. Na rozdíl od konvenčních řešení chybí desítky let zkušeností, ale jedna věc je jistá – převodovka patří k částem elektrického či hybridního auta, které jsou jednodušší než u klasického vozu se spalovacím motorem.
Ne každý hybrid má však takovou převodovku. Hyundai Ioniq a Kia Niro mají elektromotor předřazený dvouspojkové převodovce, zejména hybridy německých prémiových značek zase využívají nasazení elektromotoru na místo měniče klasického automatu.