Myšlenka automatické převodovky je jen o málo mladší než sám automobil. Jenže podstatně déle než samohybný vůz trvala realizace a praktické uplatnění této myšlenky. První pokusy s dvoustupňovými automaty byly spíše hledáním.
Pravý automat má měničKromě automatických převodovek dnes zažívají rozmach i další koncepce. Tedy různé poloautomatické převodovky, robotizovaná ústrojí (patří mezi ně i dvouspojkové převodovky) nebo třeba bezestupňové převodovky CVT, které jsou pro budoucí uplatnění považovány za velmi perspektivní. Právě především s moderními dvouspojkovými a CVT převodovkami dnes klasické automaty s hydrodynamickým měničem soupeří o přízeň řidičů preferujících komfort. |
A je docela paradoxní, že první sériově vyráběná a komerčně úspěšná automatická převodovka, ústrojí Hydra-Matic od GM uvedené v roce 1939, vlastně nebyla automatem stejného technického řešení, které je dnes tak typické, tedy převodovkou s hydrodynamickým měničem točivého momentu.
A měničové automaty zatím stále vedou, i díky překotnému vývoji, který v posledních letech nastal. Vždyť ještě na přelomu tisíciletí nebyly ničím neobvyklým čtyřstupňové automatické převodovky a ty pětistupňové byly lepším standardem, stupňů šest pak znamenalo luxus. Dnes mají nejlepší automatické převodovky osm nebo devět rychlostních stupňů pro jízdu vpřed a chystají se dokonce ústrojí desetistupňová. Proč ten hon za kolečky navíc? Především kvůli spotřebě paliva, ale také i kvůli zvyšování komfortu. Byť na druhou stranu dnešní mnohastupňové převodovky mohou být při řazení často trochu zmatené. Záleží na sladění softwaru s daným autem a jeho schopnostech přizpůsobit se jízdnímu stylu řidiče.
Nižší spotřeba paliva je však neoddiskutovatelnou hybnou silou ve vývoji automatických převodovek. Vždyť třeba společnost ZF uvádí, že její osmistupňový automat ušetří oproti šestistupňovému 11 % paliva, devítistupňový pak dokonce o 16 % oproti šestistupňovému ústrojí. Představitelé ZF se však nechali slyšet, že smysluplným stropem je pro automaty deset stupňů a že se honu za co největším počtem převodů účastnit určitě nebudou.
Čím víc stupňů, tím se totiž sice lépe daří držet motor v optimálním rozsahu otáček, kdy je jeho účinnost nejlepší a spotřeba nejnižší, avšak tím složitěji hledá převodovka optimální převod při konkrétním požadavku řidiče.
První pokusy i patenty nefungovaly
Zatímco dnes mají automatické převodovky s vysokým počtem stupňů možná trochu problém s hledáním optimálního převodového stupně, v počátcích automobilismu měli inženýři a vynálezci potíže s nalezením vůbec funkčního řešení, které by změnu převodových stupňů zvládlo samo, bez přičinění řidiče.
Požadavek na vývoj automatické převodovky byl zcela legitimní, protože manuální řazení bylo v té době nesmírně složité. Neexistovalo nic jako dnešní logická kulisa řazení, synchronizace převodů nebo vcelku jednoduchá práce se spojkou. Řazení vyžadovalo daleko větší schopnosti a koordinaci různých pohybů než dnes.
Už první vozidla ještě v 19. století měla svým způsobem automatické převodovky. Dvourychlostní skříně fungovaly tak, že převodovka automaticky přeřadila z nižšího stupně na vyšší, zpátky to ovšem nefungovalo. Například v dlouhém stoupání, kde vyšší převod neměl dost síly, tak musel řidič zastavit, zařadit znovu první stupeň a rozjet se.
MěničHydrodynamický měnič momentu je zařízení umožňující přenos krouticího momentu mezi hřídeli s různými otáčkami. Využívá přitom proudění kapaliny uvnitř měniče, při rozdílu úhlových rychlostí dochází k násobení momentu. Zdroj: Wikipedia |
Automatická převodovka je však především americkou záležitostí. V roce 1904 předvedli bratři Sturtevantové z Bostonu první opravdovou automatickou převodovku. Na rozdíl od těch současných s hydraulickým fungováním byla převodovka čistě mechanická. Měla dva stupně a o jejich řazení se staral setrvačník a sada rotujících závaží.
Ve vyšších otáčkách mechanismus díky odstředivé síle automaticky přepnul na vyšší stupeň, pokud otáčky zase příliš klesly, došlo k přeřazení na stupeň nižší. Tehdejší materiály ovšem nebyly schopny snášet síly, které v ústrojí panovaly. Často se tak stalo, že převodovka se zcela bez varování doslova rozpadla. Ústrojí se tak komerčně nikdy neprosadilo. Svou roli na cestě k automatickým převodovkám sehrál i Henry Ford, ten u legendárního vozu Model T poprvé úspěšně použil planetovou převodovku. Řazení bylo manuální, ale planetová soukolí jsou dnes základními prvky automatických převodovek.
V roce 1921 získal patent na první automatickou převodovku Kanaďan Alfred Horner Munro. Stalo se tak v jeho domovské zemi, v roce 1924 získal stejný patent v Británii a v roce 1927 pak v USA. Jeho ústrojí ovšem namísto dnes obvyklé hydraulické kapaliny používalo stlačený vzduch. To znamenalo, že bylo schopné přenášet jen malé výkony a v praxi tak vynález uplatnění nenašel.
Opravdový komerční úspěch
Ta pravá chvíle v rozvoji automatických převodovek přišla v roce 1939. Tehdy koncern General Motors představil dnes legendární automatickou převodovku Hydra-Matic. Šlo o první opravdu masově vyráběnou a komerčně velmi úspěšnou automatickou převodovku. Měla rovnou čtyři stupně pro jízdu vpřed a jeden pro jízdu vzad.
V mnohém se však od dnešních automatických převodovek lišila. Měla sice sadu tří planetových soukolí, ovládaných hydraulicky, namísto hydrodynamického měniče točivého momentu tu ovšem k přenosu síly od motoru sloužila hydraulická spojka. Neměla ani dnes tak typické pozice voliče P (parkovací poloha), R (revers - couvání), N (neutrál) a D (jízda vpřed), chyběla jí parkovací pozice, řidič musel po zastavení pro zablokování vozu zařadit zpátečku.
Jako první ji v roce 1939 dostaly vozy dnes již zrušené značky Oldsmobile, která ve své době měla image velkého inovátora. Automatická převodovka byla jednou z mnoha inovací, kterou Oldsmobile zákazníkům přinesl jako první. Skutečný důvod, proč převodovku dostaly právě vozy této značky a ne jiné, byl prostý. Automatickou převodovku musela logicky dostat nejprve některá z luxusnějších značek koncernu, uvedení ve vozech Cadillac by však byl příliš velký risk, převodovka tehdy nebyla prověřená.
Hydra-Matic se ovšem velmi rychle osvědčila a zákazníci si ji oblíbili pro její funkčnost a vysokou spolehlivost. Rychle tak převodovku dostaly právě i vozy Cadillac a později i pontiac. Během druhé světové války se veškerá produkce převodovek Hydra-Matic používala v různých vojenských vozidlech. Válečné nasazení pomohlo převodovku vypilovat takřka k dokonalosti, takže po válce se stala opravdu velmi oblíbenou a od GM ji nakupovala i řada dalších automobilek.
Licenci získal například Rolls-Royce, který převodovku používal ve svých vozech a modelech Bentley. V letech 1949–1954 nakupoval převodovku i Lincoln, nejluxusnější automobilka konkurenčního koncernu Ford. U GM se se svou první automatickou převodovkou inspiroval o mnoho později i Mercedes-Benz, i jeho ústrojí mělo hydraulicky ovládaná planetová soukolí, čtyři rychlostní stupně a hydraulickou spojku. Šlo však o zcela vlastní konstrukci.
Dva stupně stále standardem
Ačkoli měla velmi úspěšná převodovka Hydra-Matic čtyři převodové stupně, u automatických převodovek to nebyl vůbec standard. Paralelně s vývojem této převodovky (GM ji v roce 1956 vylepšilo a prodávalo pod označením Jetway, dvojitá hydraulická spojka především zlepšila hladkost řazení, vylepšeno bylo i ovládání) vznikala i jiná ústrojí.
V roce 1947 přišel Buick, další z automobilek GM, s prvním automatem Dynaflow s hydrodynamickým měničem točivého momentu. Převodovka konstrukce, která je dodnes pro automaty typická, měl pouhé dva stupně pro jízdu vpřed a zpátečku a vlastně sám ani neřadil. Měnič se schopností znásobit točivý moment 2,1 násobně totiž umožnil auto rozjet i na vyšší ze dvou převodů, nižší převod se řadil voličem ručně a umožnil lepší akceleraci při jízdě rychlostí do rychlosti 60 mil za hodinu (97 km/h). Řazení bylo sametové, ovšem pouhé dva převody znamenaly, že auta tímto ústrojím vybavená byla při akceleraci velmi pomalá.
Buick Roadmaster
Od roku 1949 nabízela převodovku s hydrodynamickým měničem i automobilka Packard, opět šlo o dvoustupňové ústrojí a zajímavostí bylo, že malá automobilka si jej vyvinula zcela sama. Revoluční novinkou byl zámek hydrodynamického měniče, který přemostil měnič v případě jízdy konstantní rychlostí a tím odstranil nevýhodu automatických převodovek, vysoké ztráty. Konkurence, kromě výrobce převodovek Borg-Warner, měla s tímto řešením zpoždění 30 let. Automobily Chevrolet a také některé vozy Pontiac používaly od roku 1950 dvoustupňovou převodovku Powerglide.
Borg-Warner byl zřejmě prvním výrobcem, který vyrobil třístupňový automat s měničem momentu. Převodovky dodával od počátku padesátých let automobilkám koncernu Ford a vozům značek American Motors a Studebaker. Chrysler v roce 1953 představil vlastní dvoustupňovou převodovku PowerFlite, od roku 1956 pak nabízel třístupňové ústrojí TorqueFlite. Třístupňové převodovky s hydrodynamickým měničem pak v šedesátých letech postupně nahradily jak dvoustupňová ústrojí stejné konstrukce, tak čtyřstupňové automaty s hydraulickou spojkou.
Evropa trochu se zpožděním
V Evropě se prosazovaly automatické převodovky podstatně pomaleji. Rolls-Royce koupil od GM licenci na výrobu převodovky Hydra-Matic, Mercedes vyvíjel různá vlastní řešení, ovšem v roce 1955 začal nakupovat převodovky Borg-Warner. Od roku 1956 nabízel automatickou převodovku Jaguar, jako první ji dostal roadster XK140.
Vlastními silami pak vyvinul ústrojí, které bylo technicky podobné ústrojí Hydra-Matic, poprvé jej uvedl v roce 1961 v modelu 220 SEb, kde byla k dispozici za příplatek. V typu 300 SE se pak dodávala jako standard.
Mercedes-Benz 300 SE
Obliba automatických ústrojí v mercedesech rychle rostla. V roce 1966 jich bylo vyrobeno už 100 000, v roce 1971 půl milionu a milionu kusů dosáhl Mercedes v roce 1975. V osmdesátých letech měl automatickou převodovku každý druhý vyrobený mercedes. Vlastní převodovku s hydrodynamickým měničem momentu uvedl Mercedes až v roce 1972 v tehdejším předchůdci dnešní třídy S. Typy 450 SE a SEL ji měly jako standard, nižší modely za příplatek. Mercedes-Benz měl dvě verze automatu, pro slabší modely čtyřstupňový, pro silnější třístupňový.
Od osmdesátých let se stala standardem čtyřstupňová převodovka 4G-Tronic. V roce 1990 pak automobilka uvedla svůj první pětistupňový automat 5G-Tronic, která v některých modelech vydržela až donedávna. Platilo to pro levnější auta a také paradoxně pro ty nejsilnější modely, protože modernější ústrojí nebyla schopna zvládnout točivý moment nejvýkonnějších motorů.
Mladých šest stupňů
Šestistupňové automatické převodovky jsou vlastně hodně mladou záležitostí, která však vcelku jistě míří do automobilové historie. I v levnějších vozech se dnes totiž prosazují moderní osmistupňové převodovky, které pomáhají ušetřit významné množství paliva a zástavbově přitom nejsou příliš komplikované. Navíc se v menších vozech prosazují různé automatizované a robotické převodovky nebo ústrojí CVT.
První šestistupňovou automatickou převodovkou se stalo v roce 2001 ústrojí ZF 6HP26. Převodovku významného výrobce ZF dostalo jako první zcela nové BMW 7 (kontroverzní řada E65 navržená Chrisem Banglem). Krom dalších modelů BMW dostaly ústrojí později i vozy značek Jaguar, Rolls-Royce, Land Rover, Ford, Lincoln, Maserati, a také vyšší modely Kia a Hyundai. Verzi určenou pro vozy s pohonem všech kol pak dostaly luxusní modely Volkswagen Phaeton, Audi A8, Bentley Continental a Audi S6 a RS6.
Automatická převodovka Mercedes-Benz 7G-Tronic
Od roku 2003 se vrcholem stalo sedm převodových stupňů. Mercedes tehdy uvedl zbrusu novou převodovku 7G-Tronic. Jako první ji dostaly modely E500, S430, S500, CL500 a SL500, později se rozšířila i do dalších modelů včetně vozů se vznětovými motory. Tato převodovka zvládá točivé momenty do 700 Nm, silnější vozy tedy dostávaly nadále starší 5G-Tronic. AMG si však časem převodovku upravilo, namísto měniče momentu dostala spojku v olejové lázni. Uvedena byla v roce 2009. Sedmistupňovou převodovku mají i některé vozy Infiniti, jde v podstatě o vlastní vývoj. Firmu Jatco, která je za vznik převodovky zodpovědná, totiž vlastní Nissan.
Hon za maximem
U šesti nebo sedmi převodových stupňů však výrobci automobilů dlouho nezůstali. Nejnověji jsou totiž k dispozici převodovky s osmi nebo devíti převodovými stupni. Jako první dostal v roce 2007 osmistupňovou automatickou převodovku Lexus LS 460. Dnes jde o stále aktuální model. Jde o převodovku, která má svůj původ u Aisinu.
Sedmičkové BMW se opět stalo místem premiéry nové převodovky od ZF. Osmistupňový automat poprvé dostala nová řada 7 (F01) v roce 2008. Následně se opět převodovka rozšířila do celé řady modelů jak značky BMW, tak dalších: Audi, Bentley, Chrysler, Dodge, Jaguar, Jeep, Lancia, Land Rover, Maserati, Rolls-Royce a Volkswagen. Vlastní osmistupňovou převodovku si v roce 2010 vyvinul i koncern Hyundai.
Žhavou novinkou roku 2013 jsou devítistupňové automatické převodovky. Jako první přinesla zvýšení stupňů opět firma ZF Friedrichshafen AG. Jako první ji tentokrát dostal Range Rover Evoque, dalším vozem je pak nový Jeep Cherokee (Chrysler si převodovku vyrábí sám). Převodovka zvládá točivé momenty do 480 Nm u benzinových a 450 Nm u naftových motorů, takže je určena pro slabší a středně výkonné vozy, v nejvýkonnějších autech zatím budou výrobci používat dosavadní osmistupňová ústrojí.
Range Rove Evoque je první sériový vůz s devítistupňovou automatickou převodovkou.
Výkonnější devítistupňovou převodovku představil v červenci letošního roku Mercedes-Benz. Jeho zbrusu nové ústrojí 9G-Tronic se nejprve podívá do modelu E350 BlueTec, postupně by se však mělo rozšířit napříč nabídkou automobilky. Převodovka zvládne přenést točivý moment až 1 000 Nm a bude tak moci pohánět i ty nejsilnější modely.
Devět stupňů je prozatím maximem a především ZF byla v posledních letech byla hlavním inovátorem na poli automatických převodovek. Přesto představitelé tvrdí, že se honu za co nejvyšším počtem stupňů účastnit nebudou. Podle nich víc než 10 převodových stupňů nedává smysl.
Na toto podle ZF praktické maximum se chce jako první dostat Hyundai. Automobilka interně vyvíjí vlastní desetistupňovou převodovku, která by měla být určena pro nejlepší modely Genesis, Equus a nejspíš i pro největší sedany Kia.
A to je konec
Pokud se předpovědi ZF vyplní, počet převodů automatických převodovek by už do budoucna růst příliš neměl. Další cestou, jak zvyšovat efektivitu pohonného ústrojí s automatickým řazením budou nejspíš především bezestupňové CVT převodovky, které jsou zatím považovány za nekomfortní především z hlediska výsledného zvukového projevu automobilu. CVTčka zatím také stále bojují s životností.
Ovšem to, že se počet převodových stupňů u automatů přehoupne přes deset vyloučeno není. Ostatně, donedávna si málokdo dovedl představit manuální převodovku se sedmi stupni a vida, Porsche takovou má.
