Automatická převodovka multitronic

Rychlá, úsporná, plynulá: Nová bezestupňová automatická převodovka multitronic je mistrovským technickým dílem.

Zadání zní jednoduše. Vycházíme-li z toho, že s běžnou manuální převodovkou se jede sportovněji a úsporněji a s automatickou převodovkou zase pohodlněji, šlo o to vyvinout převodovku, „která dává větší zrychlení než převodovka s ručním řazením, jež má spotřebu podstatně nižší než převodovka automatická a nižší než převodovka s ručním řazením a která je ještě komfortnější než automat,“ tak načrtává Reinhard Gesenhaus, vedoucí vývoje převodovek u Audi, konstrukční zadání. „Naším cílem bylo být v každém ohledu lepší.“ Byl to tedy požadavek srovnatelný s kvadraturou kruhu.

Výsledek se jmenuje multitronic. Bezestupňová automatická převodovka se montuje do Audi A6 2.8 a splňuje každý bod technického zadání. A6 s multitronikem zrychluje z 0 na 100 km/h o 1,3 sekundy rychleji a má průměrnou spotřebu podle normy EU o 0,9 litru paliva menší než dosavadní pětistupňová automatika. Při srovnání s pětistupňovou převodovkou s ručním řazením je výsledek těsnější, ale i v tomto případě vyhrává multitronic; o 0,1 sekundy rychleji z 0 na 100 km/h a o 0,2 litru menší průměrná spotřeba.

Pohodlí však nelze vyjádřit čísly: ať na plynový pedál šlápneme jakkoli náhle a silně – reakce není trhavá, nic se netřese, netřepe. To, co působí jako malý zázrak, je výsledkem důsledné, trpělivé, dlouhodobé vývojové práce. Reinhard Gesenhaus říká: „V podstatě pracujeme na tomto tématu v různých variantách od roku 1980. Nyní se nám to podařilo.“

ORGANIZACE TOČIVÉHO MOMENTU

Pro popis toho, jak se podařilo vytvořit odpovídající technické předpoklady, se vyplatí začít poněkud zeširoka. Převodovka – ať již s řazením ručním nebo automatickým – slouží vždy k nastavení počtu otáček a točivého momentu tak, aby se v rámci daného výkonového spektra motoru postupovalo vpřed optimálně. Přitom jsou požadavky různé: při rozjezdu je zapotřebí větší točivý moment a menší počet otáček, zatímco pro maximální rychlost více otáček a menší točivý moment. Mezi těmito krajními body existuje mnoho různých jízdních situací – klouzání (nebo: ustálená jízda po rovině), akcelerace, jízda v zácpě, do kopce, z kopce. Čím více rychlostí, čím více převodových poměrů je přitom k dispozici, tím je účinnost využití dodané energie vyšší. Může to potvrdit každý cyklista: je totiž lhostejné, zda chceme zdolat kopec rychle, nebo s menší námahou – s každým dodatečným převodovým stupněm je to snazší. Proto dnešní jízdní kola mají 18, 24 a více převodových poměrů.

V autě se rozumně prosadilo pět nebo šest stupňů. Ideální by zajisté bylo – a tím jsme opět u tématu multitronic – mít k dispozici nekonečně mnoho převodových poměrů a pohybovat se proměnlivě a spojitě stále na ideální křivce točivého momentu a počtu otáček.

Idea jako taková je stará. Na multitroniku je nové to, že funguje přesvědčivým způsobem. Jádrem převodovky je variátor. Přenos točivého momentu je obvykle realizován dvojicemi ozubených kol nebo sadami planetových kol, právě v pěti nebo šesti různých variantách.

U multitroniku se přenos momentu děje řetězem, který běží mezi dvěma páry kuželových kotoučů, z nichž je vždy jeden kotouč posuvný ve směru osy. Tím se řetěz posouvá směrem ven nebo dovnitř, oběžná dráha řetězu se mění a s ní převod. Při převodu pro rozjezd 12,7 a převodu pro předjíždění 2,1 vychází neobvykle velký rozsah, přibližně 6,0 – téměř ideální hodnota, která umožňuje i sportovní rozjezd i pohodlné rychlé klouzání po dálnici s příznivou spotřebou. Jak se konstrukce zdá jednoduchá, tak obtížné je ji realizovat. Princip CVT (Constantly Variable Transmission) se dosud prosazoval jen těžko. Hlavní příčinou bylo, že mnohé systémy musely z bezpečnostních důvodů pracovat s velmi vysokou přítlačnou silou, aby se zabránilo příliš vysokému klouzání, nebo dokonce proklouznutí řetězu. Tím celý systém ztrácí účinnost, spotřeba roste.

OPTIMALIZACE ÚČINNOSTI

Aby se zabránilo právě těmto ztrátám účinnosti, Audi společně s firmou LUK vyvinuly nový řetěz pro přenos síly, sponový řetěz. 75 balíků spon je vzájemně spojeno kolíky, zvanými též anglicky pins, a tvoří celkem 715 milimetrů dlouhý řetěz. Přenos točivého momentu se děje výlučně třením mezi pins a kuželovými koly.

Vysoká stabilita ocelového řetězu je přitom důvodem, proč multitronic dokáže přenášet vysoké točivé momenty – v případě A6 2,8 až 280 newtonmetrů. „Tento řetěz zvládá tahové síly až 1,7 tuny,“ říká Reinhard Gesenhans. „Důležité je, aby přítlačná síla řízená hydraulikou byla dávkována přesně, tj., aby nebyla příliš malá nebo příliš velká. Je to otázka know-how a dlouhodobé zkušenosti.“

Toto provedení multitroniku je umožněno dalším inteligentním řešením. Mechanicko-hydraulické čidlo točivého momentu působí přímo a bez jakéhokoli zpoždění na přítlačnou sílu a spolehlivě zabraňuje eventuálnímu proklouznutí sponového řetězu – i při náhlém přebytku točivého momentu, který může nastat například při přejezdu zledovatělého úseku.

Další zvláštností multitroniku je, že obě funkce kuželových kotoučů variátoru – přenos přítlačné síly a změna převodu – se regulují navzájem odděleně. Pomocí tohoto principu dvou pístů lze vyloučit zbytečné ztráty účinnosti a kromě toho dosáhnout dynamickou přímou změnu převodu prostřednictvím velmi rychlého přestavení kuželových kotoučů.

Celkově multitronic zprostředkuje pocit jízdy, který je podstatně bližší stupňové automatice než běžné převodovce CVT, právě bez škubání. Proslule pověstnému efektu gumového pásu mutitronic zcela zabraňuje: hbitou změnou převodu a odpovídající změnou počtu otáček nová převodovka reaguje sportovněji a dynamičtěji, než jak to známe u automatiky. Dodatečně je do multitroniku integrován dynamický regulační program DRP, který se dovede nastavit na libovolný styl jízdy a odpovídajícím způsobem mění charakteristiku řazení.

TYPICKY EVROPSKÉ

Dovršením komplexního uměleckého díla je ještě jedna zvláštnost multitroniku: místo obvyklého měniče točivého momentu Audi nasazuje dvě lamelové spojky jako prvek pro rozjezd (jednu pro směr vpřed, jednu pro směr vzad). Toto řešení má několik předností: má zřetelně lepší účinnost a kromě toho umožňuje různé charakteristiky rozjezdu – od obzvlášť citlivého odlepení na kluzkém podkladě až po sportovní cvičení s plným plynem. K tomu může být řízen lamelovou spojkou Kriechmoment (moment lezení, plazení). Při šlápnutí na brzdu se například snižuje, aby se odlehčilo řidičově noze, která brzdí, což navíc vede ke snížení spotřeby.

Ale nedosti na tom. Elektronické řízení je v převodovce pevně spojeno s hydraulikou, a nejsou tudíž zapotřebí kabely a zástrčkové spoje – „nejčastější příčina poruch u automatických převodovek“, říká Reinhard Gesenhaus. Skříň nanejvýš kompaktní převodovky je zhotovena z hořčíku, aby se ušetřila váha – zvláštní výzva pro techniku lití.

Technické problémy bezestupňové automatické převodovky multitronic vyřešil. Zbývá již jen jeden problém, psychologický: Evropané nejsou na rozdíl od Američanů a Japonců fanoušky automatických převodovek. K tomu je možno uvést více nebo méně dobře podložené argumenty. Převodovka multitronic jako nové spojení mezi řidičem, autem a vozovkou učiní v budoucnu obtížnějším rozhodnout se pro něco jiného. Je do jisté míry velmi německou automatickou převodovkou – ve smyslu sportovnosti, dynamiky a efektivnosti.

Pro uklidnění notorických skeptiků zaujatých vůči automatikám: jako Audi tiptronic, je i multitronic vybaven ručním řazením, umožňujícím řadit šest stupňů. Velmi brzy si však všimneme, že se jako lidský faktor rychle staneme nejslabším článkem jízdy vpřed, že ve skutečnosti postupujeme pomaleji a s větší spotřebou paliva.

Není tedy třeba být proroky k tomu, abychom multitroniku předpověděli podobně přesvědčivý úspěch, jako dosud slaví quattro a TDI, vyvinuté firmou Audi.