Lexus LS 460

Zdá se, že všichni výrobci vozů vyšších tříd dnes čelí vzájemně neslučitelným požadavkům. Zákonodárci požadují více bezpečnostních prvků. Zákazníci si přejí vyšší pohodlí. A všichni volají po vyšší hospodárnosti. Bezpečnost a komfort se ale odráží ve vyšší hmotnosti, a to znamená vyšší spotřebu paliva. Výsledkem je nutnost použití stále důmyslnějších technologií v každém kroku vývoje vozu.

Vzniklá situace si vyžádala lehčí a vysoce pevné materiály, ekonomičtější motory a nasazení hybridních technologií. Totéž platí pro vícestupňové samočinné převodovky s elektronickým řízením, jakou je např. nová osmistupňová převodovka v modelu Lexus LS 460. Díky ní může motor stabilně pracovat s nejvyšší účinností, protože převodovka pracuje s optimálním převodovým poměrem vzhledem k dané jízdní situaci.

V dobách, kdy spotřeba paliva nehrála tak důležitou roli, se řidiči rádi sami rozhodovali, kterou rychlost zařadí – manuálně, ručním přeřazením na samočinném ústrojí, případně pomocí funkce „kick down”. Náklady na pohonné hmoty však raketově vzrostly a bylo zapotřebí zapojit počítačem regulovanou automatickou změnu převodů tak, aby byl vždy použit optimální převodový poměr. Zpočátku mezi největší problémy patřila nízká účinnost většiny samočinných převodovek, poměrně pomalá změna převodů a nevýhoda vyšší hmotnosti při zvýšení počtu převodových poměrů.

Řada z těchto faktorů byla z větší části překonána před několika lety, kdy technici z vývojového centra Lexus v japonské prefektuře Aichi představili šestistupňovou samočinnou převodovku. Konkurence se však rozhodla zvýšit objem motoru tak, aby vyhověl nárokům na výkon vozu. Proto se technici značky Lexus rozhodli, v případě modelu LS 460, získat špičkový výkon a nejvyšší možnou účinnost z pohonné jednotky o objemu 4,6 litru, u níž optimalizovali hmotnost a spotřebu paliva.

V rámci svého snažení vytvořili osmistupňovou samočinnou převodovku. Při jejím vývoji zcela přehodnotili technologii změny převodových stupňů. V technické mluvě to lze vyjádřit tak, že začlenili dvojité planetové soukolí do soukolí Ravigneaux v kombinaci s lamelovou spojkou se čtyřmi kotouči, jednou volnoběžkou a dvěma kotoučovými brzdami s vnitřním polohováním.

Současně maximálně využili potenciál spolehlivosti vnitřních komponentů z lehkých kovových materiálů. Poté plně optimalizovali hydraulické systémy používané pro jejich aktivaci. Výsledek zapouzdřili do velmi kompaktního hliníkového obalu z jednoho kusu: velikost ani hmotnost nové osmistupňové převodovky se v porovnání s šestistupňovým ústrojím, které je tímto nahrazeno, prakticky nezměnila. Na první pohled to zní docela jednoduše, ale vývoj nové převodovky byl nesmírně náročný.

Pro řidiče to ale znamená, že převodovka rychle reaguje na jeho pokyny. Díky konstrukci převodového ústrojí lze řadit nesekvenčně, a tak reagovat na všechny jízdní situace, například při prudkém zpomalování nebo mírnějším zrychlování, kdy se řízení převodovky rozhodne přeskočit jeden či dva převodové stupně, aby se snížily otřesy při řazení. Tento jedinečný mechanismus rovněž odstranil určitý pocit nepřesnosti a krátké úbytky výkonu, které bylo možné postřehnout u starších převodovek s pomalejším řazením. Dokonalým sladěním převodových poměrů s krouticím momentem a výkonem motoru byl získán zcela nový rozměr spočívající ve snadném dávkování vysokého výkonu. Nové převodové ústrojí se díky své nízké hmotnosti a účinnosti více než osvědčilo i z pohledu spotřeby paliva.

Zcela nová osmistupňová samočinná převodovka obsahuje nejvyspělejší elektroniku současnosti, která ovládá výběr optimálního rychlostního stupně a točivého momentu motoru, čímž podporuje schopnost nového motoru V8 4,6 l kombinovat konkurenční úroveň výkonnosti s prvotřídní hospodárností.

Skříň převodovky je z jednoho kusu a je vyrobená z hliníku odlitého pod tlakem, aby se co nejvíce snížila hmotnost a zvětšila tuhost.

Díky zmenšení dílů, dokonalejšímu kapalinovému okruhu s menším počtem komponentů a účinnějšímu ozubenému soukolí jsou vnější rozměry nové převodovky stejné jako u šestistupňové samočinné převodovky  modelu LS 430. Skříň nové převodovky je o 10 % lehčí a přesto o 30 % tužší než u šestistupňové převodovky předchozího modelu. S hmotností 95 kg (+ 10 % ve srovnání s 6A/T modelu LS 430) má nová osmistupňová samočinná převodovka o 22 % větší kapacitu přenosu točivého momentu.

Pro hladké ovládání točivého momentu nového motoru V8, dosahujícího 493 N.m, se zlepšila přesnost a síla každého zubu převodů. Pro vývoj systému leštění byla použita mikrolaserová technologie. Tento systém dovoluje zřetelné zlepšení v přesnosti konečné úpravy dotykových ploch a současně zachovává nezbytnou tloušťku zubu ozubeného kola. V důsledku toho se výrobní odchylky u povrchu zubu snížily o zhruba 50 % a maximální tuhost v krutu se zkombinovala s hladkým a pevným záběrem zubů.

Použití hliníku místo oceli pro povrch zubu vedlo ke značnému snížení hmotnosti. Navíc jak náboj centrálního kola, tak spojky jsou nyní vyrobeny z hliníku, což snižuje hmotnost komponentů v každé skříni o 50 %.

Ozubené soukolí a kapalinové ovládání

Ozubené soukolí s osmi převodovými stupni se skládá z dvojí sady planetového soukolí a planetového soukolí Ravigneaux. Toto uspořádání je doplněno čtyřmi kotoučovými spojkami, jednou jednosměrnou spojkou a dvěma kotoučovými brzdami. Pro zajištění co nejplynulejší jízdy nová převodovka dokáže provádět vícenásobné změny rychlostních stupňů (nejen změny o jeden rychlostní stupeň) a tak optimálně přizpůsobovat točivý moment momentálním podmínkám zatížení. Zatímco obvyklé řízení řazení uvolňuje jednu zapojenou spojku před spojením druhé, nové osmistupňové ozubené soukolí bylo zkonstruováno tak, aby stále přenášelo výkon prostřednictvím každé ze dvou zapojených spojek. Tím se na minimum zkracuje časová ztráta a ráz při přeřazení, což zajišťuje bezprecedentní plynulost celé činnosti.

Nový hydraulický systém převodovky kombinuje lineární elektromagnetický ventil a řídící ventil v jediné jednotce. Kromě přispění k celkové kompaktnosti jednotky umožňuje tato nová strategie další podstatné zkrácení doby mezi změnami rychlostních stupňů. Doba pouhých 350 milisekund je o 41 % kratší než u převodovky 6A/T modelu LS 430 a mezi konkurenty v segmentu nemá obdobu.

Nový kapalinový řídicí systém

Nová osmistupňová samočinná převodovka Lexusu, která má nejširší rozpětí převodových stupňů mezi konkurenčními převodovkami, nabízí prvotřídní kombinaci výkonnosti a hospodárnosti. Hospodárné využití paliva je dále podpořeno prodlouženým přerušením vstřikování při zpomalování a rozšířením využívání jízdy na neutrál. Systém Neutral Control System samočinně odpojí režim „D“ při zastavení vozu a běhu motoru naprázdno, čímž se současně snižuje zatížení motoru a zlepšuje hospodárnost.

Minimální hlučnost a vibrace hnacího ústrojí

Při absenci zvukotěsných materiálů v konstrukci samotného hnacího ústrojí se velká péče věnovala minimalizaci hlučnosti a vibrací systému, a to prostřednictvím kombinace přesného inženýrství, optimální provozní rovnováhy a inovačního prověřovacího systému.

Rozsáhlá analýza planetového soukolí odhalila, že když se ozubení páruje se stejným počtem zubů, akustický tlak se zdvojnásobuje z důvodu rezonance. Nicméně upravení počtu zubů, aniž by se ovlivnil celkový převodový poměr, podstatně omezilo hluk v převodovce.

Kromě výrazného zvýšení přesnosti výroby jednotlivých ozubení byl také zvýšen počet ložisek a plocha každého jednotlivého ložiska, aby se zajistila optimální hladkost a vyváženost rotace. Navíc se zlepšila jak přesnost záběru ozubení diferenciálu, tak tuhost hnacího hřídele. Nový, třídílný hnací hřídel, vyrobený s vyšší tolerancí, má pružné spojení s vynikajícími vlastnostmi z hlediska hluku a vibrací.

Technické údaje:

Stejně jako u nového motoru V8 je dovednost zručných řemeslníků součástí výrobního procesu, a to prostřednictvím pečlivé analýzy na zkušebních stolicích a jemnému vyladění úrovně zvuku a vibrací při testu každé vyrobené převodovky. Prověřuje se rotační vyváženost celého hnacího ústrojí, stejně tak jako průhyb hnacího hřídele ve vysokých otáčkách a hluk převodového ústrojí od ozubení diferenciálu. Cílem je, aby celé hnací ústrojí pracovalo na úrovni pouhých 10 dB.