Hydrodynamická převodovka

Hydrodynamická automatická převodovka je nejrozšířenějším druhem automobilní automatické převodovky. Skládá se z hydrodynamického měniče a planetových soukolí. Řazení probíhá pomocí lamelových spojek a brzd, které umožňují kombinací planetových soukolí dosahovat různých převodových poměrů. Převodovka bývá vybavena parkovací západkou.

Technický popis hydrodynamické převodovky

Hlavní součásti hydrodynamické převodovky jsou:

Hydrodynamický měnič momentu, který umožňuje plynulý rozjezd vozidla (v podstatě nahrazuje třecí spojku), současně tlumí vibrace způsobené motorem a rázy vzniklé řazením převodových stupňů. Tyto výhody jsou způsobeny tím, že měnič sám nedokáže zajistit pevné spojení motoru s převodovkou. Skládá se z:
- Čerpadla pevně spojeného se setrvačníkem spalovacího motoru
- Statoru na volnoběžce
- Turbíny spojené s vstupním hřídelem převodovky
- Oleje — Mezi těmito součástmi se nachází olej. Motor je spojený s čerpadlem (což není žádné klasické čerpadlo na vodu, spíše jen takové kolo s různými kanálky/lopatkami/drážkami.) Když se nastartuje motor, čerpadlo se roztočí a jeho pohyb vyvolá usměrněný pohyb oleje, který se přenáší na lopatky turbíny a tím na ni tlačí.
- Blokovací spojky — U moderních vozidel je kvůli snížení spotřeby paliva v určitých fázích jízdy měnič vyřazen z činností klasickou lamelovou spojkou, která mechanicky přemostí měnič momentu a nedochází tedy k prokluzu mezi čerpadlem a turbínou. Tato situace nastává, pokud se otáčky čerpadla a turbíny shodují. K spínání přemosťovací spojky může v závislosti na způsobu jízdy docházet velmi často.
Zubového čerpadla (neplést s čerpadlem v měniči) — Úkolem tohoto čerpadla je:
- Zajistit cirkulaci oleje v měniči a převodovce.
- Natlakovat hydraulický systém převodovky a tím umožnit automatické řazení
Hydraulického bloku (Mechatroniky), který bývá zpravidla k nalezení vespod převodovky. V dnešních skříních je hydraulický blok často řízen elektronicky. Jeho úkolem je:
- Řadit jednotlivé převodové stupně
- Zajišťovat mazání ozubených kol
- Zajišťovat průtok oleje hydrodynamickým měničem a jeho případné přemostění spojkou
Parkovací západky — U převodovek vybavených hydrodynamickým měničem momentu není možné zajistit odstavené vozidlo proti pohybu zařazením rychlostního stupně. Tato nevýhoda bývá odstraněna parkovací západkou — speciálním železným kolem s pravidelně umístěnými výřezy, do nichž zapadá speciální zub, který převodovku a tím i vozidlo zcela zablokuje. Parkovací západka je aktivována zvolením polohy P na volící páce.
Převodové skříně (zpravidla planetové) s jednotlivými rychlostními stupni.

Provoz převodovky

Z měniče momentu se točivý pohyb přenáší do převodové skříně a odsud na hnané nápravy s koly.

Hydrodynamický měnič umožňuje prokluz, motor se (společně s čerpadlem měniče) může otáčet na volnoběh a pokud je vozidlo zabrzděno, turbína stojí. Z turbíny se olej vrací přes stator zpět do čerpadla. Stator bývá přichycen ke skříní převodovky volnoběžkou. Pokud je rozdíl mezi otáčkami čerpadla a turbíny velký, proud oleje působí na kolo statoru tak, že volnoběžka je zablokována a stator skutečně stojí. Dochází tak ke zvětšení (násobení) kroutícího momentu.

Pokud převodovka zařadí rychlost a řidič k uvolní brzdu, turbína přestane být blokována, pohybem oleje se roztočí a přes převodovku pohání kola. V tomto režimu hydrodynamický měnič prokluzuje (otáčky čerpadla měniče jsou podstatně větší než otáčky turbíny) a točivý moment motoru je měničem násoben. Pokud řidič přidá plyn, čerpadlo se roztočí rychleji a pohyb oleje postupně urychlí turbínu, až se otáčky téměř (avšak pouze téměř) vyrovnají. V tomto režimu pak proud oleje v měniči začne působit opačným směrem, volnoběžka statoru se uvolní a hydrodynamický měnič se začne chovat jako hydrodynamická spojka. (Otáčky čerpadla a turbíny téměř vyrovnají a moment motoru není násoben)

Pokud jsou otáčky motoru (a tím i čerpadla) příliš vysoké, aktivuje se mechanizmus, který v převodové skříni zařadí vyšší stupeň, což vede ke snížení otáček čerpadla. Řazení rychlostí je možné díky lamelovým spojkám a brzdám, které spojují jednotlivá soukolí a umožňují volit různé převodové poměry. Planetová převodovka umožňuje řazení bez přerušení toku výkonu. Jednotlivé rychlosti jsou na sobě závislé.

Díky „pružnosti“ olejového přenosu otáček se otáčky čerpadla a motoru nesníží okamžitě, ale asi během 0,5 s až 1 s, přitom motor po celou dobu řazení „táhne“. (Na rozdíl od mechanického manuálního řazení, kde řidič sešlápne spojku, tím odpojí zcela motor od převodovky a mezitím s převodovkou řadí.)

Hydrodynamická převodovka umožňuje i opačný pohyb – brzdění motorem – turbína naopak pohání čerpadlo a roztáčí motor.

Druhy

hydrodynamická – základní druh s jednoduchým hydrodynamickým měničem.
hydrodynamická s uzamykáním – umožňuje uzamčení hydrodynamického měniče blokovací spojkou, tj. pevné propojení čerpadla a turbíny (po uzamčení má vozidlo mírně nižší spotřebu, mírně vyšší výkon a nelze přeřadit rychlostní stupeň). Uzamčení je provedeno automaticky programem v závislosti na jízdních podmínkách a ovladačích (plyn, rychlostní stupeň …).^[zdroj?]
hydromechanická – je poněkud pozměněná obdoba hydrodynamické, používala ji hlavně železniční vozidla. ^[zdroj?]

Výhody hydrodynamických automatických převodovek

Umožňují provoz vozidla bez nutnosti manuální volby rychlostních stupňů
Zajišťují plynulý a hladký rozjezd bez nutnosti ovládat pedál spojky
Přeřazení probíhá bez přerušení toku výkonu, jízda je v porovnání s manuální převodovkou neobyčejně hladká a plynulá
V kolonách lze vozidlo řídit pouze pedálem brzdy, protože vůz s automatickou převodovkou se po uvolnění brzdového pedálu pomalu rozjede
Šetří motor (neumožňují „podtáčení“ nebo „přetáčení“ motoru, stejně tak nedovolí zařadit špatný převodový stupeň)
Mnohastupňové převodovky (ZF 8HP) nabízejí menší přeskoky mezi rychlostmi a velký celkový převodový poměr (snižující hlučnost a spotřebu, zejména na dálnici)

Nevýhody hydrodynamických automatických převodovek

Nižší účinnost a z ní plynoucí vyšší spotřeba. Ta je způsobena:
- Použitím hydrodynamického měniče, který je podstatně méně učinný než manuální spojka.
- Nutnosti neustálého pohonu zubového čerpadla k udržení komplikovaného hydraulického systému pod tlakem.
Veliká komplikovanost ve srovnání s manuální převodovkou.
Nižší spolehlivost je důsledkem komplikovanosti a často také zanedbané údržby. Ač výrobci často deklarují olej v převodovce jako „doživotní“, experti doporučují provádět výměny každých 30 000 – 80 000 kilometrů.^[1]
Vyšší cena.
Vyšší finanční náročnost oprav. Jelikož je automatická převodovka komplikovaným zařízením, často vyžaduje mnohem kvalifikovanějšího mechanika-specialistu a ceny náhradních dílů bývají vyšší v porovnání s tradiční manuální převodovkou.
Nutnost chlazení – Vzhledem k prokluzu měniče momentu se olej, který v něm cirkuluje, zahřívá. Dlouhodobý provoz s přehřátým olejem by způsobil rychlé poškození měniče. Proto jsou automatické převodovky vybaveny chladiči převodového oleje, který bývá oddělenou částí chladiče motoru. Provozní teplota převodového oleje je cca 80–90 °C.