Zajímavosti

Koncepce pohonu aut: Jaké jsou výhody klasické koncepce nebo motoru uprostřed?

Pohon předních kol a motor vpředu napříč je dnes zdaleka nejrozšířenější u osobních aut. Jaké má výhody a nevýhody? A proč mají automobiloví nadšenci tak rádi klasickou koncepci pohonu?

Uspořádání pohonu rozhoduje u osobního automobilu o celé řadě skutečností. Od jízdního projevu přes vnitřní prostornost až po výrobní náklady. Ve druhé vlně pak můžeme zmínit složitost oprav či cenu některých servisních úkonů.

Během dlouhých desítek let jsme se mohli setkat s celou řadou koncepcí. Některé přetrvaly či se dále rozšířily (pohon předních kol, hnací jednotka vpředu napříč), jiné postupem let zanikly (pohon předních kol, ale motor vpředu podélně, převodovka před ním).

Použití určité koncepce pohonu je silně odvislé od zaměření vozidla. Třeba motor uložený před zadní poháněnou nápravou je výhodný z pohledu jízdních vlastností, avšak je v zásadě neslučitelný se čtyřmístnou kabinou či kabinou s uspořádáním 2+2. Ano, v minulosti taková auta sice vznikla (příkladem je třeba osmiválcové Ferrari Mondial), avšak o nějakých výhodách nemůže být řeč. Zmíněné Ferrari Mondial to takto mělo coby řešení „z nouze ctnost“.

Hnací řetězec vpředu, pohon předních kol – dnes zdaleka převládá

Hnacím řetězcem rozumíme soustavu motor a převodovka. Většina aut jej má dnes uložený vpředu napříč před přední poháněnou nápravou. Tato koncepce má hned několik předností. Předně je to výrobní cena a dále lepší využití obestavěného prostoru karoserie vozidla. Jistě z toho důvodu se toto řešení začalo zprvu uplatňovat u aut nižších tříd. Vše začalo v 50. letech ve Velké Británii u firmy BMC (British Motor Corporation), později BL (British Leylend), ještě později Rover Cars a vozu Austin Mini.

Původní Mini bylo prvním autem s motorem uloženým v přídi napříč před poháněnou přední nápravou. Převodovka se však nenacházela vedle motoru, nýbrž pod ním, tudíž byla vlastně jakoby jeho součástí. Možná i proto, že by se vedle čtyřválců série A v malé přídi nevešla. Podobně to měly vyřešené PSA u motorů XY, nabízených třeba v původním Peugeotu 205.

Proč je u této koncepce předností výrobní cena? Hned z několika důvodů. Obecně motorům napříč stačí převodovka dvouhřídelové konstrukce. A dále platforma nemusí mít výrazný prolis v podlaze, vnímaný řidičem jako středový tunel pro uložení převodovky.

Ne vždy však musí pohon předních kol znamenat uložení hnacího řetězce vpředu napříč. V minulosti častěji, dnes spíše výjimečně existují i konstrukce s podélně uloženým hnacím řetězcem. Toto, byť o něco dražší, řešení obecně méně zatěžuje přední nápravu. Asi nejznámější jsou vozy Audi, u nichž je za podélně uloženým motorem umístěna převodovka, od níž vede paralelní hřídel (je součástí skříně převodovky) dopředu k přednímu diferenciálu. Podobné řešení míval kdysi vůz Oltcit, či velké Renaulty 16 a dále 20/30 respektive 25. A také R21 s motory od dvou litrů výše. Dalším takovým autem byla Honda Legend 2. a 3. generace.

Přesně obráceně to měl uspořádané první Renault 5. Převodovka u něj byla před motorem, který se tak nacházel za přední nápravou. Navzdory očekávání bylo jeho řazení velmi přesné a lehké (osobní zkušenost). Ještě zdaleka originálnější řešení předváděl kdysi Saab se svým modelem 99 či původní hranatou 900. U saabů se převodovka nacházela pod motorem a přenos síly na ni od klikového hřídele zajišťoval řetěz vedený od přední části kliky. Fakt zajímavé řešení a kupodivu i dlouhověké.

Plusy

Prostornost, cena, hodí se pro masovou výrobu, dnes již solidní jízdní vlastnosti, v době vzniku předvídatelné chování na limitu (čitelné, leč nesportovní jízdní vlastnosti)

Minusy

Značně zatěžuje přední nápravu, problémy s trakcí, způsobuje přenos záběrových sil do řízení, nehodí se pro vysoké výkony (i dnes je limitem zhruba 220 kW tedy 300 koní), omezený rejd předních kol.

Hnací řetězec vpředu, pohon zadních kol - oblíben u vášnivých řidičů

Pod pojmem klasická koncepce si obyčejně představujeme motor uložený spolu s převodovkou podélně v přední části vozu. Poháněná je zadní náprava přes kloubový (kardanový) hřídel. Toto řešení bylo ještě v 60. letech používáno i na automobilech nižších tříd. Stačí vzpomenout nám dobře známé vozy VAZ 2101 a vyšší, v základu tedy Fiat 124. Dnes je záležitostí výhradně aut vyšších tříd, navíc ještě prémiových výrobců popřípadě se používá u sportovních aut.

Když přijde řeč na auta s motorem vpředu a pohonem zadních kol, většina motoristických novinářů a také automobilových nadšenců má najednou úsměv na tváři. A hned začnou mluvit něco o “driftování” a jízdě bokem. Ano tato koncepce skutečně umožňuje jízdu v takzvaném powerslidu, neboli zásluhou přesně dávkovaného plynu v kombinaci s počáteční mírou natočení volantu jízdu v zatáčkách s rozevlátou zádí. Pokud to umíte, je to skvělé, pokud ne, koledujete si o malér. I v případě, že jízdu “bokem” nevyznáváte, tak můžete v klasické koncepci najít zalíbení. V porovnání s hnacím řetězcem vpředu totiž nabízí dvě nezpochybnitelné přednosti.

Tou první je mnohem příznivější rozložení hmotnosti na jednotlivé nápravy. Mnozí výrobci takových aut toto rádi zdůrazňují, zejména je-li tento poměr 50:50, tedy vlastně zcela rovnoměrný. V praxi je však dosažitelný jen málokdy. Záleží na celé řadě faktorů. Třeba na obsazení vozidla, množství a hmotnost zavazadel a také na tom, kolik paliva máte v nádrži. I kdyby však byl tento poměr řekněme 55:45 přední/zadní náprava, je to stále v porovnání s koncepcí s hnacím řetězcem vpředu výrazně lepší (u ní je poměr rozložení hmotnosti mezi nápravy běžně 65:35, u těch nejlepších 60:40). Příznivější rozložení hmotnosti znamená také malý moment setrvačnosti (polární moment), což je předpoklad k rychlým změnám směru jízdy. Současně si však zatížená řídící náprava ponechává dobré vlastnosti z pohledu směrové stability. Auta klasické koncepce tak nebývají takzvaně nervozní.

Druhou předností je oddělení řízení od pohonu. Vůz pohánějí zadní kola, směr mění až na výjimky těmi předními. Díky tomu nedochází k přenosu záběrových sil do řízení, takže to pracuje plynuleji a teoreticky může nabízet více citu. Ani při prudkém přidání plynu u výkonného vozu vám tak volant nevylétne z ruky, což se u silných “předokolek” s trochou nadsázky občas dělo. Auta s klasickou koncepcí tak mohou mít mnohem výkonnější motory. Při zrychlování totiž zásluhou setrvačné síly více zatíží hnací nápravu. To u aut s předním pohonem naopak dochází k jejímu odlehčování.

Hnací zadní zadní náprava má ale i negativa. Kromě vyšší ceny a složitějšího a zároveň dražšího hnacího řetězce je to také diskutabilní trakce na povrchu s nízkou přilnavostí. Kdo někdy vlastnil třeba Ford Sierra nebo starší BMW či dokonce “žigulíka” jistě zažil situace, kdy napadl sníh a on nemohl zdolat ani mírnější stoupání zatímco jiní, třeba ve starých škodovkách normálně jeli. Jistě, s léty a rozvojem elektroniky se toto podařilo vcelku eliminovat, i když to asi úplně nezmizelo.

Druhou často zmiňovanou nevýhodou je omezený prostor v kabině, vinou posunutí hnacího řetězce více vzad. Povinný takzvaný transmisní tunel navíc dost omezuje místo rovněž v příčném směru. To je také důvod, proč se tato koncepce dnes používá u větších aut nebo sporťáků, kde toto lze rozměry eliminovat (velká auta) nebo to hraje podřadnou roli (sportovní auta).

Plusy

Většinou dobře rozložená hmotnost, snadná zástavba pohonu všech kol, trakce na suchém povrchu, přesné a plynulé řízení bez vlivu hnací síly motoru, vyvážené jízdní vlastnosti (mix ovladatelnost-jízdní komfort), velký rejd předních kol, přesné řazení (páka je takřka na převodovce, navíc v její ose podélné symetrie)

Minusy

Cena, omezuje prostornost v kabině v příčném i podélném směru, vyžaduje kloubový hřídel (riziku parazitních momentů v hnacím řetězci

Motor za zadní nápravou, pohon zadních kol - negativa převládají

Motor uložení zpravidla podélně za zadní poháněnou nápravou s převodovkou před ní byl oblíbený u konstruktérů v 50. a 60. letech. Od 70. let se od něj stále více upouštělo ve prospěch jiných koncepcí až nakonec zůstal záležitostí výhradně sportovních aut. Výjimkou byly československé vozy Škoda 1000 MB od roku 1964 až 136 Rapid z roku 1990. Důvodem nebyla nějaké technická přednost, ale politická situace v naší zemi.

Obecně nejznámějším uživatelem této koncepce je Porsche 911 a jeho deriváty, které má toto dodnes. Do poloviny 90. let měly takto uložený motor také vozy Alpine (později Renault Alpine) coby přímí konkurenti Porsche 911 z Francie. V minulosti tímto proslul rovněž VW Brouk a od něj odvozené modely. Dnes motor za zadní nápravou najdete kromě u Porsche 911 také u Smartu a Renaultu Twingo.

Motor za zadní nápravou znamená její výrazné zatížení. Naopak přední náprava je zatížena mnohem méně. Toto v praxi přinášelo (a přináší) občas dobrodružné jízdní vlastnosti. Vhodnou kinematikou náprav a dalším vylepšením se však podařilo i auta této koncepce naučit jezdit v některých případech velmi dobře.

Horší to je při vysokých rychlostech. To pak málo zatížená příď může doslova vlát po silnici. Kdo někdy jezdil s Tatrou 613, jistě nám v tomto dá za pravdu. Přitom zrovna T 613 byla unikátní tím, že její motor nebyl uložen za zadní nápravou jako u starší T 603, ale nad ní. Polovina před nápravou, polovina za nápravou. To přineslo v konečném důsledku výrazně lepší rozložení hmotnosti mezi nápravy než u předchůdce či soudobých vozů Škoda.

Auta s motorem za zadní nápravou mají z důvodu zde soustředěné vysoké hmotnosti také velký moment setrvačnosti. Ten však pracuje spíše proti řidiči. Málo zatížené přední nápravě tak občas chybí přilnavost, zejména na mokru, což může být zejména v zatáčce dost nepříjemné. Auto se pak může chovat výrazně nedotáčivě. Naopak trakce hnacích kol je vynikající, takže tato auta mají nejlepší předpoklady zdolat zasněžený kopec i v případě, kdy auta jiných koncepcí stojí pod ním s protáčejícími se koly.

Plusy

Vynikající trakce zadní nápravy i na mokru, neomezuje prostornost v kabině, snadná cesta k účinné deformační zóně přídě (platilo kdysi), velmi přesné a plynulé řízení (Porsche 911), velký rejd předních kol (Renault Twingo Mk3)

Minusy

Obtížné chlazení, špatné rozložení hmotnosti, značná citlivost na boční vítr, špatná trakce předních kol (nedotáčivost), toporné řazení převodovky

Pohon uložený před zadní nápravou (uprostřed) - z Formule 1 na silnice

Pohon před zadní nápravou nebo také uprostřed, jak se někdy říká, může být dvojí. Buď je motor uložený podélně před nápravou a tedy převodovka je podélně až za ní, nebo je hnací skupina usazená v rámu karoserie napříč a tedy motor s převodovkou jsou oba před nápravou. Třetím řešením, které používalo pouze Lamborghini na typech Countach či Diablo je podélné uložení motoru před zadní nápravou, avšak s převodovkou nikoliv za ním a tedy za nápravou, ale před ním. Tedy doslova mezi řidičem a spolujezdcem ve středovém tunelu. Zpět k nápravě vedl hnací hřídel, který tak poháněl diferenciál umístěný až za motorem.

Prvně uvedené řešení se používá u velkých víceválcových motorů, které by se napříč vešly pouze obtížně. Druhé řešení mají zpravidla levnější automobily s touto koncepcí. Příkladem je třeba MG F/TF, Toyota MR2 či Fiat X1/9. Koncepce s pohonem před zadní nápravou je vhodná pouze u sportovních vozů. Důvodem je fakt, že až na výjimky (viz výše) vlastně znemožňuje zástavbu zadní řady sedadel.

Z pohledu jízdní dynamiky nabízí motor uprostřed velmi malý moment setrvačnosti (polární moment). Menší než u klasické koncepce. Tato auta tak opravdu hbitě mění směr jízdy a v zatáčkách jsou dlouho neutrální. Malý polární moment ale také současně znamená rychlý přechod do smyku a tedy ztrátu stability vozidla. Oč rychleji auto reaguje na pokyny řízení o to stejně rychle se přechází do smyku. Samozřejmě to lze potlačit kinematikou náprav (zejména tou zadní) a elektronikou, jak v praxi ukazuje třeba Toyota MR2 třetí (a tedy poslední) generace.

Plusy

Koncepce převzatá z F1, nejmenší moment setrvačnosti rovná se největší agilita jízdy, rozložení hmotnosti, překvapivě solidní komfort odpružení, velký rejd předních kol

Minusy

Omezený přístup k motoru, hodí se jen pro sportovní vozy s uspořádáním kabiny maximálně 2+2, na limitu přilnavosti méně čitelné jízdní vlastnosti, obtížné chlazení motoru, obtížnější řazení (je-li převodovka až za motorem)

Transaxle - při jízdě nepřekonatelné, avšak velmi drahé

Transaxle se označuje koncepce, v rámci níž je motor uložený vpředu podélně nad, nebo za přední nápravou, zatímco převodovka se nachází vzadu, obvykle až za nápravou a tedy také za diferenciálem. Transaxlů vzniklo za léta hned několik. Asi nejlepším příkladem jsou vozy Porsche 924/944/968 a 928, tedy se čtyř a osmiválcovými motory, vyráběné v letech 1975 až 1995. U nich navíc výrobce použil ještě jednu zajímavost a tou je pevné spojení skříně převodovky s blokem motoru. Tímto řešením došlo k vyztužení hnacího řetězce. Tato Porsche tedy neznají u kloubových hřídelů po letech provozu slyšitelné klepání Hardy spojek. Tehdy byla za výhodu zmiňována také lepší pasivní bezpečnost při čelním nárazu.

Naopak kritizováno bylo řazení. Tím že je spojka vpředu, tedy v setrvačníku, dochází ke zvýšenému namáhání synchronizace převodovky. To byl také důvod, proč osmiválec 928 používal dvoukotoučovou spojku, díky čemuž mohl být snížen průměr lamely spojky (byly tady dvě, ale menší) a tím klesla i obvodová rychlost hnacího hřídele.

Druhou značkou, která v minulosti proslula masivním používáním Transaxle je Alfa Romeo. V jejím případě byl ale použit klasický kloubový hřídel (kardan) a spojku umístili Italové těsně před převodovku, tedy dozadu.

Výhodou Transaxlu je asi nejlepší poměr mezi stabilitou a agilitou (rozuměj schopností auta rychle reagovat na pokyny řízení). Rozložení hmotnosti na nápravy je tady v ideálním poměru 50:50, u některých Porsche to bylo 49:51 ve prospěch zadní nápravy. Tato auta tak reagují solidně rychle na řízení, ale přitom si zachovávají potřebnou stabilitu při rychlé jízdě. Navíc tím, že je hmotnost dobře rozložena, nemusejí mít ani přehnaně tvrdý podvozek. Třeba Porsche 944 tak překvapuje jízdním komfortem.

V moderní době se Transaxle používala/používá u sportovního Mercedesu AMG GT či vozů značky Maserati a Ferrari. A dále Aston Martin V8 Vantage či DB9. Kouzlo Transaxle objevili rovněž Američané a to u Corvette C5 v roce 1997 a konečně nesmíme zapomenout ani na vozy Volvo 340/360 ze 70. let či naší Škodu Popular z roku 1934. Ta asi nejlépe dokazuje, že tato koncepce není vůbec ničím novým, a to ani v 70. a 80. letech, kdy ji nejvíce proslavily právě firmy Porsche a Alfa Romeo.

Plusy

Vynikající rozložení hmotnosti, optimální polární moment a tedy skvělý poměr mezi stabilitou a agilitou jízdy, překvapivě komfortní podvozek

Mínusy

Drahé řešení, obtížné řazení, zvýšené namáhání synchronizace převodovky, převodovka vzadu omezuje místo ve druhé řadě sedadel