Zlepšenie jazdných vlastností nedosahujú moderné vozidlá iba stále dokonalejšou konštrukciou podvozka. Jedným z ďalších spôsobov je takzvané vektorovanie krútiaceho momentu, ktoré pomôže autu lepšie zatočiť do zákruty a udržiavať stopu pri jazde po oblúku.

Už pred mnohými rokmi sme sa na testovacej trati firmy Bosch v nemeckom Boxbergu posadili do neobvyklého prototypu. Bolo to Audi A5 (predchádzajúcej generácie), ktoré Bosch a jeho technici kompletne prestavali na elektromobil a vybavili ho samostatným pohonom pre každé koleso. Auto tak malo pohon všetkých kolies s tým, že každé z nich mohlo prispievať k celkovej hnacej sile ľubovoľnou mierou. Tento prototyp mal ukázať, ako veľmi záleží na tom, koľko ťahu putuje na jednotlivé kolesá a ako to ovplyvňuje ovládateľnosť vozidla. Technik mohol v laptope nastaviť takmer ľubovoľné správanie motorov a ich reakciu na natočenie volantu a zošliapnutie akcelerátora. Podľa toho sa prototyp menil z akejsi kolísavej bárky, ktorá reagovala na pohyby volantom iba veľmi vlažne a s určitým oneskorením, až po neskutočne ostrú strelu, ktorá zatáčala tak razantne, až sa zdalo, ako keby sme auto ani neovládali volantom, ale skôr telepaticky.

V tom „najostrejšom“ režime fungovalo auto tak, že dokonca za daných podmienok vypočítavalo maximálnu mieru adhézie a z toho odvodzovalo najväčší možný ťah, aký môže za daných okolností na kolesá preniesť. Keď si ho vodič „vyžiadal“ prešliapnutím plynového pedálu, začali sa diať veci. Auto zatáčalo mimoriadne ostro a presne, na hranici možností, avšak bez toho, aby sme sa za volantom zapotili. To, ako v tomto režime reagoval prototyp na pohyby volantom, možno prirovnať snáď iba k reakciám pretekárskych monopostov. Dnes niečo podobné (a údajne vyvinuté vlastnými silami) používajú superšportové elektromobily chorvátskej značky Rimac.

Boj s fyzikou

Bola to jedna z najpôsobivejších ukážok princípu, ktorý sa nazýva vektorovanie krútiaceho momentu a ktorého pointou je svojím spôsobom prekonanie štandardnej fyziky prejazdu zákrutou. Vec sa má tak, že v zákrute opisujú vonkajšie a vnútorné kolesá odlišný oblúk. Vnútorné kolesá majú cestu kratšiu a vonkajšie dlhšiu, čo znamená, že sa vonkajšie musia točiť rýchlejšie než vnútorné. Aby mohli autá takto zatáčať, sú ich hnacie nápravy vybavené klasickým (otvoreným) diferenciálom, ktorý sa „postará“ o potrebný rozdiel rýchlosti. Má to však niekoľko háčikov. Vnútorné poháňané koleso sa odľahčuje a nemôže na vozovku preniesť maximálny ťah. A z dôvodu princípu fungovania diferenciálu to zároveň znamená, že na druhé, zaťažené koleso, putuje iba toľko sily, koľko prenesie to nezaťažené. Už to obmedzuje možnosti ovládania auta v zákrute. Druhou, pre náš prípad dôležitou komplikáciou, sú bočné sily, ktoré na auto a jeho pneumatiku pôsobia.

Tieto sily zapríčinia, že auto nezatáča presne tak, ako určuje vodič natočením volantu, ale tlačia ho von zo zákruty po dotyčnici. So zvyšovaním sa rýchlosti jazdy tieto sily rastú a ich výsledný efekt sa prejavuje spôsobom, ktorý označujeme termínom nedotáčavosť. A práve tieto dva negatívne efekty (obmedzený prenos sily a nedotáčavosť) sa snažia konštruktéri eliminovať rôznymi technickými riešeniami, medzi ktorými je vrcholom možnosť poslať na každé koleso ľubovoľné množstvo ťahu, podobne ako pri vyššie spomenutom prototype. Keď totiž v zákrute zrýchlite vonkajšie kolesá, pomôže to autu lepšie zatočiť a opísať oblúk presnejšie zodpovedajúci tomu, čo určí vodič natočením volantu.

Fígeľ s brzdami

Jeden z najzákladnejších princípov, ktorý má pomôcť autu lepšie opísať oblúk, už dnes môže dostať v podstate akékoľvek vozidlo. Je to totiž vlastne iba ďalšia funkcia stabilizačného systému ESP, ktorú môžu konštruktéri jednoducho pridať do auta novým softvérom. Zároveň je to princíp najmenej efektívny, pretože tak trochu plytvá energiou: Namiesto zrýchľovania vonkajších kolies totiž pribrzďuje vnútorné. Okolo pribrzdených kolies sa auto následne lepšie stáča do oblúka. Je to základná pomôcka na obmedzenie nedotáčavosti, má však svoje limity. Predovšetkým, väčšina dnešných systémov s pribrzďovaním funguje iba v prípade, že zákrutu vodič prechádza pod plynom: Elektronika následne pribrzdí vnútorné poháňané koleso tak, aby sa cez neho neprenášalo zbytočne veľa ťahu.

Výhodou je predovšetkým cena a jednoduchosť takého riešenia: Používa sa existujúci hardvér vozidla a je to vlastne iba ďalšia položka nastavenia softvéru. Je tu však aj niekoľko nevýhod. Aj keď to jazdným vlastnostiam pomôže, efekt nie je taký výrazný ako pri zložitejších a drahších variantoch. Častým pribrzďovaním kolies dochádza k opotrebovaniu bŕzd a pri razantnej jazde sa môžu aj prehrievať, s následným slabnutím ich účinku. Aj preto funguje pribrzďovanie iba pod plynom, pretože ak by bolo aktívne aj inokedy, negatívny dopad na brzdy by sa ešte zvýšil. Toto riešenie používa množstvo automobiliek a každá má pre neho iné obchodné označenie, aj keď ide v princípe o to isté. Alfa Romeo tomu hovorí eQ2, Ford používa názov TVC, v koncerne VW sa stretávame s označením XDS a XDS+, pričom plusový variant má širší rozsah fungovania a dokáže pribrzďovať vnútorné kolesá aj za mokra a na snehu, kým základný variant vyžaduje väčšie bočné zrýchlenie a je teda aktívny iba na suchom povrchu.

Samosvorná klasika

Dlho známym riešením, ktoré pomáha autám lepšie zatáčať pri razantnejšej jazde, je samosvorný diferenciál, ktorý pracuje na klasickom mechanickom princípe. Aj vďaka tomu je známy už po dlhé desaťročia a je k dispozícii v množstve vozidiel: Vo viacerých športových modeloch je v podstate samozrejmosťou a množstvo nadšencov si ho necháva do auta namontovať dodatočne.

Samosvorný diferenciál sa od klasického „otvoreného“ líši tým, že vlastne znižuje účinnosť pôvodného princípu, kedy diferenciál rovnomerne delí krútiaci moment medzi kolesá hnacej nápravy podľa toho, ako rýchlo sa kolesá potrebujú točiť. Dôsledkom fungovania klasického diferenciálu je známy efekt, kedy jedno koleso hnacej nápravy, ktoré sa nachádza na klzkom povrchu, prešmykuje, zatiaľ čo druhé koleso, ktoré by mohlo zabrať, nevyhnutne stojí.

Samosvorný diferenciál ale práve takej situácii zabráni, vďaka svojej schopnosti reagovať na preklz jedného kolesa prenesením časti hnacej sily na druhé koleso. Podobne pomôže aj pri zatáčaní auta: Vnútorné odľahčené koleso stráca trakciu, ale diferenciál dokáže silu preniesť na vonkajšie poháňané koleso, vďaka čomu vozidlo lepšie zatočí.

Riešenia sa používajú rôzne, ale klasický samosvorný diferenciál pracuje na mechanickom princípe, kedy mechanický člen zviera diferenciál a obmedzuje jeho pôvodnú funkciu. Miera svornosti, a teda obmedzenie preklzu, sa môže líšiť podľa toho, ako je diferenciál nastavený. Samosvorný diferenciál najčastejšie nájdeme v športových modeloch s pohonom zadnej nápravy, ale dostávajú ho aj športové predné pohony. V minulosti napríklad Honda Integra Type-R a Accord Type-R, dnes okrem iného modely GTI od Peugeotu alebo zábavná Toyota Yaris GRMN. Práva u takého malého a ľahkého auta ako je GRMN, sa účinok diferenciálu prejaví veľmi výrazne. V praxi to znamená, že je možné zákruty prechádzať pod plynom a auto akoby s jeho nárastom zatáčalo stále ochotnejšie. Má to samozrejme svoje limity, ale funguje to výborne.

Kúzla so spojkami

Samosvorný diferenciál dostal na prednú nápravu napríklad aj Ford Focus RS vo verzii Edition, ktorá bola akýmsi slávnostným zakončením éry predchádzajúcej generácie tohto modelu. Samotné RS sa pritom preslávilo iným riešením. Focus RS má totiž pohon všetkých kolies, ktorý na zadnej náprave zaisťuje dvojica spojok. Podľa toho, ako sa spínajú alebo rozopínajú, určujú množstvo krútiaceho momentu, ktorý putuje na jednotlivé zadné kolesá. Vo Focuse je táto vec použitá okrem iného pre efektný driftovací režim, ale v bežnej praxi je toto riešenie (s názvom GKN Twinster) určené práve na zlepšenie jazdných vlastností v zákrute alebo v teréne.

Spojky GKN Twinster nájdeme okrem Focusu napríklad v niektorých verziách Opelu Insignia, Range Roveru Evoque alebo v kompaktnom SUV Jaguar E-Pace – a aj tu podľa našich skúseností dokážu divy. Napríklad SUV od Jaguaru dodávajú vo vlásenkách nečakanú istotu a ľahkosť, a to napriek vyššej hmotnosti. Aj vďaka spojkám na zadnej náprave sa E-Pace správa skôr ako dravý hatchback než ako nafúknuté SUV a je radosť ho riadiť.

Riešenie je to ale komplikované, drahé a naviac je otáznou aj jeho životnosť. Majitelia Range Rovera Evoque, v ktorom sú s GKN Twinster asi najväčšie skúsenosti, zatiaľ problémy nehlásia, ale pri ostrých športových modeloch môžu spojky spôsobiť komplikácie: Veď napríklad Ford vo svojom Focuse RS odporúča meniť olej v sústave spojok už po 800 kilometroch ostrej jazdy (je tým myslený driftovací mód alebo režim Track).

Mágiu so spojkami predvádzajú aj iné riešenia, ktoré sa navzájom dosť líšia, i keď ich spoločným znakom je použitie viaclamelových spojok. Jedným z takých riešení je systém koncernu VW zvaný VAQ, ktorý dostávajú športové modely na platforme MQB s pohonom predných kolies. V princípe funguje VAQ podobne ako medzinápravový diferenciál Haldex, akurát rozdeľuje krútiaci moment medzi kolesá tej istej nápravy a nie medzi samotné nápravy. Svoje vlastné riešenie má aj Audi, ktoré používa športový diferenciál na zadnej náprave, inú techniku majú Honda, BMW alebo Mitsubishi. Rôznych technických detailov je na tomto poli nespočet, opäť však platí, že účinok v praxi pre bežného vodiča je veľmi podobný a líši sa iba v drobnostiach a funkčnosti v extrémnych situáciách.

Rozsiahle možnosti elektrického pohonu

Najjednoduchšie to majú v tomto ohľade elektromobily, čo naznačil už náš príklad na úvod článku. Maximálnou flexibilitou však disponujú iba tie, ktoré používajú extra motor pre každé koleso, inak je samozrejme vektorovanie zložitejšie a vlastne sa opäť vydáva iba smerom skôr spomenutých riešení. Pritom samozrejme platí, že čím viac elektromotorov je v aute použitých, tým viac stúpa jeho cena.

Na druhú stranu sa stále častejšie hovorí o riešení s elektromotormi v nábojoch kolies, čo dáva vývojárom ozaj široké možnosti z hľadiska ovládania vozidla. Vďaka tomu by nakoniec aj vcelku bežné elektromobily mohli svojou ovládateľnosťou prekonať veľmi pokročilé mechanické a elektrohydraulické systémy. Mimochodom, britský špecialista GKN už predstavil aj systém eTwinster X, ktorý zahŕňa uvedenú dvojicu spojok, zároveň však elektromotor a dvojstupňovú prevodovku. To všetko ako kompaktný celok, určený pre pohon zadnej nápravy. Čiže riešenie „ready-to-use“, ktoré môže byť zabudované tak do elektromobilu, ako aj do plug-in hybridu.

text: Luděk Vokáč

foto: 123RF, Dreamstime, Ford, Jaguar, Land Rover, Toyota