Převodový poměr

Převodový poměr vyjadřuje vztah mezi otáčkami dvou zabírajících ozubených kol a je definován jako počet zubů hnaného kola dělený počtem zubů hnacího kola, případně rovnocenně jako počet otáček vstupu potřebných k jedné otáčce výstupu. Je ústředním pojmem každé převodovky, neboť určuje kompromis mezi otáčkami a točivou silou, tedy točivým momentem, v každém bodě hnacího ústrojí. Poměr vyšší než jedna znamená, že se výstup točí pomaleji než vstup, ale s úměrně větším točivým momentem, zatímco poměr nižší než jedna má opačný účinek.

Princip vychází ze zachování energie a z geometrie zabírajících zubů. Když malé kolo pohání velké, posune každá otáčka malého kola velké kolo jen o zlomek otáčky, takže větší kolo se sice točí pomalu, ale s vyšší silou pákového účinku. Výkon, který je součinem točivého momentu a otáček, zůstává až na třecí ztráty v zásadě konstantní, a proto lze točivý moment zvýšit pouze za cenu poklesu otáček. Převodový poměr 3:1 například přibližně ztrojnásobuje točivý moment a snižuje výstupní otáčky na třetinu.

To má praktický význam proto, že spalovací motor dodává využitelný točivý moment pouze v omezeném pásmu otáček, obvykle v rozsahu několika tisíc otáček za minutu. Jediný pevný poměr by nedokázal současně rozjet těžké vozidlo z místa a umožnit mu úsporně jet vysokou rychlostí. Převodovka proto nabízí soustavu poměrů: nízké rychlostní stupně s vysokým číselným poměrem násobí točivý moment pro rozjezd a stoupání do kopce, zatímco vyšší stupně tento moment vyměňují za rychlost a umožňují motoru otáčet se pomalu a tiše při ustáleném jízdním stavu. Odstupňování mezi jednotlivými stupni se volí tak, aby motor s rostoucí rychlostí zůstával poblíž svého efektivního pásma.

Jednotlivé převody v převodovce nepůsobí samostatně. Násobí se s poměrem stálého převodu (rozvodovky) a teprve dohromady dávají celkový poměr mezi motorem a koly. První rychlostní stupeň 3,5:1 přes stálý převod 4,0:1 dává celkovou redukci 14:1, zatímco rychloběh 0,8:1 přes stejnou rozvodovku vyústí jen v 3,2:1. Nejvyšší stupně s poměrem menším než jedna se nazývají rychloběhy a slouží právě ke snížení otáček motoru pro klidnou a úspornou jízdu po dálnici.

Převodové poměry ovlivňují také akceleraci, schopnost tažení i spotřebu palíva způsoby, jež musejí konstruktéři vyvažovat. Hustě odstupňované převody udržují motor neustále ve výkonném pásmu pro sportovní jízdní projev, zatímco široce odstupňované zvýhodňují úspornost a klid. Stejná logika platí i pro elektromobily, ty však obvykle vystačí s jediným redukčním převodem, neboť jejich motory poskytují vysoký točivý moment už od nulových otáček. Pochopení převodových poměrů je tedy klíčem k tomu, jak kterékoli vozidlo přenáší svůj výkon na vozovku.