Prevodový pomer

Prevodový pomer vyjadruje vzťah medzi otáčkami dvoch zaberajúcich ozubených kolies, definovaný ako počet zubov na hnanom ozubenom kolese delený počtom zubov na hnacom, prípadne ako počet otáčok na vstupe potrebných na jednu otáčku na výstupe. Je to ústredný pojem každej ozubenej prevodovky, pretože určuje kompromis medzi otáčkami a krútiacou silou, teda krútiacim momentom, v každom bode hnacieho ústrojenstva. Pomer väčší ako jedna znamená, že výstup sa točí pomalšie než vstup, ale s úmerne väčším krútiacim momentom, zatiaľ čo pomer menší ako jedna robí opak.

Princíp spočíva na zachovaní energie a geometrii zaberajúcich zubov. Keď malé ozubené koleso poháňa veľké, každá otáčka malého kolesa posunie veľké koleso len o zlomok otáčky, takže väčšie koleso sa točí pomaly, ale pôsobí väčšou pákou. Výkon, súčin krútiaceho momentu a otáčok, zostáva okrem trecích strát zhruba konštantný, a preto možno krútiaci moment znásobiť len za cenu straty rýchlosti. Pomer 3:1 napríklad zhruba strojnásobí krútiaci moment, pričom výstupné otáčky zníži na tretinu.

Toto je dôležité, pretože spaľovací motor vytvára využiteľný krútiaci moment len v obmedzenom pásme otáčok, zvyčajne v rozsahu niekoľkých tisíc otáčok za minútu. Jediný pevný pomer by nedokázal súčasne rozbehnúť ťažké vozidlo z miesta a umožniť mu hospodárnu jazdu pri rýchlosti. Prevodovka preto ponúka škálu pomerov: nízke prevody s vysokým číselným pomerom znásobujú krútiaci moment pri rozjazde a stúpaní do kopca, zatiaľ čo vysoké prevody tento krútiaci moment vymieňajú za rýchlosť a nechávajú motor točiť sa pomaly a ticho pri ustálenej jazde. Stupňovanie medzi prevodmi je zvolené tak, aby motor pri raste rýchlosti zostával blízko svojho hospodárneho pásma.

Jednotlivé pomery prevodovky nepôsobia samostatne. Násobne sa kombinujú s pomerom koncového prevodu, teda nápravy, čím vzniká celkový pomer medzi motorom a kolesami. Prvý prevod 3,5:1 pôsobiaci cez koncový prevod 4,0:1 dáva celkovú redukciu 14:1, zatiaľ čo prevyšujúci najvyšší prevod 0,8:1 cez tú istú nápravu dáva len 3,2:1. Najdlhšie prevody s pomerom pod jedna sa nazývajú prevyšujúce a existujú práve preto, aby znížili otáčky motora pre uvoľnenú a hospodárnu diaľničnú jazdu.

Prevodové pomery ovplyvňujú aj zrýchlenie, ťažnú schopnosť a spotrebu paliva spôsobmi, ktoré musia konštruktéri vyvažovať. Husto stupňované pomery udržiavajú motor v otáčkach pre športový výkon, zatiaľ čo široko stupňované zvýhodňujú hospodárnosť a kultúru. Tá istá logika platí pre elektromobily, hoci tie zvyčajne potrebujú len jediný redukčný pomer, pretože ich motory vytvárajú silný krútiaci moment od nulových otáčok. Pochopenie prevodových pomerov je preto kľúčom k tomu, ako akékoľvek vozidlo dodáva svoj výkon na vozovku.