Automobil

Pojem automobil (auto) znamená dvoustopé osobní nebo nákladní silniční motorové vozidlo. Oproti této definici mezi automobily obvykle neřadíme autobusy. Jedná se o jeden z mnoha dopravních prostředků. Rozdělují se dle druhu pohonu, např. dieselové, zážehové, elektro aj.

V roce 2002 bylo na světě               590 000 000         590 000 000 registrovaných automobilů.

 Původ a etymologický význam slova

Slovo automobil pochází z řeckého άυτο („áuto“), samostatně a latinského mobilis ve významu pohyblivý. Často se používá zkrácený tvar auto, ve starší češtině byl rovněž užíván doslovný překlad slova automobil – samohyb. Automobil je tedy etymologicky definován jako samostatně se pohybující pozemní dopravní prostředek, který je nezávislý na kolejích nebo trolejích a k jehož pohybu není třeba tažných zvířat či lidské síly a je schopen se po zemi pohybovat díky svému vlastnímu pohonu. Této definici, která zahrnuje i motorová jednostopá vozidla (motorky, mopedy, motorová jízdní kola), autobusy a pojízdné pracovní stroje, však odpovídá v právních předpisech termín motorové vozidlo. Slovo automobil (auto) se používá v užším významu.

Historie

Nejvýznamnější část historie automobilů se začala psát koncem 18. století, kdy byly realizovány první úspěšné pokusy s vozidly poháněnými parním strojem. K jejich prvním konstruktérům patřili Skot James Watt a nebo Francouz Nicolas Joseph Cugnot. Jeho parní stroj uvezl v roce 1769 čtyři pasažéry a dokázal vyvinout rychlost až 9 km za hodinu.

Počátek 19. století byl stále doménou parních strojů, které se postupně zlepšovaly a zrychlovaly. Nic to ovšem neměnilo na jejich provozní náročnosti a těžkopádnosti. Zvrat nastal ve druhé polovině 19. století, kdy se konstruktérům podařilo zprovoznit první spalovací motory. V letech 1862 až 1866 vyvinul Nicolaus Otto první čtyřdobý spalovací motor.

Vlastní vývoj dnešních automobilů začal v roce 1885 německém Mannheimu u Karla Benze, který si nechal patentovat svoji motorovou tříkolku. První dálkovou jízdu s automobilem podnikla Bertha Benzová 5. srpna 1888, a to cestu z Mannheimu do Pforzheimu.

V roce 1887 zcela nezávisle na Karlu Benzovi začal automobily stavět také Gottlieb Daimler, který při výrobě motorů spolupracoval s Wilhelmem Maybachem. V roce 1897 pak Rakušan Rudolf Diesel sestrojil první provozuschopný vznětový motor.

Prvním automobilem zkonstruovaným na území dnešní České republiky byl v roce 1897 Präsident (na počest prezidenta rakouského autoklubu) postavený v Kopřivnické továrně pro výrobu a prodej kolejových vozidel (Nesselsdorfer wagenbaufabriksgesellschaft – ve zkratce NW). V roce 1898 následoval první nákladní automobil.

Koncem 19. století se rovněž objevily první elektromobily. Soutěž mezi automobily s parním, elektrickým a spalovacím motorem trvala téměř až do konce prvního desetiletí 20. století. Poté začaly dominovat automobily se spalovacím motorem i když z hlediska efektivity přenosu energie je i po století vývoje dvakrát výhodnější elektromobil.

Ve dvacátém století se benzínem či naftou poháněné automobily staly nejvýznamnějším dopravním prostředkem. Revoluci ve výrobě a masové rozšíření automobilů odstartoval v USA Henry Ford tím, že vymyslel a vyrobil lidově dostupný automobil. Slavný Ford model T byl uveden na trh v roce 1908 a byl vyráběn až do roku 1927.Charakteristické rozměry osobních automobilů

Třídy osobních automobilů

Rozvor náprav

Vzdálenost os přední a zadní nápravy.

Rozchod nápravy

Vzdálenost středů otisků pneumatik jedné nápravy. Rozchod přední a zadní nápravy vozidla se zpravidla liší.

Délka

Vzdálenost svislých rovin, které se dotýkají předního a zadního konce vozidla.

Šířka

Do šířky se nezapočítávají zpětná zrcátka, obrysová a směrová světla, pružné části apod.

Výška

Výška se měří při pohotovostní hmotnosti automobilu.

Převis přední a zadní

Vzdálenost od svislé roviny procházející osou kola k nejvzdálenějšímu bodu na přední/zadní části vozidla.mn, m,

Nájezdový úhel přední a zadní

Určuje se při maximálním zatížení vozidla. Je to úhel mezi podložkou a rovinou, která je tečná k pneumatikám a neleží pod ní žádný bod karoserie před/za nápravou.

Světlá výška

Vzdálenost střední části vozu od podložky. Určuje se při maximálním zatížení automobilu.

Třídy osobních automobilů

Podle charakteristických rozměrů jsou osobní automobily rozděleny do tříd. V současnosti je možné pozorovat tendenci neustálého nárůstu jak velikosti automobilů, tak výkonu jejich motorů. Hranice jednotlivých tříd se proto stále posunují.

 Základní části automobilu

Základními technickými částmi současných osobních automobilů jsou karoserie, podvozek, hnací soustava, příslušenství, výstroj a výbava.

 Karoserie

Karoserie představuje u většiny současných automobilů jeho nosnou část. Poskytuje prostor pro posádku a náklad a umožňuje montáž všech ostatních částí vozidla. Karoserie historicky starších vozidel byla pojata jako podvozková. Byla tvořena nosným rámem z (převážně ocelových) nosníků, na které byly přivařeny kapotovací plechy, které tvořily uzavřený prostor vozidla. Karoserie dnešních vozidel je koncipována jako samonosná, to znamená, že neobsahuje nosný rám. Nosnou funkci přebírají samotné kapotovací plechy. Mezistupněm je karoserie polonosná. Různé části karoserie jsou vyrobeny z různých materiálů. Používány jsou běžné konstrukční oceli, nízko a vysokolegované oceli, oceli s transformačně indukovanou pevností, nerezové oceli, tvárná litina, hliníkové slitiny, plasty aj. Karoserie hraje velmi důležitou roli při zajišťování aktivní i pasivní bezpečnosti vozidla. Proto obsahuje deformační zóny, jejichž účelem je pohltit při nehodě co největší množství energie.

Podle způsobu, jakým jsou v karoserii odděleny prostory pro motor, posádku a náklad rozdělujeme osobní vozy na:

Jednoprostorové

Motor, posádka i náklad od sebe nejsou odděleny pevnými příčkami karoserie. Tato konstrukce se dnes již nepoužívá.

Dvouprostorové

Prostor pro motor je oddělen od prostoru pro posádku a náklad.

Tříprostorové

Oddělené prostory pro motor, posádku i náklad.

Podle tvaru karoserie rozlišujeme tyto typy osobních automobilů:

Sedan. Tříprostorová čtyřdveřová karoserie pro 4–6 osob. Zadní stěna zavazadlového prostoru je svislá s výraznou hranou. Příklad: Mercedes E.	Hatchback. Dvouprostorová tří nebo pětidveřová karoserie pro 4–6 osob. Zavazadlový prostor je přístupný dveřmi, které jsou ukotveny ve střeše vozu. Příklad: Fiat Grande Punto.	Liftback. Dvouprostorová pětidveřová karoserie pro 4–6 osob podobná hatchbacku. Záď vozu je delší a plošší. Příklad: Škoda Octavia.	Kombi. Dvouprostorová pětidveřová karoserie pro 4–6 osob. Prostor pro zavazadla je zvětšen, přístupný dveřmi ukotvenými ve střeše vozu. Příklad: Renault Laguna.
Kupé. Dvoudveřová tříprostorová karoserie určená pro 2-3 osoby. Záď vozu se směrem dozadu silně svažuje. Příklad: Porsche 997.	Kabriolet. Tříprostorová otevřená dvou nebo čtyřdveřová karoserie pro 4–6 osob. Střecha je plátěná nebo kovová, skládací. Příklad: BMW 3 Cabrio.	Kupé kabriolet. Dvoudveřová tříprostorová karoserie určená převážně pro 2-3 osoby. Některé vozy mají ještě druhou řadu sedadel, na které je ale prostor pro cestující velmi stísněný. Střecha je rovněž plátěná nebo kovová, skládací. Příklad: Škoda Felicia.	Roadster. Dvoudveřová tříprostorová karoserie pro 2 – 3 osoby. Jen jedna řada sedadel, střecha plátěná skládací nebo pevná odnímatelná (tzv. hard-top). Příklad: Jaguar E Type.
Off-road. Dvouprostorová karoserie pro 4–9 osob. Stavba karoserie je podřízena dobré průchodnosti terénem. Má větší světlou výšku a velké nájezdové úhly. Příklad: Hummer H2.	SUV (Sport Utility Vehicle, sportovní užitkový vůz. ) Dvouprostorová pětidveřová karoserie pro 4–7 osob. Konstrukce je zaměřena hlavně na jízdu po silnici, ale je upravena pro zvládnutí nenáročného terénu. Příklad: Audi Q7.	MPV (Multi Purpose Vehicle, víceúčelový vůz. ) Dvouprostorová karoserie pro 5–7 osob. Pětidveřová, případně s posuvnými zadními dveřmi. Velký vnitřní prostor s variabilním uspořádáním. Příklad: Opel Zafira.	Cross-over. Automobil, obsahující prvky více kategorií karoserie. Příklad: Nissan Murano.

 Podvozek

Podvozek vozidla se skládá z přední a zadní nápravy, odpružení, vozidlových kol, brzdové soustavy a řízení. Podvozek zásadním způsobem ovlivňuje jízdní vlastnosti vozidla.

Přední náprava osobních automobilů je řídící. Podle toho, jaká náprava je hnací a kde je uložen motor, rozlišujeme koncepci vozidla:

Klasická koncepce

Motor, spojka a převodovka jsou umístěny vpředu, rozvodovka vzadu. Hnací náprava je zadní. Přenos hnacího momentu z převodovky na rozvodovku je kardanovým hřídelem. Tuto koncepci používají např. vozy BMW.

Přední pohon

Všechny části pohonu jsou umístěny u přední hnací nápravy. Tuto koncepci používá v současnosti velké množství výrobců. Motor je uložen většinou napříč, někdy též podélně (Audi).

Zadní pohon

Všechny části pohonu jsou umístěny u zadní hnací nápravy. Pokud je motor uložen napříč před zadní nápravou, konstrukce se označuje jako provedení s motorem uprostřed (např. Porsche Cayman).

Nápravy přenášejí tíhovou sílu karoserie, hnací, brzdné a setrvačné síly. Svým pohybem umožňují řízení vozidla a odpružení.

Náprava typu McPherson.

Podle konstrukce rozlišujeme:

• Nápravu McPherson
• Víceprvkovou nápravu
• Lichoběžníkovou nápravu
• Klikovou nápravu
• Úhlovou nápravu
• Kyvadlovou náprava
• Tuhou nápravu
• Nápravu De Dion
• Chapmanovu napravu

 Hnací soustava

Hnací soustavu tvoří motor, spojka, převodovka, rozvodovka a hnací hřídele. Většinou tyto součásti tvoří kompaktní celek pohánějící blízkou nápravu. U vozidel s náhonem na vzdálenou nápravu rozvodovka není součástí převodovky a točivý moment z převodovky se do rozvodovky přenáší torzní tyčí, tzv. Kardanovou hřídelí.

Motor je zdrojem točivého momentu. V současnosti se automobily opatřují převážně spalovacím motorem. Spalovací motor je uváděn do chodu startérem, zabírajícím ozubením svého pastorku do ozubeného věnce setrvačníku motoru.

Mezi motor a převodovku je vložena spojka zabezpečující bezrázové připojení motoru ke zbytku hnací soustavy. V současnosti se automobily opatřují převážně kotoučovou spojkou s talířovou pružinou. Kotouč takové spojky je unášen čelní plochou setrvačníku motoru a pohání vstupní drážkovaný hřídel převodovky.

Převodovka ať již manuální, nebo automatická, slouží k volbě převodu otáček motoru na otáčky kol automobilu. V současnosti se automobily opatřují převážně manuální synchronizovanou převodovkou. Automatické převodovky se prosazují pomalu a největší tradici mají v USA.
Převodovka skutečných terénních a některých nákladních vozidel je vybavena redukcí. To je převod, jehož zařazením lze vynásobit převodový poměr celé převodovky a zdvojnásobit tak počet převodových stupňů. Pro pohyb v náročném terénu a převážení těžkých nákladů je takové řešení nezbytné.
Pro použití v automobilech musí být převodovky minimálně hlučné, maximálně účinné a nepříliš výrobně náročné. Ozubená kola převodů jsou většinou čelní s šikmým evolventním ozubením. Přímá ozubení se pro svou hlučnost používají pouze u zpátečky a na věnci setrvačníku, tedy u ozubení, která jsou v činnosti jen po omezenou dobu. Vyrábějí se obrážením, zatímco šikmá ozubení se vyrábějí metodou odvalovacího frézování. Pro další omezení hlučnosti převodů se na ozubení aplikuje tzv. "chewing", díky němuž předtím kosodélníkový průřez zubu získá mírně soudkovitý tvar.

Rozvodovka zabezpečuje přenos hnacího momentu od převodovky na hnací hřídele nápravy. Zabezpečuje základní převodový poměr, který se násobením skládá s převodovým poměrem převodovky a tvoří tak celkový převodový poměr. Důležitou součástí rozvodovky je diferenciál zabezpečující rozdělení hnacího momentu mezi levé a pravé kolo. U pohonů obou náprav se používá též mezinápravový diferenciál se spojkou, která umožňuje vypnout pohon druhé nápravy. Při prokluzu kola je znemožněn přenos hnací síly na kola. K zamezení tomuto jevu slouží uzávěrka diferenciálu. Používá se u terénních automobilů. Diferenciál může být i samosvorný (obejde se bez závěrky), jsou-li v něm použita výrobně náročná šneková ozubená kola.

Hnací hřídele (též poloosy) přenášejí točivý moment od rozvodovky na kola. Je-li poháněna řiditelná náprava, musí být hřídele opatřeny stejnoběžnými klouby. Na vnitřní klouby (u převodovky) se používají stejnoběžné klouby typu tripode a jako takové nepřenášejí axiální sílu na ložiska převodovky.
Homokinetické klouby jsou výrobně náročné a ve světě je produkuje jen několik specializovaných firem. Od známé značky Löbro (Löhr & Bromkamp GmbH, dnes součást GKN) pochází slangový název pro hnací hřídel se stejnoběžným kloubem 'lebro'. Za zmínku stojí ještě CIFAM se sídlem v Cologne v Itálii (dnes součást Metelli S.p.A.) a značka KAMOKA® zastupující produkci z USA, Japonska, Hong Kongu a zemí Dálného Východu.

U běžných osobních automobilů poloosa pohání přímo kolo. U některých konstrukcí nákladních a terénních vozidel poloosa pohání jednoduchý ozubený převod umístěný v prostoru kola. Díky tomu se daří umístit poloosu výš než je samotná osa kola a vozidlo má lepší průchodnost terénem.

Maziva
Ve hnací soustavě plní důležitou roli maziva. Protože se výrazně liší podmínky v jejich jednotlivých částech, používají se specializované typy maziv.

Ve skříni spalovacího motoru je napuštěn motorový olej. Jeho úlohou je mazat kluzné plochy motoru, odvádět z nich teplo a z ploch válců smývat popel ze spáleného paliva. Je to olej relativně řídký aby se snadno roztíral po stěnách válců a dobře procházel olejovým filtrem. Třecí ložiska mají dostatečně velkou plochu, aby tlak, kterým je olej z uložení vytlačován nebyl příliš velký, takže ani nároky v tomto ohledu na motorový olej nejsou extrémní. Požaduje se ale stálost parametrů v extrémním rozsahu pracovních teplot během dlouhé doby mezi výměnami olejové náplně. To jsou velmi náročné požadavky. Proto se dnes již téměř nepoužívají oleje pouze ropného složení, ale přidávají se různá syntetická aditiva pro vylepšení vlastností oleje. Olej který obsahuje významné množství syntetických složek se nazývá polosyntetický a používá se běžně. Kromě toho se vyrábí i plně syntetické motorové oleje, které naleznou uplatnění u vysoce zatížených užitkových vozidel, jejichž provozovatel nemívá čas na výměnu oleje. Motorový olej má dvojí výkonnostní ohodnocení a to pro vznětové a zážehové motory. Olej je tak přednostně určen pro ten druh motoru, pro který má vyšší hodnocení.
Motorový olej se vyměňuje zhruba po 15-30000 km nebo po několika málo letech provozu. S olejem se vyměňuje i normalizovaný plnoprůtokový filtr. Objem olejové náplně motoru běžného osobního automobilu činí necelé čtyři litry, takže obchodní čtyřlitrové balení postačí pro výměnu a případné doplňování oleje.

V převodové skříni panují jiné poměry, než v motoru. Nevyskytují se tu velmi vysoké teploty a olej není znečisťován spalinami. Na odstranění kovového otěru postačuje magnet připevněný uvnitř převodové skříně, filtrace se nepoužívá. Převodový olej musí ale čelit vysokým tlakům a proto je relativně hustý. V nových konstrukcích převodovek se používají uzavřená ložiska s trvalou náplní plastického maziva a olejovou náplní se mažou jen ozubená kola. Tím jsou ložiska lépe chráněna před vysokými tlaky a případnými kovovými třískami. Ve srovnání s motorovým olejem vydrží převodový olej mnohem déle.

Rozvodovky se plní stejným převodovým olejem jako převodovky. Jsou-li v nich ale použita hypoidní soukolí, používají se ještě náročnější speciální oleje.

Stejnoběžné klouby mají náplně speciálního plastického maziva s molykou (sirník molybdeničitý MoS₂). Mazivo je zakryto pryžovými prachovkami. Tyto prachovky brání kloub proti prachu a vodě. Při poškození prachovky dojde brzy ke zničení drahého kloubu. Protože prachovky se nalézají často v blízkosti výfukového potrubí, jsou i mechanicky hodně namáhány a jejich výměna není snadná, musí být vyrobeny z velmi kvalitního materiálu. Mazivo s molykou by mělo ve zvýšené míře pomáhat kloubu snášet i krátkodobě nepříznivé stavy pro mazání.

Kromě hnací soustavy se v konstrukci automobilu vyskytuje několik významných míst z hlediska mazání. Jsou to ložiska kol, spojkové ložisko, kulové klouby nápravy a řízení. K mazání ložisek kol a spojkového ložiska se používá speciální plastické mazivo s vysokou teplotou skápnutí. Kulové klouby nápravy a řízení se plní plastickým mazivem s MoS₂ jako stejnoběžné klouby. Řízení má náplň oleje, nebo speciálního vysoce tažného plastického maziva.

V automobilech se všeobecně používají plastická maziva litná. Všechna automobilová maziva a zejména motorový olej mají nepříznivé účinky na lidský organizmus a je nezbytné minimalizovat jejich kontakt s pokožkou.

V Česku je významným výrobcem kvalitních motorových olejů PARAMO závod Kolín (dříve KORAMO) se svou značkou MOGUL. Z významných zahraničních značek jsou to např. Agip, BP Aral, Castrol, Elf, Esso, Exxon (USA), Pennzoil, Shell, Valvoline. Tito výrobci produkují i převodové oleje a plastická maziva.

 Automobilové rekordy

• Rychlost 100  km/hod překonal v roce 1899 elektromobil „La Jamais Contente“ Camille_Jenatzyho.
• Rychlost 200 km/hod překonal v roce 1906 parní automobil firmy Stanley Brothers řízený Fredem Marriottem.
• Rychlost 1000 km/hod překonal v roce 1970 automobil s raketovým motorem The Blue Flame firmy Reaction Dynamics řízený Gary Gabelichem.
• Nadzvukovou rychlost překonal v roce 1997 automobil TrustSSC.