Vítr mi hvízdá v uších. Slunce na kůži. Toto prvotní spojení mezi řidičem a silnicí je svatým grálem řízení s otevřenou střechou. Ale k tomu je zapotřebí mechanický tanec, který popírá fyzikální zákony. Kabriolet není jen kupé s odříznutou střechou. Musí být dostatečně pevné, aby vydrželo krouticí momenty. Musí být zticha. A střecha by se měla složit, aniž by narušila tvar vozu.
Návrháři musí vyřešit složitou hádanku. Odstraňujete konstrukční tuhost vozu, který na ni spoléhá z hlediska ovladatelnosti a bezpečnosti. Výsledek? Sofistikovaná konstrukce, která zabraňuje kroucení podvozku jako mokré nudle.
Зміст
Problém s designem
Když sundáte pevnou střechu, okradete auto o jeho páteř. Tuhé kupé působí jako nosník a odolává torzním silám. Odstraňte ji a tělo se začne prohýbat. Tato výchylka ovlivňuje přesnost řízení. Vytváří skřípání. Snižuje bezpečnost při kolizích.
Inženýři tento problém řeší přidáním distančních vložek. Zpevňují motorovou přepážku. Pevně zajišťují prahové prvky. Někdy přidávají zadní přepážku. Cíl je jednoduchý: napodobit tuhost pevné střechy a zároveň přidat co nejmenší váhu navíc.
“Střecha je víc než jen ochrana před živly. Je to konstrukční prvek.”
Měkké střechy: tkanina a vinyl
Klasický měkký top se skládá z vrstev vinylu nebo tkaniny. Pod nimi je ocelový nebo hliníkový rám. Mechanismus složí tento rám do kufru nebo za zadní sedadla.
Výhody:
– Nízká hmotnost.
– Nižší výrobní náklady.
– Snadnější oprava v případě poškození.
Nevýhody:
– Špatná izolace. Slyšíte více hluku ze silnice.
– Menší ochrana proti vloupání.
– Rychleji se rozkládá vlivem ultrafialového záření.
Moderní měkké topy jsou lepší než ty z 90. let. Používají vícevrstvé tkaniny s vlastnostmi tlumení hluku. Stále jim ale chybí tvrdost kovu.
Stahovací pevné střechy: technický zázrak
Tady to začíná být zajímavé. Zatahovací pevná střecha (RHT) vám dává vzhled a robustnost kupé s všestranností kabrioletu. Ale vybavení potřebné k přesunu těžké kovové střechy je složité.
Nejběžnější provedení využívá třídílný skládací systém. Jedna sekce zůstává nehybná nad kabinou. Další dvě sekce se skládají za zadními sedadly nebo v kufru. To vyžaduje velký úložný prostor. Často přicházíte o prostor v kufru.
Klíčové komponenty:
– Hydraulické pohony: poskytují sílu ke zvedání těžkých kovů.
– Složité pákové mechanismy: navádějí panely do přesných poloh.
– Těsnění a západky: Musí být zajištěny, aby se zabránilo úniku a hluku větru.
Proces vyžaduje čas. Většina systémů RHT se otevře nebo zavře přibližně za 20 sekund. Sedíte a posloucháte bzučení motorů a rachot kovu. Je to pomalé. Ale výsledkem je kabina, která působí jako soudržný celek.
Proč zvolit zatahovací pevnou střechu?
Řidiči volí RHT ze dvou hlavních důvodů. Za prvé, snížení hluku. Kovové bloky znějí lépe než tkanina. Za druhé, bezpečnost. Pevná střecha je obtížnější nabourat.
Ale je tu kompromis. Hmotnost. Systém RHT přidává vozidlu několik set liber. To ovlivňuje zrychlení a spotřebu paliva. Přidaná složitost také znamená
Sejmutí střechy ze sedanu z něj neudělá kabriolet. Díky tomu je struktura zranitelná. Může se zdát, že skládání kovu je jen otázkou mechaniky, ale fyzika změny torzní tuhosti vše mění. Pevná střecha funguje jako posuvný panel. Odolává kroucení. Vyjměte ji a tělo se rázem promění v dutou trubku.
Aby to napravili, inženýři navařili těžké držáky. Zpevňují dno. Zpevnění prahů dveří. Výsledek? Kabriolety jsou téměř vždy těžší než jejich kupé. Pokud tyto kroky přeskočíte, tělo se při zatížení zdeformuje. Přejíždění zpomalovačem pod úhlem způsobí kroucení rámu. Za pár měsíců uslyšíte v kabině každé vrzání. Zpracování se zhorší. Auto se bude cítit nestabilně. Takže přidáváme váhu, abychom udrželi tuhost.
Aerodynamické ztráty a jejich eliminace
Odpor vzduchu je nepřítelem účinnosti. Střecha kupé vytváří hladké, laminární proudění. Vzduch po něm klouže a vychází čistý. Kabriolet se staženou střechou toto proudění narušuje. Vzduch dopadá na čelní sklo, odděluje se a vytváří turbulence.
Uvnitř kabiny se fyzika ještě zhorší. Rychle se pohybující venkovní vzduch se setkává se stojatým vnitřním vzduchem. Tato mezní vrstva je destabilizována. Vznikají víry. Představte si je jako horizontální tornáda otáčející se v zadní části kabiny. Ženou vzduch dopředu do prostoru pro cestující. Vlasy ti létají dozadu. Hladina hluku v kabině prudce stoupá. Zvyšuje se odpor vzduchu.
Řešení je jednoduché: skleněný větrný deflektor. Nachází se za opěrkami hlavy. Blokuje vír. Vzduch proudí kolem deflektoru, místo aby se uvnitř turbulentně míchal. Tichý salon. Snížený odpor. Nejlepší pohodlí.
Někteří výrobci jdou ještě dál. Lexus SC430 je ukázkovým příkladem. Jeho aerodynamika se staženou střechou je téměř totožná s konfigurací střechy nahoru. Jak? Díky propracované ochraně spodku a přesné geometrii střechy. Na toto inženýrství se podíváme později. Nejprve se podívejme na tradiční měkkou střechu.
Měkká střecha
Ruční západky, automatický zdvih
Střecha Honda S2000 Roadster je na kabriolet poměrně standardní. Má elektromotor, ale i tak musíte ručně ovládat západky čelního skla. Jedná se o hybridní přístup. Překlopením přepínačů na palubní desce uděláte převážnou část práce, ale odemknout sklo musíte vy.
Chcete-li střechu spustit, začněte odemknutím západek. Poté stiskněte spínač na přístrojové desce a držte jej v poloze „otevřeno“. Pokud jsou vaše okna nahoře, automaticky půjdou dolů jako první. Nebojte se, že zapomenete: střecha se nepohne, dokud sklo neodstraníte.
Pohyb střechy a umístění jejích různých částí jsou zcela určeny geometrií střešní konstrukce.
Jakmile jsou okna stažena, střecha se složí do přihrádky za sedadly. Všechno je čisté. Žádné volné látkové prvky se ve větru nevijí.
Jak funguje mechanismus střechy kabrioletu Honda S2000
Pod kapotou, přesněji pod zadní policí, se nachází motor, který otáčí převody na každé straně vozu. Právě on zajišťuje chod celého mechanismu. Ozubené kolo zapadá do držáku s vyříznutým hřebenem. Představte si elektrický mechanismus pohonu oken. Jen složitější. A otevřenější.
Tento držák je přímo připojen k hlavní střešní konstrukci. Jak se ozubené kolo otáčí, tlačí nebo táhne tuto konstrukci a přesouvá střechu do přesné polohy potřebné k jejímu zvednutí nebo snížení.
Ale motor nedělá všechnu “myšlenkovou” práci. Tohle dělá geometrie. Kostru mechanismu tvoří rám z kovových páček a držáků, připomínající nůžky. Špendlíky drží vše pohromadě. Když se střecha zvedne, tato ramena se od sebe oddálí a vytvoří tuhou konstrukci. Při sklopení střechy se mechanismus sám složí. Opatrně se schová dovnitř.
Nejde jen o spouštění markýzy. Je to mechanická hádanka, která se vyřeší sama při každém stisknutí spínače. Tvar určuje pohyb. Geometrie zajišťuje správné uchycení. Žádné dohady. Žádné rušení. Prostě precizní strojírenství, které odvede práci.
Proč potřebujete ruční západky, když je vše ostatní automatické? Asi kvůli úspoře hmotnosti. Nebo kvůli hmatové komunikaci. Cítíte cvaknutí. Slyšíš tupou ránu. Nejde jen o stisknutí tlačítka. Toto je rituál. A u auta s takovým zaměřením na řízení záleží na rituálech.
Skládací geometrie
Klíčovou roli hraje mechanismus. Tyto kovové páčky se neotáčí jen tak náhodně. Jdou po určité cestě. Určeno kolíky. Definováno závorkami.
Když je střecha zavřená, konstrukce je bezpečně upevněna. Geometrie drží na místě, odolává větru a dešti. Když chcete otevřít střechu, ozubená kola změní směr. Páky se sklopí. Střecha se složí.
Je to designově jednoduché. Z hlediska provedení je to těžké. S2000 nemá složité pole senzorů a motorů pro každý nepatrný pohyb. Spoléhá na samotný tvar kovu. Pokud správně navrhnete mechanismus, střecha vždy zaujme požadovanou polohu.
V tom spočívá jeho krása. Nepotřebujete počítač, abyste střeše řekli, kam má jít. Fyzika dělá veškerou práci. Motor poskytuje pouze sílu. Zbytek je geometrie.
To je důvod, proč je střecha S2000 tak bezpečná, když je zvednutá. Není to jen látka natažená přes rám
Když je střecha složená, upevní ji svorky a pevně ji přitlačí k rámu čelního skla. Tím se eliminují veškeré mezery, které by mohly způsobovat hluk větru nebo netěsnosti.
Vezměme si jako příklad Hondu S2000. Využívá měkkou střechu se zadním oknem z průhledného pružného plastu. Toto plastové okno se při stažené střeše skutečně složí, čímž je konstrukce kompaktnější.
Některé větší kabriolety se tomuto rozhodnutí brání. Používají tvrdá zadní okna. Nedají se složit, což má často za následek objemnější profil při složení. Některé z těchto pevných střech jsou dokonce vybaveny vyhřívaným zadním oknem, které poskytuje jasnou viditelnost za špatného počasí.
Ale je tu ještě jedna možnost. Řešení, které nabízí tuhost kupé s volností kabrioletu pod širým nebem.
Vzestup zatahovací pevné střechy
Přecházíme na úplně jiný mechanismus. Na výsuvnou pevnou střechu.
Tato konstrukce řeší velký nedostatek tradičních kabrioletů. Měkké střechy jsou lehké. Jsou také docela chatrné. Vznikají aerodynamické turbulence. Je tam hluk. Střecha neposkytuje dostatečnou konstrukční tuhost, což ovlivňuje manipulaci.
Skládací pevná střecha vám poskytne ocelovou nebo hliníkovou střechu. Stáhne se, když potřebujete slunce. Zavírá se, když potřebujete ticho.
“Cílem je, aby se střecha cítila bezpečně jako kupé, když je nahoře, ale úplně zmizela, když ji chcete dolů.”
Průkopníky tohoto trendu jsou výrobci jako BMW, Mercedes-Benz a Chrysler. Používají složité pákové systémy a elektromotory. Střešní panely se složí a uloží do kufru nebo speciální přihrádky.
To přidává váhu. To zvyšuje náklady. Ale pro mnoho kupujících se kompromis vyplatí. Získáte to nejlepší z obou světů. Nebo se o to alespoň snaží.
Technické výzvy
Vytvoření takových strojů není snadný úkol.
Střecha musí být dostatečně pevná, aby zpevnila tělo. Měl by být dostatečně lehký, aby nepřetěžoval odpružení. Musí být pevně utěsněna proti dešti a větru. A musí se složit do omezeného prostoru.
Inženýři používají řadu závěsů a pístů. Mechanismus pohání elektromotory. Senzory monitorují polohu. Pokud se něco zasekne, systém se zastaví.
Zadní okno je často samostatným prvkem. Může to být sklo nebo plast. Skládá se samostatně nebo zůstává nehybný, zatímco se hlavní střešní panely pohybují.
Chrysler PT Cruiser Cabriolet je toho zářným příkladem. Využívá vícevrstvou konstrukci. Víko kufru se zvedne. Střešní panely se skládají vespod. Jedná se o elegantní řešení složitého problému.
Tuto technologii využívají i BMW řady 6 a 3. Říkají tomu „hard-feeling soft top“ nebo full hardtop. Technická řešení se liší, ale cíl zůstává stejný.
Skutečné důsledky
Hmotnost je zde hlavním nepřítelem.
Stahovací pevná střecha může přidat stovky liber k hmotnosti vozidla. To ovlivňuje zrychlení. Tím se zhoršuje brzdná dráha. Tím se změní manipulační rovnováha.
Spotřeba paliva také trpí. Aerodynamika je se zvednutou střechou horší ve srovnání s pevnou plechovou střechou. Mechanismus vytváří dodatečný aerodynamický odpor.
Ale řízení se stává vynikající. Už žádné látkové střechy prohýbající se v horku. Už žádná plastová okna praskající ve větru. Pouze spolehlivá ocelová nebo hliníková režie.
Hladina hluku je výrazně snížena. Kvalita jízdy se zlepšuje, protože
Lexus SC430 funguje na zcela jiné filozofii než jeho konkurenti s měkkou střechou. Jedná se o kabriolet s pevnou střechou, který nedělá kompromisy v oblasti tuhosti karoserie ani tichosti interiéru. Poskytuje ticho a tuhost podvozku kupé, dokud se stisknutím tlačítka nepromění v cruiser s otevřenou střechou. Žádné západky, se kterými byste se museli potýkat. Žádné ruční otáčení. Stačí stisknout tlačítko a jít.
Inženýrská implementace této transformace se ukazuje jako překvapivě efektivní. Střecha se složí napůl a uloží se přímo do kufru. Proces je automatizovaný a přesný: stisknete tlačítko a systém se postará o zbytek. Okna se stahují dolů a víko kufru jde nahoru. Toto není obyčejné otevírání kufru; zvedá se zezadu a je zavěšen v přední části přihrádky nejblíže k čelnímu sklu. Jakmile se víko otevře, aktivuje se střešní mechanismus.
Poloviny pevné střechy se skládají zpět do prostoru nad podlahou kufru. Po úplném zatažení střechy se víko kufru zavře, čímž se mechanismus izoluje od vnějších vlivů. Pozoruhodné je, že kufr zůstává funkční i při otevřené střeše. Stále můžete naložit potraviny nebo zavazadla, i když nákladový prostor je značně zmenšen tím, že složené střešní panely zabírají většinu objemu nákladového prostoru.
Mechanika zvedání
Plně automatická pevná střecha vyžaduje k provozu síť motorů, pohonů a senzorů. Motory hlavní střechy sdílejí konstrukční prvky s motory používanými v Hondě S2000 a poskytují potřebný točivý moment pro nasazení. Lexus však přidává na komplexnosti. K ovládání uzamykacích mechanismů víka zavazadlového prostoru a střešního panelu jsou zapotřebí další motory.
I přes přidaný hardware je skládací mechanismus jednodušší než u některých konkurentů. Vzhledem k tomu, že střecha SC430 vyžaduje pouze jeden záhyb napůl, vyhýbá se složitým sekvencím vícekrokového skládání, které se vyskytují u složitějších pevných střech. Tato jednoduchost snižuje pravděpodobnost selhání.
Vyplatí se kabriolet s pevnou střechou?
Vlastnit kabriolet, jako je SC430, je jako mít dvě auta v jedné garáži. Se zvednutou střechou slouží jako praktický každodenní řidič a nabízí užitné vlastnosti jako u kupé. Se staženou střechou se z něj stane zábavné víkendové auto. Přechod je tak hladký, že mizí hranice mezi „praktickým“ a „zábavným“.
Často kladené otázky o kabrioletech
Co definuje kabriolet?
Kabriolet je vůz navržený pro přechod z konfigurace s uzavřenou střechou do konfigurace s otevřenou střechou. Střecha se vyklápí nebo sklápí a vystavuje interiér povětrnostním vlivům.
Jsou kabriolety omezeny na dvoje dveře?
Ne. Zatímco na trhu dominují dvoudveřové modely, existují také čtyřdveřové kabriolety, které nabízejí lepší přístup a více prostoru pro cestující.
Proč byste se měli vyhnout nákupu kabrioletu?
Jsou zde patrné nedostatky. Kabriolety obvykle obětují zavazadlový prostor a prostor pro cestující vzadu. Se zvednutou střechou může být snížena viditelnost kvůli silnějším sloupkům a konstrukcím zadních polic. Jsou méně vhodné pro drsné podnebí a mohou být cílem krádeží kvůli hodnotě jejich specializovaných součástí.
Vyrobil Dodge někdy kabriolet Challenger?
Dodge nikdy nenabízel oficiální kabriolet Challenger z továrny. Specialisté na tuning a někteří prodejci však vytvořili vlastní přestavby pro nadšence, kteří hledají tuto konkrétní estetiku.
Vyrábí Mercedes-Benz kabriolety s pevnou střechou?
Ano. Mercedes-Benz vyráběl SLC Roadster (dříve SLK), který se vyznačoval plně automatickým zatahovacím systémem pevné střechy podobným pojetí jako Lexus.
Související články
- Jak fungují motory automobilů?
- Jak fungují přenosy
- Jak fungují elektromotory
- Jak fungují počítače v autech
Jak dochází ke spálení a opálení? - Jak fungují stahovací střechy na stadionech?
Další čtení
- Patent: US4799727: Skládací střecha a zadní okno s flexibilním pantem
- Patent: US5375901: Skládací střecha se sklopným zadním oknem
- Rámy kabrioletů a úvod
- Historie kabrioletů
- Convertible střešní systémy Collins & Aikman
