Nová éra mechaniky: Tekutá převodovka bez zubů slibuje nulové opotřebení a extrémní odolnost

Dva válce ve sklenici s roztokem a kolem nich víry, které se zakusují jako zuby převodovky. Fyzikální show z NYU Shanghai vypadá jako začátek revoluce, kdy kapalinová „převodovka bez zubů“ pošle (prý) klasické ozubení do šrotu. Stačí se ale podívat na čísla, teplo a olej v reálných autech a obrázek se rychle změní.

Když se voda s glycerolem zakousne jako ozubené kolo

Dva obyčejné válce ve sklenici se roztáčejí a najednou se chovají jako ozubená kola. Jeden pohání motor, druhý jen tiše čeká, dokud ho proudění nestrhne, „nezakousne“ do víru a neroztočí opačným směrem, než běží řemen.

Stačí změnit vzdálenost mezi válci a pasivní rotor se najednou začne točit stejně jako ten poháněný. Jako kdybyste mu přehodili zuby na druhou stranu. Mezery mezi válci tak neurčují vůli převodu, ale přímo směr přenosu točivého momentu.

Nový nešvar českých řidičů: Pokusy o „oslepení“ rychlostních kamer nefungují, problikání dálkovými je zbytečné

AutoŽivě.cz

3 h

Nejde o trik z garáže, ale o práci týmu z NYU Shanghai. Ten ponořil dvojici rotorů do roztoku voda–glycerol a krok po kroku mapuje, kdy se proudění „utrhne“ a vtáhne druhý válec do hry. Článek „Hydrodynamic spin-coupling of rotors“ v Physical Review Letters popisuje, jak vědci mění mezeru i rychlost a sledují přepínání mezi protiběžným a souběžným otáčením.

V hydrodynamice se podobný přechod mezi klidným proudem a víry kolem souosých válců popisuje pojmem Taylor-Couette proudění. V praxi je to chvíle, kdy se proudění kolem rotujícího válce „zblázní“, vytvoří stabilní víry a ty začnou fungovat jako tekuté zuby.

V redakci AutoŽivě jsme nápady z NYU nejdřív brali jako virální trik, dokud jsme nenarazili na přijatý článek v PRL a univerzitní tiskovku, která experiment detailně popisuje. V tu chvíli se z virální magie stal reálný, fyzikálně popsaný způsob, jak kapalina přenáší otáčky bez jediného kovového zubu. Jenže právě tady začíná největší otazník, který rozhodne o tom, jestli jde o hračku, nebo o revoluci.

Hydrodynamická magie vs. ztráty, teplo a servis

Převod, který prokluzuje, pálí vaši naftu nebo elektřinu v teplo místo toho, aby hnal kola. Klasický hydrodynamický měnič točivého momentu bez uzamykací (lock-up) spojky ztratí prokluzem až kolem 10 % výkonu, který se promění v horko v olejové lázni.

Moderní hydro-mechanické převody v traktorech, kde se kapalinový a mechanický přenos míchají, se i tak dostanou „jen“ na zhruba 89–94 % účinnosti, jak ukazuje recenzovaná studie hydro-mechanických převodů. To jsou etalony, které musí jakýkoli nový systém aspoň dorovnat.

Studie z NYU u tekutého ozubení zatím neukazuje jedinou hodnotu účinnosti ani přeneseného momentu, takže nikdo neví, kolik energie ty krásné víry v glycerolu spálí cestou. Bez těchto čísel se nedá mluvit o konci klasických převodovek, maximálně o slibné laboratorní hračce, která zatím funguje v ideálně klidné lázni.

Diskusní fóra přesto plní nadšení, že „kapalina se neopotřebuje“ a servisy zmizí. Realita každé automatické převodovky vypadá jinak. Olej ATF s viskozitou zhruba 29–31 cSt při 40 °C v měničích a hydrodynamických spojkách musí kvůli teplu a prokluzu pravidelně měnit, jinak postupně ztrácí potřebné vlastnosti.

Čím víc převod nechá kapalinu prokluzovat, tím víc energie změní v horkou lázeň, která náplň ničí. Pokud řidič výměnu zanedbá, převodovka se v krajním případě „uvaří“ dřív, než by odešla obyčejná spojka. Právě proto servisy ATF tak pečlivě hlídají a vědí, že fyzika se ošidit nedá, jen přesměrovat jinam.

Jenže hydrodynamickou „magii“ český řidič zažívá denně už dnes, a rozhodně ne ve sterilním roztoku voda–glycerol.

Co už dnes zvládnou převodovky v autobusech a traktorech

Stačí nastoupit do pražského IVECO Urbanway Hybrid 18M, který DPP od června 2024 posílá na linky s automatickou převodovkou Voith DIWA NXT. Tohle diferenciální hydrodynamické řešení plynule vytáhne kloubový autobus z křižovatky, tlumí rázy a podle výrobce přináší v městském cyklu citelné úspory paliva.

Kapalina v DIWA zvládá zimní rána, letní vedra i dlouhodobý městský stres. Funguje v prostředí, kde se střídají rozjezdy, brzdění, vibrace a znečištění, zatímco tekuté ozubení z NYU zatím pracuje pouze v přesně namíchaném roztoku vody a glycerolu, při laboratorní teplotě a bez nečistot.

Podobně hydro-mechanické převody v zemědělských strojích dokážou podle zmíněné recenzované studie pracovat s účinností v rozmezí 89–94 %. To je kombinace vysoké efektivity a drsné provozní odolnosti, která nastavuje laťku velmi vysoko.

Když tahle reálná čísla a podmínky položíme vedle dvou válců v glycerolu bez jediné hodnoty účinnosti, začnou velké sliby o „konci převodovek“ rychle blednout. A přesto má tohle tekuté ozubení prostor, kde může zazářit.

Proč auta zatím zůstávají u klasiky

Vědci z NYU sami míří spíš k jemné robotice a do sterilních nebo abrazivních prostředí, kde běžná ozubená kola rychle odcházejí a kde nevadí laboratorní podmínky. Tam může tekutý převod bez zubů opravdu dávat smysl.

Automobil ale žije ve špíně, vibracích, nárazech a v nekonečných teplotních cyklech. Většina dnešních elektromobilů navíc používá jen jednorychlostní redukci, bez klasického „pětikvaltu“, který by tekutý převod vůbec mohl nahrazovat. Dvoustupňová převodovka v Porsche Taycan zůstává spíš exotickou výjimkou pro fajnšmekry.

Titulky o tom, že klasické ozubené převodovky končí v propadlišti dějin, znějí skvěle. Za touto euforií ale aktuálně stojí jen laboratorní experiment dvou válců v roztoku voda–glycerol, bez jediného zveřejněného čísla o přenášeném momentu a celkové účinnosti. Univerzitní materiály z NYU popisují režimy proudění a přepínání mezi opačným a souhlasným otáčením, ale zatím mlčí o tom, kolik energie vírové „zuby“ cestou spolykají.

V AutoŽivě proto obdivujeme fyziku v pozadí, ale zároveň musíme brzdit představu, že zítra vyhodíte manuál z garáže a nahradíte ho sklenicí glycerolu. Právě tady se láme rozdíl mezi fascinujícím nápadem a skutečnou revolucí.

Směr je fascinující, revoluce se ale zatím odkládá

Výzkum z NYU otevírá fascinující směry. Vírové „zuby“ bez pevného kontaktu slibují převod, který se nezadře zrnkem písku v sterilní výrobní lince ani v prostředí, kde kovové ozubení rychle eroduje. Tam může kapalinová převodovka bez zubů jednou opravdu dominovat.

Pokud vědci časem doplní tvrdá data o účinnosti, přenášeném momentu a dlouhodobém chování v reálné zátěži, mohou tekuté převody zásadně proměnit aspoň část průmyslu, a možná jednou dolehne jejich vlna i k automobilům.

Do té doby ale podle redakce AutoŽivě zůstane „kapalinová převodovka bez zubů“ spíš žhavou novinkou pro robotiku a speciální aplikace než zabijákem manuálů. Až příště narazíte na další sliby o konci ozubených kol, položte jim dvě jednoduché otázky: kolik ten převod opravdu má účinnost a v čem už dnes reálně jezdí.

Flow experiments and streamline analysis systematically explore the hydrodynamic spin-coupling of rotors, identifying the conditions in which either corotating or counterrotating modes emerge #CoolVideohttps://t.co/k90abdV0w7 pic.twitter.com/WEDMITVc03

— Physical Review Letters (@PhysRevLett) January 13, 2026