TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACHKTaM, STROJNÍCKA FAKULTA

Inovácie

Zadanie č. 1

Inovácia zvoleného predmetu

Ak. rok. 2009/10 III.Bc/C 7. skup. Tomáš Juhás

Obsah:1. Výber inovovaného predmetu

2. História predmetu

3. Popis uskutočnených inovácií

4. Súčasný stav

5. Návrh inovácie predmetu

6. Záver

7. Použitá literatúra

1. Výber inovovaného predmetu

V súčasnosti je na svete miliarda automobilov, no málo kto vie ako prvé automobily vyzerali

ba ako vznikli. História a vývoj automobilov je naozaj zaujímavá a obsiahla. Ľudia si rýchlo

zvykli na ich každodenné používanie.

2. História predmetu

Skôr ako vznikli nejaké vozy, človek postavil cestu. Ako prvých chodiť peši omrzelo

Sumerov, ktorí ako prví vynašli koleso. Koleso využívali na kočoch šľachtici, ktoré ťahali

onageri (divé somáre), zatiaľ čo ostatní sa buď plavili na lodiach, alebo chodili peši.

Prvé vozidlá boli poháňané parou.

- 1769 francúzsky vojak Nicolas Cugnot zostrojil parný voz na ťahanie kanóna (Cabriot).

Pohyboval sa približne rýchlosťou 5 km/h a musel každých 10 minút zastaviť, aby sa vyrobila

nová para. Pre predné koleso s dvomi piestami vyrábal paru veľký medený kotol umiestnený

vpredu. Lenže pri prvej jazde sa vozidlo rozbilo, pri náraze do steny.

Obr.1 Parný voz

Richard Trevithick z Anglicka staval skúšobné cestné vozidlá. Začiatkom štyridsiatych rokov

predminulého storočia pravidelne premávali na linkách z Londýna a do Londýna parné

dostavníky. Boli však nemotorové, komplikované a ničili cesty.

- 1859 Etienne Lenoir z Belgicka zdokonalil nový, ľahší typ motora. Palivo – uhoľný plyn –

spaľovalo sa vo valci, namiesto spaľovania uhlia mimo parného kotla. Tomuto procesu sa

hovorí vnútorné spaľovanie. Neskôr Nicholas Otto vynašiel štvortaktný cyklus, čím umožnil

vznik výkonnejších motorov. Už vtedy sa v Spojených štátoch amerických vyrábal benzín –

palivo oveľa vhodnejšie na použitie ako uhoľný benzín. Potom, ako sa začali konštruovať

vozidlá, ktoré spájali novú technológiu s ideálnym palivom – benzínom, už nič nebránilo

prudkému rozmachu motorových vozidiel.

- 1874 vo Viedni sa objavilo vozidlo so štvortaktovým motorom a štyrmi kolesami, nazývané

prvým autom. Nejazdilo však na benzín, ale na uhoľný plyn, preto sa z neho nikdy nemohlo

stať dobre fungujúce vozidlo. Ľudia sa sťažovali na hluk, ktorý spôsoboval primitívny motor

a kovové obruče kolies. Jeho konštruktér Siegfried Marcus sa nakoniec tohto projektu vzdal.

- v 80. rokoch 19 storočia Karl Benz a Gottlieb Daimler nezávisle od seba skonštruovali

benzínový motor. Roku 1885 Karl Benz vyrobil trojkolesové vozidlo, prvý osobný automobil,

ktorý sa verejne predával zákazníkom – Motorwagen. Na rozdiel od iných "áut" to nebol len

upravený konský koč. Benzov automobil bol od základu konštruovaný ako motorové vozidlo

s oceľovým podvozkom.

- v 90. rokoch 19.storočia Francúzi René Panhard a Emile Levassor zostrojili prvý

osobný automobil s motorom vpredu (dnes už má väčšina áut takto umiestnený motor).

Prvé autá boli vyrábané ručne a boli dosť drahé, takže si ich mohli dovoliť iba bohatí ľudia.

- 1902 mladý mechanik zo Spojených štátov amerických založil automobilovú spoločnosť,

ktorá niesla jeho meno – Ford. Toto meno sa stalo jedným z najznámejších na svete a Model

T – najslávnejším Fordovým autom. Henry Ford chcel skonštruovať natoľko cenovo dostupné

auto, aby si ho mohla kúpiť každá rodina.

- v roku 1908 vynašiel systém montážnej linky, ktorý umožnil zostavovať súčasne

viacero áut. Týmto spôsobom mohol Ford vyrábať autá lacnejšie ako hocikto iný. Na rozdiel

od konkurentov ponúkal len jeden model, čím udržiaval nízku cenu.

Model T sa začal roku 1909 predávať za 850 dolárov, ale o sedem rokov neskôr klesla jeho

cena na 260 dolárov! V priebehu niekoľkých rokov Ford zdvojnásobil počet áut v Spojených

štátoch amerických. Továrne v Austrálii, Nemecku a vo Veľkej Británii tiež vyrábali Model T

alebo "Tin Lizzie" (Plechová Líza), ako sa ľudovo tomuto autu hovorilo.

Obr.2 Prvý osobný automobil s motorom vpredu

- do roku 1927, keď sa Model T prestal vyrábať, bolo vyrobených 15 miliónov kusov.

Najúspešnejšie auto všetkých čias je VW Beetle – 20 miliónov kusov do roku 1983.

- 1925 až 1942 je označené ako epocha klasických áut. V týchto rokoch vznikali ťažké,

luxusné a rýchle autá, ako už nikdy potom. Značky ako Bugatti, Delage, Rolls Royce, Talbot,

Voisin, Duesenberg, Maybach, Mercedes – Benz, Horch a Isotta-Fraschini znamenali luxusnú

jazdu autom. Renesancia tohto obdobia sa už po 2. svetovej vojne neobjavila. V Európe sa

myslelo na najväčšiu možnú hospodárnosť. Palivá boli dosť drahé a úzke cesty neumožňovali

prevádzku "cestných krížnikov". Ľudové auto predstavuje asi najlepší príklad typu auta v

povojnovom období. V USA prebiehal vývoj áut opačne. Autá boli stále väčšie a väčšie,

zostali ale osobnými autami. Až pribúdajúcim upchávaním miest autami sa Američania vrátili

k menším autám. Vznikli takzvané "compact cars" a nemecký Volkswagen zažil svoj najväčší

export-boom.

- od roku 1960 do roku 1968 bolo vyvezených 3,04 milióna áut.

- v roku 1987 sa nachádzalo na svete asi 397 miliónov osobných áut a asi 120 miliónov

nákladných áut. Na prvom mieste vo výrobe áut bolo roku 1987 Japonsko s 12,2 miliónmi

automobilov, nasledované USA s 10,9 miliónmi automobilov, potom Nemecko so 4,63

miliónmi automobilov a Francúzsko s 3,49 miliónmi automobilov. [1]

3. Popis uskutočnených inovácií

3.1 Inovácie v oblasti karosérií

Karoséria je časť motorového vozidla, v ktorom je vytvorený priestor pre obsluhu,

cestujúcich, pohonný mechanizmus a náklad. Súčasným trendom vo vývoji automobilových

karosérií je výroba karosérií zo stále menšieho počtu dielov. Dôsledkom toho je, že jednotlivé

diely sú stále väčšie a z pohľadu tvárniacej techniky komplikovanejšie a náročnejšie na

výrobu. Súčasný stav techniky dnes umožňuje vyrobiť z jedného dielu celú bočnú stranu

jedného automobilu.

Oblasti inovácie karosérie :

- pevnosť a tuhosť konštrukcie namáhanie, bezpečnosť, životnosť)

- minimálna hmotnosť – úspora materiálu, PHM

- min. odpor vzduchu – ovpl. spotrebu PHM

- dobrý výhľad vodiča

- max. pohodlie cestujúcich

- účinné vykurovanie a vetranie

- dobrá zvuková a tepelná izolácia

- ľahká a rýchla montáž a demontáž prvkov karosérie, ktoré sú poškodené

- 1998 bol predstavený koncept ultraľahkej oceľovej karosérie (ULSAB - Ultralight Steel

Auto Body ) na vývoji ktorého sa podieľalo 35 výrobcov ocele z 18 krajín.

Obr.3 Karoséria automobilu

3.2 Inovácie v oblasti pneumatík

3.2.1 Aquaplaning

Na počiatku šesťdesiatych rokov stál Dunlop oproti obrovskej výzve - vyvinúť pneumatiky so

záberom pri vysokých rýchlostiach na mokrých vozovkách. V tom istom čase zisťovali

laboratóriá a výskumné stanice na celom svete, že ojazdené pneumatiky trpia

"aquaplaningom", fenoménom, pri ktorom pneumatika "pláva" na vode a stráca brzdný záber.

V roku 1964 si vývojový manažér Dunlopu, Tom French, nechal patentovať prielomový

postup v stvárnení behúňa pneumatík. Vytvoril systém miniatúrnych drážok, ktoré nasávali

vodu z povrchu vozovky ako špongia a potom ju vypúšťali. Táto revolučná vlastnosť v

kombinácii s obvodovými drážkami a pevnou štruktúrou priniesla radiálnym pneumatikám SP

41 a SP68 ceny za bezpečnosť na celom svete. Odkaz tohto postupu nájdeme ešte aj dnes pri

pneumatikách Dunlop SP Sport 01, ktoré majú pozdĺžne drážky, umožňujúce odvod vody bez

turbulencií. [2]

Obr.4 Skúška automobili na Aquaplaning

3.2.2 Run-flat pneumatiky

Meniť prerazené koleso v daždi, mraze, neprehľadnej zákrute či hoci len v hustej premávke

nie je ničím príjemným. Vonkoncom nie pre ženy. Preto sa konštruktéri snažili zostrojiť

pneumatiku, ktorá by umožňovala po defekte, dostatočný dojazd aspoň obmedzenou

rýchlosťou. Laicky by bola najrukolapnejším a najjednoduchším riešením plná pneumatika -

podobná, akú poznáme napríklad z detských kočíkov. Lenže takýto plášť by bol príliš ťažký a

zrejme by ani jeho tlmiace vlastnosti neboli najlepšie, nehovoriac o jazdných vlastnostiach

auta s takýmito plášťami. Takže musíme ostať pri hustených pneumatikách.

Oporné vence. Jedným z možných riešení je vložiť do kolesa oporný veniec, o ktorý by sa v

prípade straty vzduchu v pneumatike mohla vnútorná strana dezénu oprieť. Túto myšlienku

najďalej dotiahol Michelin, ktorý s PAX-systémom - ako ho nazvali - zaznamenáva úspechy.

Napriek jednoduchej myšlienke je samotný systém pomerne komplikovaný. Aby bolo možné

navliecť oporný veniec na ráfik, pätka na jednej strane musí mať menší priemer. Z toho

vyplýva, že PAX-systém vyžaduje špeciálne plášte s dvoma rôznymi priemermi pätiek.

Navyše, aby servisy mohli kolesá s týmto systémom opravovať, potrebujú speciálně

zariadenia. S podobnými myšlienkami koketoval napríklad aj Continental. Namiesto gumenej

vložky však použil pružný kovový veniec s elastickými pätkami. Jeho výhodou bolo, že sa dal

umiestniť do bežného kolesa. Jednoducho sa vsunul do plášťa a ten sa potom za pomoci

bežného pneuservisáckeho zariadenia obul na disk. Ešte pred CSR (Continental

ContiSupportRing) sa však v Continentale zaoberali myšlienkou kolesa so špeciálnou,

dostatočne širokou pätkou, o ktorú by sa spľasnutý dezén oprel. Výsledkom bolo koleso, ktoré

malo plášť prichytený k disku z vonkajšej strany plochej pätky. Z tohto systému sa neskôr

vykryštalizovalo koleso CWS (ContiWheelSystem). Podobné PAX systému, no s iným

spôsobom upevnenia plášťa na disk. Aj v tomto prípade však bol potrebný špeciálny disk a

plášť.

Obr.5 PAX-systém od Michaelin Obr.6 pružný kovový veniec s elastickými pätkami

Samopodporné plášte. Zdá sa, že najvhodnejším riešením sú pneumatiky s tzv.

samopodpornou bočnicou. Plášť má bežnú konštrukciu, výnimku tvoria len bočnice, ktoré sú

spevnené, aby v prípade straty vzduchu dokázali udržať hmotnosť auta. Takúto myšlienku

presadzuje napríklad Dunlop s plášťom DSST (Dunlop Self-Supporting Technology). Jeho

výhodou je, že plášte so samopodpornými bočnicami nepotrebujú ani špeciálny disk, ani

špeciálne náradie na opravu, resp. prezúvanie. Navyše, nárast hmotnosti je v porovnaní s

inými systémami minimálny, čo je dôležité pre čo najmenší nárast hmotnosti neodpružených

hmôt. [3]

Obr.7 Pneumatika bez samopodpornej bočnice Obr.8 DSST (Dunlop Self-Supporting Technology)

3.2.3 3S-Technology od Dunlop-u (tichá jazda, športovosť a bezpečnosť)

Spolu s inovačným asymetrickým trojzónovým behúňom predstavil Dunlop aj novú

viacúčelovú technológiu na trhu vysokovýkonnostných automobilov. Technológia 3S

znamená, že pneumatiky majú poskytovať rovnako vysokú úroveň v troch odvetviach - tichá

jazda, športovosť a bezpečnosť (Silent runnning, Sportiness, Safety). S technológiou 3S

Dunlop opäť predviedol svoje už preslávené know-how, čo sa týka kombinovania parametrov,

správania a vlastností pneumatík, ktoré boli dovtedy považované za nezlučiteľné. Technológia

3S optimalizuje jednotlivé oblasti behúňa, tak, aby sa dosiahli čo najlepšie výsledky v

celkovom výkone. Vylepšením odolnosti voči aquaplaningu pneumatiky často dochádza k

zvýšeniu hlučnosti a stratám na ovládateľnosti. Ovšem optimalizáciou novonavrhnutého

systému stredových rebier, nového usporiadania vonkajších ramenných blokov (Asymmetric

Transfer variation - Asymetrický prenos) spojených s novým uzavretým ramenom a

hydrolopatkovým systémom vo vnútri ramena technológia 3S odchýli vodu ako turbína - bez

turbulencií, zníži hlučnosť a zaistí efektívny prenos bočných síl, aby zaistila perfektnú jazdnú

stabilitu a ovládanie. Prináša tak nový technický štandard a skúsenosť do gumárenského

priemyslu. [2]

3.3 Inovácie v oblasti spotreby paliva - Lambda sonda

Lambda sonda je kľúčovým komponentom systému vstrekovania paliva vo vozidle a hlavným

faktorom pri určovaní spotreby paliva. Len keď táto sonda pracuje dokonale, dokáže motor

dosiahnuť svoju plnú výkonovú kapacitu a spĺňať emisné limity. [4]

Obr.9 Lambda sonda

3.4 Inovácie v oblasti riadiacich jednotiek automobilov - Motronic

– riadenie motora pre všetkých veľkých výrobcov automobilov

V roku 1979, keď firma Bosch vyrobila svoju prvú jednotku Motronic, predstavila nový

výrobok, ktorý názorne dokazoval silu jej inovácií: Motronic bola prvá digitálna riadiaca

jednotka v automobile, prvá softvérovo riadená a teda voľne programovateľná riadiaca

jednotka pre vozidlá a prvý systém, ktorý spájal vstrekovanie a zapaľovanie. [4]

Obr.10 Riadiaca jednotka automobilov

3.5 Inovácie v oblasti viditeľnosti vodiča

Dažďové senzory reagujú aj na sneh. Preto poskytujú aj v zime lepšiu viditeľnosť, ako aj

väčší prevádzkový komfort – a vďaka tomu ešte väčšiu bezpečnosť. Okrem toho sú značne

menšie ako ich predchodcovia. Senzory, len o niečo väčšie ako zápalková krabička, sa dajú

diskrétne namontovať na vnútornú stranu čelného skla. [4]

Obr.11 Dažďové senzory

3.6 Inovácie v oblasti znižovania spotreby paliva a emisií - nový systém

Štart/Stop

Vodiči strávia veľa času v dopravných zápchach a situáciách typu „stoj a choď“ v centrách

miest. Chod naprázdno a opätovné pohýnanie sa predstavujú zbytočnú záťaž pre vašu

peňaženku a životné prostredie. Odpoveďou je nový systém Štart/Stop od firmy Bosch. Jeho

inovatívna technológia je už nainštalovaná v sériovo vyrábaných BMW, a zabezpečuje nižšie

emisie a spotrebu paliva.

Bosch vyvinul inteligentný elektronický systém Štart/Stop (Smart Electronic Start/Stop

system), ktorý vypne motor ak sa vozidlo nehýbe, napr. v dopravnej zápche alebo na červenú.

Aby sa vozidlo znovu pohlo, vodič jednoducho stlačí spojku, a motor sa automaticky

naštartuje. [4]

3.7 Inovácie v oblasti benzínových filtrov pre karburátory a vstrekovacie

motory

Benzínové filtre v karburátorových motoroch chránia ventily a tak predchádzajú problémom

štartéra a slabému výkonu motora.

Dôležitosť filtrov vzrástla vďaka rastúcemu počtu vstrekovacích motorov. Aj drobné častice

môžu viesť k silnému opotrebeniu v komponentoch presného benzínového vstrekovacieho

systému. Benzínové filtre od firmy Bosch zabraňujú nepravidelnému prívodu paliva svojou

dômyselnou filtračnou technológiou a ideálnou veľkosťou pórov filtračného média. Keďže

Bosch vyvíja a vyrába celý benzínový vstrekovací systém, ich benzínové filtre sú vynikajúco

prispôsobené požiadavkám vstrekovacieho systému. Vysokokvalitné materiály zaručujú

odolnosť voči teplotným zmenám a agresívnym palivám. [4]

Obr.12 Benzínový filter

4. Súčasný stav

V súčasnosti sú automobily vybavené rôznymi komponentmi, ktoré užívateľovi spríjemňujú

cestu a uľahčujú riadenie. Dnešné automobily sú šetrné k životnému prostrediu, úsporné

a „inteligentné“ a sú vyrábané z ekologických materiálov. Majú výborné jazdné vlastnosti

ktoré sa každú chvíľu vylepšujú.

5. Návrh Inovácie predmetu

V moderných automobiloch je inštalovaná súčasná technológia umožňujúca lepšiu, príjemnejšiu a bezpečnejšiu jazdu.Automobil ako celok prináša veľa možnosti inovácií.

SVETLA - tvar, rozmery, priepustnosť svetla, farba svetla, umiestnenie na automobile atď.

DVERE – spôsob otvárania, zamykanie,

OKNÁ – veľkosť, tvar, rozloženie na automobile, farba, priepustnosť svetla do interiéru automobilu

KAROSÉRIA – tvar, materiál použitý pri jej výrobe

5.1 Vlastný návrh inovácie

V súčasnosti vídavame v správach každodenne niekoľko havárií. Niektoré z nich majú na

svedomí nesvedomitý cyklisti, chodci alebo cudzie predmety na vozovke. Neraz sa stalo, že

kvôli neosvetlenému cyklistovi skončil automobil prevrátený v poli na streche.

Navrhujem preto do prednej časti automobilu umiestniť snímač resp. senzor na rozpoznanie

týchto cyklistov, chodcov alebo cudzích predmetov na vozovke a tak znížiť nehodovosť.

6. Záver

História automobilov je veľmi obsiahla, zahŕňa ich vývoj od kolies, cez motor až po karosériu

a ďalšie či už väčšie alebo menšie inovácie. Ich súčasný stav sa snáď ani nedá popísať a to

z dôvodu ich rýchleho vývoja.

Novodobé systémy spojili človeka s automobilom „v jedno“. Svet automobilov naberá čoraz

rýchlejšie otáčky a blíži sa k vytvoreniu „dokonalého“ automobilu, ktoré bude spĺňať prísne

kritéria súčasnosti ba aj budúcnosti.

7. Použitá literatúra

[1] http://www.tuning.sk/dokument-historia-automobilizmu-1-cast[2] http://www.dunlop-tires.com/dunlop_sksk/_header/about_us/research_and_development/[3] http://www.automagazin.sk/am0305/pa_03.php[4] http://www.bosch.sk/content/language1/html/734_703.htm