Jawa 350 s pětistupňovou převodovkou

Hradec Králové, září 2010 - leden 2011

Legenda realitou?

Všichni o ní mluví. Je opředená legendami o tajemných policejních strojích či všelijak zaplombovaných rychlostních stupních. Málokdo ji skutečně viděl a ještě méně lidí se s ní skutečně svezlo. Pravdou ovšem je, že skutečně existuje. Jawa 350/640, s motorem 638 a převodovkou s pěti rychlostními stupni. Tzv. pětikvalt.


Obr. č. 1: Jawa 350/640 se zastaveným motorem a pětistupňovou převodovkou

Jak vlastně vznikla?

Že se na počátku 90. let v Jawě nespalo ani v těžkých dobách divokého převratu dokládá i tento motor. Jedním z předchozích majitelů stroje vínové barvy byl zamontován prototypový motor z VVZ Jawa Strašnice velice blízký sériovému 638, avšak s moderní pětistupňovou převodovkou. Použití pětistupňové převodovky bylo však plánováno pro nástupce typu 350/640, motocykly Jawa 400 Twin Sport. Ty však nebyly nikdy vyráběny.

Motor z vínového motocyklu je tedy tzv. mula - vývojový mezityp. V motoru 638 s minimálním množstvím úprav je tak zamontována nová pětistupňová převodovka pro provedení nezbytných vývojových zkoušek samotné převodovky. Motor se tak na první pohled nijak zásadně neliší od běžného motoru 638. Dokonce obě víka motoru, rovněž válce a klikový mechanismus jsou identické. Liší se krom kompletní převodovky a mechanismu řazení blok motoru (kartery) a taktéž je odděleno startování a řazení - objevuje se dvoupákové uspořádání, podobné tomu z péráků a prvních kývaček.

         

Obr. 2: Celkový pohled na motor z levé strany


Obr. 3: Detail uložení páky řazení a startování - typické soustředné provedení


Obr. 4: Celkový pohled na páky

    
Obr. 5, 6: Na pohledových plochách jsou kartery opracovány

            
Obr. 7: Celkový pohled z pravé strany - nepřináší nic nového


Obr. 8: Známé logo slévárny METAZ dává tušit


Obr. 9: Srovnání kvality povrchu víka a karteru

Startovací páka pochází zřejmě z ČZ 250/513, ovšem kartery jsou čistě prototypový odlitek, pocházející z téže slévárny a odlévány stejnou technologií, jako montovaná litá kola. Jedná se tedy opět o poměrně hrubý a nepřesný odlitek.


Obr. 10: Levá strana motoru ČZ 513

    
Obr. 11-12: Vpředu je motor uložen na silentbloku, pravděpodobně domácí výroby
Jak funguje?

Samotná převodovka je stejně jako u 350/638 tříhřídelová, což znamená, že 5. stupeň je opět přímý záběr a zároveň je toto upořádání odpovědí na otázku, zda je tak převodovka shodná s převodovkou 250/593 ("vodník") - není. Rozebrání (viz níže) pak i potvrdilo, že dokonce nejsou shodné ani žádné komponenty. Svezení s "pětikvaltem" je více než příjemné. Celkové zpřevodování je v podstatě stejné, jako u běžné 350/638 (resp. 640), tedy i maximální rychlost. V čem se ale podstatně liší, je odstupňování jednotlivých rychlostí. "Jednička" je až nepříjemně rychlá (umožňuje velmi svižný rozjezd získáním rychlosti před přeřazením na "dvojku" - avšak bude problematický u zatíženého stroje při rozjezdech v kopcích) a "pětka" je identická, jako "čtyřka" u běžné 638. Z toho vyplývá, že rychlosti jsou příjemně blízko sebe a při přeřazení tak nehrozí, že se motor dostane mimo optimální otáčky. Zároveň je příjemný velice hladký a krátký chod řadicí páky. Řazení je přesné a snese srovnání s 593 a předčí tak i mnohé moderní stroje z dálného Východu.
Pohled odjinud

Zde bych si dovolil zveřejnit bezprostřední dojmy Aleše, který motocykl dovezl. Absolvoval tak dlouhou cestu na jeden zátah a mohl se s motocyklem důkladně seznámit a po návratu domů sepsat své dojmy:

...jsem doma živý a zdravý. No zdravý, možná fyzicky, jet na motorce s pochybnou minulostí, pochybnou údržbou, pochybným stavem a pochybnou převodovkou a to ještě oklikou domů... ...Jízdní dojmy jsou rozpačité, protože motorka byla služebnice se zanedbanou údržbou, a poslední roky jen stála. Ale ujel jsem na tom cca 250km v kuse a můžu říct, že 5 rychlostí má smysl. V zásadě jde o to, že mezi trojku a čtyřku běžného motoru 638 je vložen ještě jeden stupeň. Není tam tedy taková díra a zrychluje to líp, líp se jezdí i do kopců... ...Co mě skoro šokovalo je ale jednička. Je hrozně dlouhá a do kopců je potřeba se rozjíždět s vytočeným motorem a přes spojku. Na vině bude asi špatně zvolený sekundární kolečko...
Nebyl to první pokus...

Samotná převodovka pravděpodobně pochází z připravovaného motocyklu s dvoudobým motorem - Jawa 400 Twin Sport, o němž se zniňuje dobový tisk (1991): ...dvouvácová dvoudobá Jawa 400, která je vlastně pouze modernizací dodnes přežívajícího motoru 350 cm3. Čtyřstovka vznikla změnou vrtání z 58 na 62 mm a její výkon bez problémů dosahoval 22 kW/6250 min-1. Tím se nejen zvětšila maximální rychlost na 138 km/h, ale na své si přišly i podmínky jízdy se sajdkárem. Přitom jde o levnou verzi motoru chlazeného vzduchem, bez jazýčkového ventilu a s jedním karburátorem. Dnešní vložky válců měla nahradit pracovní plocha s disperzním niklem (tzv. NIKASIL), která by omezila mechanické hluky a zvýšila životnost motoru. Jeho samozřejmým doplňkem byla moderní pětistupňová převodovka. Kromě tohoto typu je připravena i dokonalejší, tišší a klidnější verze čtyřstovky s vodním chlazením a vyvažovacím hřídelem. ...


Obr. 13: Jawa 400 Twin Sport

Nebyl to však zdaleka první počin v historii. Již koncem 60, resp. počátkem 70. let byly vyvíjeny typy 250/627 a 350/637, které ovšem nebyly realizovány - ovšem byla u nich uvažována pětistupňová převodovka.

    
Obr. 13-15: Jawa 250/627

    
Obr. 16-17: Jawa 350/637
Rozborka a dokumentace

Zlatým hřebem pátrání po legendě pátého převodového stupně je rozebrání převodovky a její zdokumentování. Zde si postupně uvedeme veškeré shodné díly i zdůrazníme rozdíly oproti sériovému motocyklu se čtyřstupňovou převodovkou - nechť laskavý čtenář sám posoudí možnost garážové vestavby takové převodovky do obyčejného stroje.

Rozebírání tedy zahajme tradičně, demontáží levého víka. Před jeho sundáním je nutné demontovat páku řazení a startování. Řadicí páka pochází pravděpodobně z péráků a prvních kývaček, drážkování na startovací páce není rozdílné od běžného - samotná páka ovšem ano, musí být sklopná... Levé víko je sériový díl bez jakýchkoliv změn.

Po sundání víka zde máme běžný primární převod vč. "oblíbené" spojky 638. Může se zdát, že spojka je beze změn - není tomu tak. Přítlačná lamela, lamely s obložením a plechové lamely shodné nicméně opravdu jsou, naopak vnitřní i vnější spojkový koš sice vychází se spojky 638, je ovšem upraven.


Obr. 18: Primární převod a spojka

Zde se dostavuje první nemilé překvapení - jeden z nálitků vnitřního spojkového koše je ulomen.


Obr. 19: Jeden z mála shodných dílů se sérií


Obr. 20: Již známé logo slévárny - METAZ Týnec nad Sázavou

Vzhledem k tomu, že vstupní hřídel převodovky má odlišné - evolventní - drážkování (série: rovnoboké) a taktéž je většího průměru - 20 mm (série: 17 mm), liší se i drážkování spojkového koše. Spojkový koš tedy nelze jednoduše nahradit běžně dostupným dílem a závada spojky se tak pro další provoz jeví jako fatální.

    
Obr. 20, 21: Evolventní drážkování spojkového koše a vstupního hřídele převodovky

Po demontáži primárního převodu a spojky se nám odkrývá řadicí a startovací mechanismus. Startovací mechanismus nepřináší žádných překvapení - startovací segment je přivařen na upravený a zkrácený dutý startovací hřídel. Zajímavostí jsou 2 těsnicí kroužky pro omezení ztrát oleje skrze otvor levého víka.

Odlišné je i ložisko vstupního hřídele, což je vzhledem k mohutnějšímu vstupnímu hřídeli logické.


Obr. 22: Celkový pohled na řadicí a startovací mechanismus

Bližší zkoumání řadicího mechanismu odhalí jednoduchý hřebínek, otáčející rohatkou kulisy (řadicím válečkem, bubínkem). Hřebínek je přitlačován do záběru s rohatkou dvojicí pružin - jedna z nich je poškozena (únavová prasklina) - na funkci řazení však nemá nejmenší vliv. Samotná rohatka je opět krásně jednoduchá, pouze 5 čepů mezi dvěma disky, staženými šroubem. Jednoduchá konstrukce nejenom dobře vypadá, ale i skvěle funguje a je výrobně levná - co si přát víc?

Hřebínek je ovládán pákou, přivařenou na hřídel řazení. Hřídel řazení je vracen do středové polohy dvojčinnou pružinou za pomoci čepu na ovládací páce hřebínku.

Aretace kulisy je řešena opět jednoduše a elegantně - výřezy ve vnějším disku rohatky, do nichž zapadá čep přitlačovaný k rohatce pružinou, posouvající se ve zvláštním nálitku. Jak je patrno, neutrál je aretován pouze mezi 1. a 2. rychlostním stupněm.

    
Obr. 23, 24: Detail řadicího mechanismu

Obr. 25: Detail startovacího hřídele se segmentem

Demontáž pravého víka neskýtá tolik překvapení - ačkoli... Výstupní hřídel převodovky je mimořádného rozměru - průměr 30 mm (série: 20 mm) hovoří jasně za vše. Takto mají dimenzovány výstupní hřídele motocykly o objemu 750 ccm a výš. Z toho vyplývá i další nepříjemná odlišnost - řetězové kolečko. Jeho drážkování je větší, než u série. Samotné řetězové kolečko má 18 zubů - to částečně vysvětluje až nepříjemně rychlou jedničku a nesnadné rozjezdy v kopci.

Další z mnoha odlišností, ale již ne překvapující, je ložisko výstupního hřídele s guferem a kroužkem.


Obr. 26: Celkový pohled pod pravé víko

Drobností jsou pak také atypické těsnění vypínací tyčky spojky a absence těsnění řadicího hřídele - to bude nutné dořešit...

Nejvyšší čas motor rozpůlit a odhalit tajemství, která se skrývají uvnitř. Již první pohled potvrdí to, co tušíme již od pohledu zvenku - předovka je mohutně dimenzována. Více než potěšující je fakt, že nevykazuje absolutně žádné opotřebení.

Obzvláště zajímavá je kulisa řazení (bubínek, v tomto případě však spíše pořádný buben) - nejedná se o nic jiného, než obrobenou trubku. Opět jednoduché, účelné, ale přitom výrobně levné i lehké řešení.


Obr. 27: Celkový pohled na předlohovou převodovku s řadicími vidličkami a kulisou v levé polovině skříně motoru

V pravé polovině skříně zůstává výstupní hřídel převodovky (kolo s nábojem) s ložiskem, jehlové ložisko předlohy (uložení předlohy, tj. obě jehlová ložiska - jsou překvapivě shodná se sériovými) a uložení kulisy řazení společně se spínačem kontrolky neutrálu. V těsné blízkosti uložení kulisy pak ještě uložení dvojice vodicích tyček řadicích vidliček.


Obr. 28: Pohled na pravou polovinu skříně motoru - výstupní hřídel, uložení předlohy, uložení kulisy a spínač kontrolky neutrálu

Pokračujme demontáží samotné převodovky, nejprve tedy vidliček. Další dobrou zprávou je, že vidličky nevykazují žádné opotřebení, jejich činné plochy jsou pouze oleštěné.


Obr. 29: Demontáž vidliček

Pak již nezbývá, než postupně vyndat veškerá ozubená kola a hřídele - povšimneme si jejich mohutného ozubení. Nelze uvěřit, že tato převodovka měla soužit "jenom" v třistapadesátce. Její dimenzování by klidně dovolilo provozovat motocykl o třídu výše.


Obr. 30: Detail dvojice ozubených kol


Obr. 31: Předlohový hřídel převodovky s přesuvným kolem a vidličkou


Obr. 32: Demontovaná pětistupňová převodovka

Po demontáži ozubených kol a hřídelí se odkrývá pohled na drážky vidliček v kulise řazení, vedení vidliček a uložení obou hřídelí.


Obr. 33: Kulisa řazení, ložiska v levé části skříně

Poslední, ale nikoliv nejméně důležitou odlišností - jsou kartery. Jedná se o díly vyráběné litím do pískových forem, poměrně nepřesné - v řádu několika milimetrů. Krom zřejmých odlišností - větší ložiska hl. hřídele, řadicí mechanismus, kulisa, tyčky vidliček je odlišnost ještě jedna a to ta zásadní - kartery jsou širší.

Z důvodu použití širších karterů je použita i širší klika, resp. klika s delšími vnějšími čepy - rozteč válců zůstala zachována. Stejně tak jsou zachovány ojnice, písty, válce atd. v sériové podobě. Rovněž vypínací mechanismus spojky je nezměněn.

Nepříjemným zjištěním pro další provoz jsou potom jisté nepřesnosti odlitku, které způsobily:
absenci utěsnění hřídele řazení na pravé straně pod vačkou vypínání spojky
vedení bowdenu spojky skrz prostor alternátoru - znamená to tedy vnikání nečistot do prostoru alternátoru kolem bowdenu.
Rozbor zjištěných údajů, závěry
Schéma převodovky, převodové stupně

Na Obr. 34 je znázorněno schematicky provedení převodovky - jedná se o tříhřídelovou (předlohovou) převodovku se zuby s přímým ozubením - řazení se děje pomocí ozubců na bocích zubů. Nejvyšší převodový stupeň je přímý záběr, jedná se tedy principielně o stejný typ převodovky, jaký byl používán u sériových motocyklů Jawa 350. Na schématu jsou vyznačeny jednotlivé páry ozubených kol a uvedeny počty zubů. Lze tedy snadno dovodit tok výkonu při jednotlivých převodových stupních.


Obr. 34: Schéma převodovky

V Tab. 1 jsou potom uvedeny hodnoty převodů pro jednotlivé převodové stupně. Pro porovnání jsou taktéž uvedeny hodnoty sériové čtyřstupňové převodovky.
Tab. 1: Převodové stupněpřevodový stupeň    pětistupňová převodovka (prototyp)    čtyřstupňová převodovka (série)
I.    2,86    3,16
II.    1,78    1,88
III.    1,37    1,33
IV.    1,16    
V.    1    1


Z výše uvedené tabulky potom vyplývá prvotní závěr, který lze učinit již po krátkém svezení - je patrný rychlejší první převodový stupeň a rychlost navíc vtěsnaná mezi třetí a čtvrtý stupeň běžné převodovky.

Pro hlubší představu o odstupňování převodovky je však třeba sestavit pilový diagram, viz. Obr. 35. Pro zajímavost je opět doplněno i odstupňování sériové čtyřstupňové převodovky (čárkovaně). Z obrázku je dobře patrné, jak se další převodový stupeň projevil na progresivním uspořádání jednotlivých stupňů a že zároveň došlo k přiblížení jednotlivých stupňů blíže k sobě, což je pro jízdu (obzvláště na technicky obtížné trati a v kopcích) velice příjemné. Jediným negativním faktem tak zůstává zmenšení rozsahu převodovky (dlouhá jednička). Zároveň převodovka umožňuje svým uspořádám mnohem lepší využití dynamiky motoru - i po přeřazení na nižší stupeň zůstanou otáčky motoru v optimální oblasti.


Obr. 35: Pilový diagram

Zajímavým zjištěním je výsledek analýzy hnacích a odporových sil (Obr. 36). Jako vstupní data byla použita data z optimalizace sekundárního převodu vč. změřených dat motoru s kity - viz Úpravy. Osazené 18z kolečko sekundárního převodu se jeví jakožto nevhodné - motocykl dosahuje stejné maximální rychlosti na III. a V. rychlostní stupeň. Nejvyšší stupeň je tak odsouzen spíše k udržování rychlosti jízdy, nemluvě o nepříjemně rychlém prvním stupni, který komplikuje rozjezdy.

Jiná situace by zřejmě nastala v případě použití převodovky společně s novým 400 cm3 motorem tak, jak bylo plánováno. Jeho údajných 22kW při 6250 min-1 (tedy větší výkon při vyšších otáčkách ve srovnání s třistapadesátkou) by zajisté poskytlo též postačující kroutící moment, resp. hnací sílu, pro překonání odporů i s 18z kolečkem sekundárního převodu.


Obr. 36: Charakteristika hnacích a odporových sil - 18z kolečko

Více než zajímavým se proto jeví náhrada 17z, popř. i 16z řetězovým kolečkem - motocykl by pak poskytoval dostatečnou dynamiku, obzvláště v náročnějších zatáčkovitých pasážích a táhlých stoupáních při rychlostech nad 100 km/h.

    
Obr. 37, 38: Charakteristika hnacích a odporových sil - 17 a 16 z kolečko

Na základě demontáže pětistupňové převodovky bylo potvrzeno, že se nejedná o převodovku jakkoli příbuznou s jiným, sériově vyráběným motocyklem. Svým dimenzováním převodovka odpovídá stroji o třídu vyšším, lze tedy předpokládat, že bylo plánováno její použití i ve výkonnějších motocyklech Jawa, především se čtyřdobými motory.

Převodovka samotná je ve vynikajícím stavu, lze tak bez problémů pokračovat v jejím provozování. Je třeba provést jistých úprav a oprav na dalších částech převodového ústrojí (spojka, řazení, řetězové kolečko), dále pak odstranění netěsností tak, aby bylo možno celý agregát dále provozovat v běžném motocyklu. Náročnost je však vysoká, vzhledem k tomu, že se jedná o atypické, prototypové komponenty.

Je škoda, že se tato moderně a robustně, přitom ale jednoduše zpracovaná převodovka nedostala dále, než do stádia prototypu (těchto převodovek bylo vyrobeno pouze několik kusů). Čas prověřil, že konstrukce to byla nejen zajímavá, ale i dostatečně trvanlivá. Jawa 350 by tak byla bývala mnohem zajímavějším a zábavnějším motocyklem.

  Kompletní článek naleznete na http://jenikovo.misto.cz/_MAIL_/zajimavosti/tipy_jawa_11.htm

Použitá literatura:
Časopis Automotobil Revue, 7/1991
Časopis MotoExpress