ВНИМАНИЕ! Если Вам ПО ТЕЛЕФОНУ предложили перевести деньги на КИВИ-КОШЕЛЁК, то это означает, что к нашим номерам подключились мошенники!!! Будьте внимательны!

Первая коробка автомат


История АКПП: кто придумал коробку автомат

Идея создания автоматической коробки передач появилась практически одновременно с появлением автомобиля, оснащенного МКПП. При этом автопроизводители, изобретатели и энтузиасты из разных стран начали работать над агрегатом.

В результате уже в самом начале 20-го века стали появляться опытные образцы, которые имели трансмиссию, похожую на современный автомат. В этой статье мы поговорим о том, как создавалась и когда появилась первая АКПП, познакомимся с историей автоматической трансмиссии, а также ответим на вопрос, кто изобрел коробку автомат. 

Содержание статьи

Кто изобрел коробку автомат и когда появилась первая АКПП

Как известно, трансмиссия является вторым по важности агрегатом после ДВС. При этом появление АКПП стало настоящим прорывом, так как благодаря такой коробке передач значительно повышается не только комфорт, но и безопасность при управлении автомобилем. 

Такая КПП является системой, состоящей из гидротрансформатора (ГДТ) и планетарной коробки. Принципы и основы планетарной передачи  были известны еще в средние века, а гидротрансформатор создал немец Герман Феттингер в начале 20-го века.

Первым объединил коробку и ГДТ американский изобретатель Азатур Сарафян, более известный под именем Оскар Бэнкер. Именно он запатентовал автоматическую коробку передач в 1935г., хотя для получения патента больше 7 лет отстаивал свое право в борьбе с крупными автопроизводителями.

Родился Сарафян в 1895 году. Его семья оказалась в США в результате печально известного Геноцида армян, который имел место быть в Османской империи. Обосновавшись в Чикаго, Асатур Сарафян сменил свое имя, став Оскаром Бэнкером.

Талантливый изобретатель создал различные полезные устройства, среди которых можно выделить несколько незаменимых сегодня решений (например, шприц-пистолет для смазки), однако главным его достижением является изобретение первой автоматической гидромеханической коробки передач. В свою очередь, General Motors (GM), которая ранее устанавливала полуавтоматическую коробку передач на свои модели, первой перешла на АКПП.

История создания автоматической коробки передач

Итак, важнейшим элементом, благодаря которому стало возможным появление полноценной АКПП, является гидротрансформатор.

Изначально ГДТ появился в судостроении. Причина – вместо низкооборотистых паровых двигателей ближе к концу 19-го века появились более мощные паровые турбины. Такие турбины соединялись с винтом напрямую, что неизбежно привело к возникновению целого ряда технических проблем.

Решением оказалось изобретение Г. Феттингера, который предложил гидравлическую машину, где лопастные колеса гидродинамической передачи, насос, турбина и реактор были объединены в одном корпусе.

Такой гидротрансформатор был запатентован в 1902 году и имел большое количество преимуществ по сравнению с другими механизмами и устройствами, которые могли бы преобразовать крутящий момент от двигателя.

ГДТ Феттингера минимизировал потери полезной энергии, КПД устройства оказался высоким. На практике, указанный гидродинамический трансформатор, в среднем, обеспечивал на судах КПД около 90% и даже больше.

Вернемся к коробкам передач на автомобилях. В самом начале 20-го века (1904 год) изобретатели братья Стартевенты из города Бостон, США, представили раннюю версию автоматической коробки.

Данная КПП на две передачи фактически являлась усовершенствованной МКПП, где переключения могли быть автоматическими. Другими словами, это был прототип коробки- робот. Однако в те годы по ряду причин серийное производство оказалось невозможным, от проекта отказались.

Следующими автоматическую коробку начали ставить в компании Ford. Легендарная модель Model-T была оснащена планетарной коробкой передач, которая получила две скорости для движения вперед, а также заднюю передачу. Управление КПП было реализовано при помощи педалей.

Далее появилась коробка от компании Reo на моделях General Motors. Такая трансмиссия вполне может считаться первой РКПП, так как это была механическая коробка с автоматизированным сцеплением. Немного позже стала использоваться и планетарная система передач, еще больше приблизив момент появления полноценных гидромеханических автоматов.

Планетарный механизм (планетарная передача) наилучшим образом подходит для АКПП. Чтобы управлять передаточным числом, а также направлением вращения выходного вала, выполняется торможение отдельных частей планетарной передачи. При этом  для решения задачи можно использовать относительно небольшие и постоянные усилия.

Другими словами, речь идет об исполнительных механизмах АКПП (фрикционы, ленточный тормоз). Также в те годы реализовать эффективное управление данными механизмами не составляло труда. Еще необходимость выровнять скорости отдельных элементов АКПП отсутствовала, так как все шестерни планетарной передачи находятся в постоянном зацеплении.

Если сравнить такую схему с попытками автоматизировать работу механической коробки, в то время это было крайне сложной задачей. Основной проблемой являлось то, что в те годы не было эффективных, быстрых и надежных сервомеханизмов (сервоприводов).

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое гидротрансформатор АКПП. Из этой статьи вы узнаете об устройстве, принципах работы и особенностях гидротрансформатора автоматических коробок передач.

Указанные механизмы необходимы для  того, чтобы перемещать шестерни или муфты включения для введения в зацепление. Сервомеханизмы также должны обеспечить большое усилие и рабочий ход, особенно если сравнивать усилие для сжатия пакета фрикционов или затяжки ленточного тормоза АКПП.

Качественное решение было найдено только ближе к середине XX века, а массовой роботизированная механика стала только за последние 10-15 лет (например, АМТ или преселективная коробка DSG).

Дальнейшее развитие коробки автомат: эволюция гидромеханической АКПП

Перед тем, как переходить к АКПП, нужно упомянуть коробку передач Уильсона. Водитель выбирал передачу при помощи подрулевого переключателя, а включение производилось посредством нажатия на отдельную педаль.

Такая трансмиссия была прообразом преселективной коробки передач, так как водитель заранее выбирал передачу, при этом ее включение осуществлялось только после нажатия на педаль, которая стояла на месте педали сцепления МКПП.

Данное решение облегчало процесс управления ТС, переключения передач требовали минимум времени по сравнению с МКПП, которые в те годы не имели синхронизаторов. При этом значимая роль коробки Уильсона заключается в том, что это первая КПП с переключателем режимов, которая напоминает современные аналоги (режимы P-R-N-D).

Вернемся к АКПП. Итак, полностью автоматическую гидромеханическую коробку передач Hydra-Matic представила General Motors в 1940 году. Данную КПП ставили на модели Cadillac, Pontiac и т.д.

Такая трансмиссия представляла собой гидротрансформатор (гидромуфту) и планетарную коробку передач с автоматическим гидравлическим управлением. Управление было реализовано с учетом скорости движения автомобиля, а также положения дроссельной заслонки.

Коробка Hydra-Matic ставилась как на модели GM, так и на Bentley, Rolls-Royce, Lincoln и т.д. В начале 50-х специалисты Mercedes-Benz взяли данную коробку за основу и разработали собственный аналог, который работал по схожему принципу, однако имел целый ряд отличий в плане конструкции.

Ближе к середине 60-х автоматические гидромеханические коробки передач достигли пика своей популярности. Также появление синтетических смазок на рынке ГСМ позволило удешевить их производство и обслуживание, повысить надежность агрегата. Уже в те годы АКПП не сильно отличались от современных версий.

В 80-х стала прослеживаться тенденция к постоянному увеличению числа передач. В автоматических коробках сначала появилась четвертая передача, то есть повышенная. Одновременно стала использоваться и функция блокировки гидротрансформатора.

Также четырехступенчатые автоматы стали управляться при помощи ЭБУ, что дало возможность избавиться от многих механических элементов управления, заменив их соленоидами.

Например, первыми внедрение электронной системы управления автоматической коробкой передач реализовали специалисты Toyota в 1983 г. Далее Ford в 1987 году также перешел на использование электроники для управления повышающей передачей и блокировочной муфтой ГДТ.

Кстати, сегодня АКПП продолжает эволюционировать. С учетом жестких экологических стандартов и роста цен на топливо производители стремятся повысить КПД трансмиссии, добиться топливной экономичности.

Для этого увеличивается общее количество передач, скорость переключений стала очень высокой. Сегодня можно встретить АКПП, которые имеют 5, 6 и более «скоростей». Основная задача – успешно конкурировать с преселективными роботизированными коробками типа DSG.

Параллельно происходит и постоянное усовершенствование блоков управления АКПП, а также программного обеспечения. Изначально это были системы, которые только определяли момент переключения передачи и отвечали за качество включений.

В дальнейшем в блоки стали «зашивать» программы, которые способны подстраиваться под манеру езды, динамично меняя алгоритмы переключения передач (например, адаптивные АКПП с режимами эконом, спорт).

Позже появилась и возможность ручного управления АКПП (например, Tiptronic), когда водитель может самостоятельно определять моменты переключения передач подобно механической коробке. Дополнительно коробка автомат получила расширенные возможности в плане самодиагностики, контроля температуры трансмиссионной жидкости и т.д.

 

Читайте также

Shifting Times: рост автоматической трансмиссии

По сути, мы говорим о колдовстве. Когда дело доходит до современного автомобиля, даже случайный наблюдатель может рассказать о том, как работает большинство систем: газ бум - двигатель вращается; тормоза зажаты - машина останавливается; поверните рулевое колесо - передние колеса поворачиваются. А что касается устройства с маркировкой PRND? Это должно быть сделано в Хогвартсе.

Автор научной фантастики Артур Кларк однажды заметил: «Любая достаточно продвинутая технология неотличима от магии .Но если это волшебство, почему большинство энтузиастов так быстро высмеивают современную автоматическую коробку передач? В конце концов, это, несомненно, самый популярный выбор и открывает совершенно новые миры вождения. С ним легче жить в пробках, вы можете наслаждаться кофе, не выискивая рычаг переключения передач, и это, несомненно, особенно привлекает членов сообщества пиратов. Черт возьми, будь так сложен, управляй сцеплением со мной, Джим Лад.

Оставляя в стороне автоматические руководства, такие как PDK Porsche, и системы на основе шкивов, такие как бесступенчатая коробка передач (CVT), приведем краткий обзор истории современного автобокса.Жезлы наготове, Поттерс и Грейнджерс, давай начнем.

Слякотные начинания

Просто тот, кто придумал первую автоматическую коробку передач, такой же запутанный рассказ, как и тот, кто изобрел автомобиль (и не обязательно полагает, что Mercedes-Benz сделал это последним). На рубеже веков все виды изобретателей возились с необычными способами заставить их без экипажа двигаться на разных скоростях.

Также читайте: В защиту вариаторов - они на самом деле не так плохи, как вы слышали

Французы Луи-Рене Панхард и Эмиль Левассор должны получить награду за то, что придумали первую правильную передачу, продемонстрировано в 1894 году.И под «продемонстрировано» я имею в виду «оно сломалось». Теория была на месте, и демонстрационная машина вскоре снова заработала, но она довольно позорно отдавала призрака перед собравшимся пресс-корпусом, и Панхард и Левассор были вынуждены читать лекции перед классной доской. «Больше шарф-покуса от шарлатанов!» бумаги плакали.

Затем братьям Стертевант из Бостона, штат Массачусетс, удалось разработать двухскоростную автоматическую коробку передач на основе центробежных грузов. По сути, это зависело от скорости двигателя, чтобы активировать серию весов, что, г-н, отключило бы сцепление и… хорошо, смотрите: даже после прочтения этой вещи, я понятия не имею, как она работает, кроме как сказать, что в основном это не так.Это также сломалось с грустной регулярностью, приводя буквальную интерпретацию к передаче без сдвига.

Канада может гордиться нашим собственным автоматом Альфредом Хорнером Мунро из Реджайны. Мунро был паровым инженером - и если бы вы жили в Реджайне в начале 1920-х годов, вы могли бы также быть вовлечены в карьеру, которая сводится к тому, чтобы сгрудиться рядом с котлом. Его патент на передачу на основе сжатого воздуха датируется 1921 годом, что принесло ему как минимум сноску в учебниках истории.Тем не менее, его изобретение действительно не нашло коммерческого обоснования.

Вместо этого будет пара бразильцев, Хосе Браз Арарипе и Фернандо Лели Лемос, которые, как сообщается, выступят с идеей использования гидравлического давления для управления сменами. Их идея и прототипы найдут поддержку у General Motors, уже работающей над автоматом. Наконец, 75 лет назад дебютировал бы узнаваемый предок современной автоматической коробки передач. Он назывался Гидраматик, и вскоре готовился к войне.

Chrysler 727 Torqueflite автоматическая коробка передач

Славься, Гидра!

Во всех современных автоматических коробках передач (за исключением упомянутого выше, с двойным сцеплением и вариаторами) используется одна из двух основных функций Hydra-matic: гидравлическая муфта и планетарная коробка передач. Мы вернемся к ним, но сначала немного о танках и о навыках вождения президента компании.

Имя Альфреда П. Слоана, президента General Motors, живет сегодня не только в истории компании, но и в работах его одноименного фонда.Вы можете узнать это из упоминаний в великолепном научном и технологическом подкасте NPR, Radiolab .

Слоан был руководителем и филантропом. Как водитель - не так уж и много. Имейте в виду, что передачи этих ранних лет были намного сложнее в управлении, чем современные машины, поэтому необходимо дать некоторую свободу действий. Ища решение, которое сделало бы вождение более доступным для широкой публики (и, следовательно, продало бы больше автомобилей, естественно), Слоан постоянно поощрял свое научно-исследовательское подразделение, чтобы преследовать действительно бесцепную передачу.После неудачного запуска дополнительной полуавтоматической опции в линейке Buick под названием «Автоматическая безопасная трансмиссия» команда нашла способ перейти с трех педалей на две.

Имиджевая реклама полностью автоматической коробки передач GM (Hyrdamatic) с 1940 года.

Hydra-matic был впервые предложен в качестве опции на Oldsmobiles только в 1940 модельном году по цене 57 долларов. Единицы были построены в Детройтском Подразделении Передачи, и имели четыре скорости переднего хода и один задний ход.Первоначально настройки парковки не было - водитель просто выбрал задний ход и выключил машину.

Hydra-matic оказалась очень популярной и продала что-то около 200 000 копий при первом запуске. Однако в то время в Европе происходило то, что можно назвать суетой, благодаря маленькому кричащему человеку с глупыми усами и неудачной карьере художника. В течение некоторого времени GM готовилась перейти от производства легковых автомобилей к производству военных материалов, и, когда США вошли на европейский театр Второй мировой войны, она решила использовать свои трансмиссии Hydra-matic в танках.Примечательно, что M-5 Stuart имел две модели Cadillac V8 и две трансмиссии Hydra-matic, по одной на каждый протектор.

К тому времени, когда война закончилась, многие из ранних причуд Hydra-matic были сглажены - GM рекламировал свои передачи как «закаленные в боях» - и процветающая послевоенная экономика была созрела для больших, роскошных транспортных средств с легко управляемыми коробками передач. Гидраматика лидировала, и другие производители были вынуждены последовать примеру: Packard с Ultramatic, Ford с Ford-o-matic, Chrysler с Powerflite и Torqueflite и так далее.Любопытно, что ранние Линкольны действительно покупали свои трансмиссии у GM, так как Hydra-matic была единственной вещью, достаточно сильной, чтобы выдерживать мощность V8.

К середине 1950-х годов автоматическая коробка передач стала доминирующей на североамериканском рынке и будет продолжать расти в популярности вплоть до наших дней. Так как именно они работают?

Основные органы управления удобно расположены на центральной консоли.

Современный монстр

Для анализа рассмотрим что-нибудь интересное и в соответствии с историческим прецедентом Hydra-matic: только что выпущенный Corvette Z06.Вот краткие характеристики: 6,2-литровый V8 с наддувом, обеспечивающий мощность 650 лошадиных сил и 650 фунтов-футов. крутящего момента, снаряженного веса чуть менее 1600 кг и скорости до 100 км / ч за 2,95 секунды благодаря новой доступной восьмиступенчатой ​​автоматической коробке передач.

Если Гидраматик порезал себе зубы, сражаясь с танковыми дивизиями, то вот его потомок делает почти то же самое. Новый сверхмощный 8L90E от GM, как утверждается, переключается даже быстрее, чем коробка передач с двойным сцеплением Porsche doppelkupplung , и будет идти в ногу с лучшими показателями Германии на четверть мили.

Разрежьте серебристую коробку внутри американского суперкара, и вы найдете несколько чрезвычайно сложных способов работы. Да, на выбор предлагается восемь передаточных чисел, но они не работают как скользящие переключаемые передачи в механической коробке передач. Вместо этого автомат работает через планетарную передачу, прикрепленную к двигателю через гидротрансформатор.

Corvette Z06 2015 года начнется с 78 995 долларов в США и 85 095 долларов в Канаде.

Официальный пресс-релиз GM на 8L90E наполнен фразами вроде: «Компенсаторы сцепления питаются смазочным маслом, а не специальным и регулируемым дизайном подачи 6L80.Это хорошо? Я думаю?

Давайте будем проще. Новая коробка GM имеет все виды инженерных инноваций для ускорения и плавного переключения, но основная архитектура все еще там. Его гидротрансформатор более компактен, использует синтетические жидкости и имеет контроллер следующего поколения, но он все еще основан на том же принципе: точно так же, как необходимо постепенно отключать сцепление для плавного сцепления с механической коробкой передач, вязкой природы жидкости может использоваться для плавной передачи мощности между вращающимся входным валом двигателя и выходным валом, который приводит в движение колеса.

В самой коробке передач находятся планетарные шестерни, состоящие из внешней кольцевой шестерни, центральной солнечной шестерни и планетарных шестерен, которые вращаются между ними. Большинство современных автоматов имеют в своем корпусе два полных планетарных набора, и главное, что здесь следует отметить, - это то, что шестерни постоянно находятся в зацеплении. В отличие от механической коробки передач, где вы фактически скользите на новой передаче, планетарная коробка передач автомата всегда соединена, и действие сцепления для фиксации различных передач в неподвижном положении создает передаточные числа.Чем больше передаточных чисел производит трансмиссия, тем сложнее внутренняя работа.

Последний стенд руководства

По сравнению с ручной версией с семью скоростями, автоматический Corvette Z06 обеспечит лучшую экономию топлива благодаря более быстрому переключению передач и более длинной конечной передаче, лучшему ускорению и более удобному управлению в условиях интенсивного движения. Вы также сможете держать обе руки на руле, развивая 650 л.с. на трассе - это неплохо.

Короткая механическая коробка передач с шестью скоростями броска в Dodge Dart чувствовала себя очень усовершенствованной, и гребля через механизмы была гладкой операцией.

С точки зрения технического обслуживания, большая сложность автоматического требует большего обслуживания, чем ручного, и замена одного сцепления намного дешевле, чем полное восстановление автоматической коробки передач. Тем не менее, поскольку большинство автомобилей продаются с автоматикой, именно на это в первую очередь идут исследования и разработки. В наши дни мало кто порекомендует руководство, кроме ощущения и опыта. Несмотря на то, что я объективно знаю, что Vette с восемью скоростями будет быстрее, версия со сдвигом палки, вероятно, будет немного более забавной.

Тем не менее, мы прошли долгий, длинный путь от тех ранних Oldsmobiles. Это может быть колдовство, но в наши дни мы не собираемся сжигать на костре машину за автоматическую коробку передач, не тогда, когда она едет как метла квиддича, но все еще оставляет руку свободной для утреннего дабл-дабл.

,Первая автоматическая трансмиссия

GM> Страница 3 из 4> Съели с двигателя

ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКИЙ НЕТ БОЛЬШЕ

Еще до того, как автоматическая безопасная коробка передач поступила в продажу, группа Томпсона уже работала над тем, чтобы сделать полуавтоматическую коробку передач устаревшей. Осталось только устранить педаль сцепления и спроектировать гидравлический блок управления, достаточно умный, чтобы автономно управлять всеми переключениями при обычной езде.

Решение Томпсона последней проблемы было изложено в раскрытии патента, который он подал в апреле 1938 г. (U.S. Патент № 2,204,872). В нем снова описана четырехступенчатая трансмиссия с использованием двух планетарных передач и дополнительного набора цилиндрических зубчатых колес для нейтральной и задней передачи. Как и в автоматической безопасной трансмиссии, тормозные ленты и муфты планетарных коробок передач работали от сервоприводов. Поток масла к каждому сервоприводу контролировался отдельным клапаном с гидравлическим приводом, каждый из которых теперь управлялся подпружиненным управляющим поршнем.

Рабочее давление для этих поршней обеспечивалось центробежным регулятором с приводом от двигателя, выходная мощность которого (в этой итерации изобретения) была пропорциональна частоте вращения двигателя.Однако полностью механическая дроссельная связь более ранних конструкций была исключена в пользу новой линии гидравлического компенсатора с управлением дроссельной заслонкой, которая служила для изменения величины гидравлического давления, необходимого для работы регулирующих клапанов. Чем шире была открыта дроссельная заслонка, тем больше управляющего давления требовалось для перемещения каждого штока поршня и открытия соответствующего переключающего клапана. Таким образом, каждое переднее передаточное число было «привязано» к определенному диапазону выходного давления регулятора. Давление, превышающее или падающее ниже этого диапазона, запускает автоматический сдвиг вверх или вниз соответственно.

По сути, гидравлические органы управления теперь функционировали как аналоговый компьютер, который можно было запрограммировать на автономное переключение между всеми доступными передними передачами при различных комбинациях частоты вращения двигателя и настройки дроссельной заслонки. Дроссельный клапан дал водителю возможность ускорять или задерживать переключение передач, но не изменять их. Таким образом, вы не можете удерживать более низкую передачу за красной чертой, умышленно тянуть двигатель на высокой передаче под нагрузкой или форсировать понижающую передачу, которая может увеличить обороты двигателя.(Как и в более ранней полуавтоматической трансмиссии, по-прежнему существовал отдельный диапазон низких частот, который можно было выбрать вручную, чтобы заблокировать регулирующий клапан сервопривода заднего блока в закрытом положении, что ограничивало автоматическое переключение на первую и вторую передачи.)

В таблице ниже приведены фактическая последовательность передач и передаточные числа для новой коробки передач, когда она дебютировала в конце 1939 года. (Как и в предыдущей таблице, «REL» означает «RELEASED», а «ENG» означает «ENGAGED».)

Передовик Oldsmobile Hydra-Matic Gearing Sequence
Планетарный передний Задний планетарный Обратный Планетарный
Снаряжение Группа Сцепление Коэффициент Группа Сцепление Коэффициент Pawl Коэффициент Общий коэффициент
* В нейтральном положении задняя полоса применяется при выключенном двигателе, но снимается при работающем двигателе.
† Отрицательный означает обратное.
Нейтрально ВЫКЛ REL - ВЫКЛ REL - OFF * - -
1-й ПО REL 1,44 ПО REL 2,53 ВЫКЛ - 3,66
2-й ВЫКЛ RUS 1.00 ПО REL 2,53 ВЫКЛ - 2,53
3-й ПО REL 1,44 ВЫКЛ RUS 1,00 ВЫКЛ - 1,44
4-й ВЫКЛ RUS 1,00 ВЫКЛ RUS 1,00 ВЫКЛ - 1.00
Реверс ПО REL 1,44 ВЫКЛ REL - ПО -2,99 † -4,31 †

Последний основной элемент новой трансмиссии - гидравлическая муфта, которая может заменить пластинчатую муфту автоматической защитной коробки передач - был описан в патенте, поданном в феврале 1937 года (Патент США № 2176138) Оливером К. («ОК») Келли, который имел работал с Томпсоном в Cadillac, а затем присоединился к нему в Группе по развитию трансмиссии после стажировки в дочерней компании GM Coach and Truck.

Несмотря на то, что он был запатентован более чем за год до гидравлического управления Thompson, представляется более уместным обсудить второй проект Келли. Хотя патент Томпсона был, по сути, экстраполяцией предыдущих полуавтоматических трансмиссий группы, патент Келли был принципиально новым дизайном с некоторыми существенными изменениями. Мало того, что в нем использовалась гидравлическая муфта, а не пластинчатая муфта, теперь было три планетарных редуктора, а не два (хотя было еще только четыре скорости вперед) и не было цилиндрических зубчатых колес; третья передача теперь использовалась, чтобы обеспечить обратное снижение.Была также важная новая особенность: дополнительный промежуточный вал, концентрический с главным валом трансмиссии, передний конец которого был постоянно прикреплен к рабочему колесу. Промежуточный вал, который приводился в действие водило планетарной передачи переднего планетарного редуктора, служил для соединения крыльчатки с узлом сцепления второго планетарного редуктора.

Промежуточный вал выполнял две важные функции. Во-первых, это обеспечивало косвенное соединение между двигателем и рабочим колесом гидромуфты.В большинстве жидкостных муфт рабочее колесо крепится болтами или иным образом прикрепляется непосредственно к маховику двигателя - в автомобильной промышленности, как правило, через корпус тора муфты. В дизайне Келли двигатель вместо этого приводил в движение кольцо (зубчатое колесо) передней планетарной передачи. Затем кольцевое пространство приводило в движение шестерни планетарной шестерни и водило планеты, что, в свою очередь, приводило в движение непосредственный вал и вместе с ним рабочее колесо. В результате рабочее колесо и двигатель вращались с одинаковой скоростью, только если было включено переднее сцепление, которое блокировало переднюю планетарную передачу в прямом приводе (что в этом случае произошло во втором или четвертом).Когда переднее сцепление выключено и передняя тормозная лента включена (то есть в первом, третьем или заднем ходу), скорость рабочего колеса будет уменьшена на коэффициент переднего редуктора. Целью этого необычного устройства было преднамеренное снижение на эффективности сцепления на скоростях холостого хода и холостого хода, чтобы обеспечить более плавные взлеты и минимизировать «ползучесть» при первом или обратном движении без снижения эффективности на более высоких скоростях.

Вторая цель промежуточного вала состояла в том, чтобы уменьшить проскальзывание в крейсерских передачах - третьем и четвертом - путем обеспечения частичного механического соединения между двигателем и второй планетарной передачей в этих передачах.Как мы упоминали выше, промежуточный вал также приводил в движение второй узел сцепления ступицы. Включение муфты второго блока (как в третьем или четвертом) привело к тому, что промежуточный вал одновременно приводил в движение как рабочее колесо гидравлической муфты, так и кольцевое пространство второго блока, создавая механизм «разделенного крутящего момента». Часть крутящего момента на промежуточном валу все еще прикладывалась к рабочему колесу и, таким образом, к рабочему колесу гидравлической муфты, турбине, главному валу и солнечному зубчатому колесу второго блока, но большая часть - более 60% - теперь применялась непосредственно к кольцевому пространству второго блока.(Фактическое разделение крутящего момента зависело от того, сколько зубьев имели кольцевое и солнечное зубчатое колесо; в раннем выпуске Hydra-Matic разделение было 60,5% механическим, 39,5% гидравлическим.)

Второй блок-носитель планеты затем реинтегрировал эти два входа крутящего момента таким же образом, как морская или локомотивная трансмиссия, используя несколько двигателей для поворота общего вала. Это эффективно уменьшило проскальзывание сцепления более чем на 60% как на третьей, так и на четвертой передачах. (Фактически это не препятствовало проскальзыванию муфты, но позволило существенной части крутящего момента промежуточного вала до обойти муфту.Для дальнейшего объяснения этого принципа см. Нашу статью о раздельных передачах крутящего момента.)


Hydra-Matic был опцией даже для самой дешевой шестицилиндровой серии Oldsmobile 60 в 1940 году, хотя мы подозреваем, что она была более распространена на более крупных и дорогих моделях Series 70 и Series 90. Series 60 и Series 70 оба разделили Oldsmobile с 95 л.с. (71 кВт) 230 куб. дюйма (3 536 куб. см), встроенный в шестой, но у Series 70 была более высокая ось 4,30 (3,63 с Hydra-Matic) по сравнению с Series 60 4.10 (3,42 с Hydra-Matic), чтобы компенсировать дополнительный вес более крупного тела; Четырехдверный седан серии 70 весил на 113 фунтов (51 кг) больше, чем эквивалентная серия 60. (Фото: «1940 Oldsmobile Dynamic Series 70 Sedan» © 2014 Sicnag; используется по лицензии Creative Commons Attribution 2.0 Generic)

Даже Келли признал, что эта договоренность была более сложной, чем, вероятно, должна была быть, но основополагающие принципы были прочными и к этому времени в основном хорошо понятыми. Если дизайн был не элегантным, он был по крайней мере функциональным и, что не менее важно, выполнимым для производства.

ENTER HYDRA-MATIC

Возможность производства была по-прежнему основным приоритетом для Oldsmobile, который продолжал активно участвовать в процессе разработки. Судя по графику, кажется, что, как только команда Томпсона выдвинула жизнеспособную идею, она была передана инженерам Oldsmobile для оценки и тестирования; Маккуен хотел чего-то, что могло бы заменить Автоматическую Безопасную Коробку передач в ближайшем будущем. К началу 1939 года инженер Oldsmobile Гарольд Н. Метцель уже наблюдал за дорожными испытаниями около 5000 образцов новой трансмиссии.

Передача неизбежно претерпела дальнейшие изменения; некоторые, но не все эти изменения описаны в раскрытии патента Келли в апреле 1939 года (впоследствии патент США № 2211233). Единственный масляный насос Thompson, который, как было первоначально описано, приводился в движение как двигателем, так и хвостовым валом, был заменен отдельными передними и задними насосами, причем вал последнего также приводил в действие узел регулятора. В результате точки переключения производственной трансмиссии снова определялись, главным образом, скоростью движения, а не скоростью двигателя.Конструкция и расположение переключающих клапанов и напорных трубопроводов, контролируемых дросселем, были тщательно пересмотрены (хотя основной принцип был таким же, как описано выше). Наконец, Томпсон разработал новую и значительно более эффективную конструкцию гидравлической муфты, патентные заявки на которую были поданы в 1940 году (патенты США 2 357 295 и 2 430 258).

Другим важным механическим изменением была полностью переработанная третья (задняя) планетарная коробка передач. В обратном порядке второй и третий блоки действовали как одна составная передача.Кольцевое пространство второго блока было прикреплено к солнечному зубчатому колесу третьего блока и вращалось с ним, в то время как держатели планет второго и третьего блоков были прикреплены к выходному валу. Обратное вращение было обеспечено путем отпускания как сцепления, так и тормозной ленты второго блока. Вращение солнечного зубчатого колеса второго блока, все еще приводимого в движение турбиной гидравлического сцепления через главный вал, будет приводить к вращению кольца второго блока и солнечного зубчатого колеса третьего блока назад. Привлечение зубчатой ​​задней собачки заблокировало кольцевое пространство третьего блока, повернув держатели и, следовательно, выходной вал назад в уменьшенном положении.Обратная защелка также служила для блокировки карданного вала при выключенном двигателе.


Схематическое изображение, а не в масштабе, ранней модели Hydra-Matic, без сервоприводов и корпуса клапана (расположенных под планетарными передачами) и множества гидравлических линий. Каждый цвет представляет компоненты, которые являются неотъемлемыми или иным образом постоянно прикрепленными, чтобы они вращались вместе Как видно из этой схемы, задняя планетарная коробка передач обеспечивает функцию разделения крутящего момента на третьей и четвертой передачах.В этих передачах заднее кольцевое пространство (светло-голубое), приводимое в движение промежуточным валом (красный), вращается со скоростью рабочего колеса, в то время как заднее солнечное зубчатое колесо (средний синий цвет), приводимое в движение главным валом (также средний синий), вращается на скорости турбины. Это вращает водило планеты и выходной вал (фиолетовый) немного медленнее, чем рабочее колесо, но все же быстрее, чем турбина, которая подвержена гидравлическому проскальзыванию. (Авторская схема)

Получившаяся трансмиссия все еще имела явное сходство с автоматической безопасной трансмиссией, которую вскоре заменит, но больше не требует педали сцепления или большого вмешательства водителя в большинстве нормальных режимов работы.В режиме High трансмиссия должна начинаться сначала, а затем переключаться на все четыре передачи. Предыдущий Низкий диапазон был сохранен, позволяя водителю сохранять передачу в первом и втором на скорости примерно до 40 миль в час (64 км / ч), но это обычно было необходимо только для крутых склонов или, возможно, для перевозки тяжелого груза на низких скоростях. ,

GM окрестили новую трансмиссию Hydra-Matic. Хотя Oldsmobile будет использовать его исключительно в течение первого года - корпоративная политика, учитывающая значительные ресурсы, которые подразделение потратило на разработку трансмиссии, - у GM были большие планы на автоматическое оборудование.Специально для производства Hydra-Matic было создано новое Детройтское передающее подразделение во главе с Виктором А. Олсеном. Уильям Карнеги, который был в группе Томпсона с 1933 года, был назначен главным инженером нового подразделения, которое получило собственные сборочные мощности на бывшем заводе Fisher Body в восточной части Детройта.


Схема смены довоенных Гидра-Матикса была N-Hi-Lo-R. В отличие от более ранней автоматической безопасной коробки передач, High использовал все четыре скорости движения вперед; послевоенные сдвиги переименовали эту позицию в «Драйв», что было более точным и, вероятно, менее запутанным.(фото автора)

Oldsmobile получил первую серийную трансмиссию Hydra-Matic (известную как Model 180) в октябре. Когда в конце того же года дебютировали в 1940 году Oldsmobiles, Hydra-Matic был опциональным по низкой цене - 57 долларов - фактически на 19 долларов меньше, чем цена автоматической безопасной коробки передач 1939 года. Как и в случае полуавтоматической трансмиссии, Hydra-Matic включала гораздо более высокие, экономически ориентированные передаточные числа осей 3,42 или 3,63 (по сравнению с 4,10 или 4,30 для автомобилей с ручным переключением передач).

Oldsmobile рекламировал Hydra-Matic, как и ожидалось, с трудом дыша, восхваляя простоту использования и снижение расхода топлива и масла. Если последние претензии были снова оптимистичными (Oldsmobile начал требовать экономии до 20%, вскоре скорректировав до 10–15%), другие хвастовства были хорошо заработаны. Hydra-Matic был действительно изменяющим парадигму нововведением, которое в конце концов выполнило обещания, которые его предшественники не выполнили.

Нельзя сказать, что ранняя Гидра-Матика была безупречна.Помимо его стоимости, он был громоздким и довольно тяжелым; у нас нет точных весовых показателей для ранних блоков, но они, вероятно, были как минимум на 100 фунтов (45 кг) тяжелее, чем обычная коробка передач. Даже не считая неизбежных проблем с прорезыванием зубов, Hydra-Matic была также сложным и суетливым устройством. Для того, чтобы он работал, как предполагалось, различные тормозные ленты и рычаги должны быть надлежащим образом отрегулированы, что требовало специальных инструментов и определенной утонченности. Даже тогда, оригинальный Hydra-Matic никогда не был образцом гладкости, склонным к сдвигу с отчетливым ударом.

Тем не менее, для большинства потенциальных покупателей более важным было то, что Hydra-Matic работал на , предлагая безболезненное вождение с двумя педалями, к которому стремилось так много людей. Если похвальная эффективность автоматической трансмиссии не совсем соответствовала эффективности ручной коробки передач, то это казалось небольшой ценой за постоянное изгнание ненавистной рутинной работы. Hydra-Matic также сделал вождение доступным для целого ряда людей с ограниченными возможностями, для которых ручное переключение было трудным или невозможным.После войны Oldsmobile воспользуется этим потенциалом, предлагая модели «Valiant», оснащенные Hydra-Matic и специальными средствами управления водителем, предназначенные для использования ветеранами-инвалидами.


В дополнение к очевидному удобству, Oldsmobile утверждает, что Hydra-Matic обеспечивает экономию топлива до 20% лучше, чем у стандартной трехскоростной коробки передач. Как и в случае более ранней автоматической безопасной коробки передач, заявленное преимущество в экономии топлива было связано не столько с коробкой передач, сколько с 3.42 или 3,63 передаточных числа осей включены с ним, что было почти на 20% выше (численно ниже), чем стандарт осей 4,10 или 4,30 с ручным переключением. Автомобили Hydra-Matic испытывали довольно сильную жажду при вождении по принципу «остановись и пошли», но плавный крейсерский ход по шоссе мог вернуть до 19 миль на галлон (12,4 л / 100 км), что было превосходно для большого американского автомобиля этой эпохи. (фото автора)

Результатом всего этого стало то, что в 1940 году Oldsmobile продал около 60 000 трансмиссий Hydra-Matic, что значительно лучше, чем у автоматической безопасной трансмиссии за два с половиной года.Olds почти удвоит эти продажи в 1941 году, несмотря на повышение цены трансмиссии с 57 до более реалистичных 100 долларов.

Период эксклюзивности Oldsmobile

закончился с 1940 модельного года, поэтому в 1941 году автоматическая коробка передач стала доступна другим подразделениям GM. Buick все еще не хотел иметь ничего общего с Hydra-Matic, которого главный инженер Buick Чарльз А. Чейн по прозвищу «Hydra-Jerk», и не сделал консервативный главный инженер Pontiac Бенджамин Х. Анибал, но Cadillac принял новую модель 250 Hydra-Matic для более тяжелых условий эксплуатации. ,Модель 250, большая часть которой описана в раскрытии патента Келли в декабре 1941 года (патент США № 2,377,696), функционировала во многом как устройство Oldsmobile, но имела большую крутящий момент и разные передаточные числа первого и второго передач, благодаря новому вторая планетарная единица с составными передачами (две отдельные, но взаимосвязанные планетарные передачи), как у автоматической безопасной коробки передач. Самый дальний планетарный авианосец второй передачи справился с задачей реинтеграции крутящего момента, разделенного на третьей и четвертой передачах.


Еще одно позднее добавление: схема (не в масштабе) модели Hydra-Matic модели 250-х годов 1941–1945 годов, использовавшейся в кадилаках довоенного и военного времени и различных военных транспортных средствах. Обратите внимание, что есть две задние солнечные шестерни, а не одна, обе приводятся в движение с одинаковой скоростью главным валом. Задняя коробка передач также имеет два зубчатых колеса и два комплекта планетарных шестерен на отдельных планетарных носителях; первый носитель также образует второе кольцо. Кадиллак вернулся к более простому несобранному заднему планетарному редуктору (как, например, для Олдсмобиля) в 1946 году.(Авторская схема)

Около 30% покупателей Cadillac заказали автоматическую коробку передач, несмотря на ее цену в 125 долларов США - почти 10% от стандартной цены на купе серии 61, самое дешевое и популярное в дивизионе модель 1941 года. Опция продолжалась в течение 1942 модельного года, который был прерван Советом по военному производству в феврале 1942 года, чтобы производственные ресурсы могли быть перенаправлены на производство военной техники. К тому времени Отдел передачи в Детройте доставил почти 215 000 передач Hydra-Matic.


Большие хромированные значки с обеих сторон капота этого Oldsmobile 1942 года гордо заявляют о наличии трансмиссии Hydra-Matic; к этому времени около 45% новых Oldsmobiles были так оснащены. Обратите внимание на тусклую отделку решетки: как и многие американские автомобили 1942 года, отделка Oldsmobile отражала общеотраслевую программу по сокращению использования алюминия, цинка, хрома и других стратегических материалов. (фото автора)

БИТВА ИСПЫТАНА

В отличие от легковых автомобилей Oldsmobile и Cadillac, Hydra-Matic не прекращает производство во время войны.Вместо этого автоматическая коробка передач найдет совершенно новое применение.

Когда Америка вступила в войну в конце 1941 года, основным американским легким танком был M3 Stuart, произведенный American Car & Foundry Co. 37-мм пушка и четыре пулемета калибра 0,30 (7,62 мм). Он был оснащен семицилиндровым радиальным двигателем Continental W-670 с общей мощностью 262 л.с. (195 кВт), обеспечивающим разумно бодрую максимальную скорость 36 миль в час (58 км / ч).Еще до объявления войны в США М3 уже находился на боевом дежурстве перед британской армией, которая прозвала танк «Мед» и широко использовала его в Северной Африке. К 1942 году M3 также будет широко использоваться в армии США и Корпус морской пехоты США.

В связи с тем, что к середине 1941 года спрос на радиальный двигатель Continental уже опережал поставки, некоторые M3 были построены с менее мощным 9-цилиндровым дизельным двигателем Guiberson. В качестве альтернативы Cadillac предложил новый вариант M3, который заменил бы радиальный девятицилиндровый двигатель на два пассажирских автомобиля V-8 дивизиона.В этом проекте, курируемом инженером Cadillac Эдвардом Н. Коулом (впоследствии ставшим главным инженером Cadillac и Chevrolet и, в конечном итоге, президентом General Motors), использовались два более или менее запасных 346 куб. дюйм. (5676 куб. см) Двигатели V-8 с L-образной головкой Cadillac, каждый мощностью 148 лошадиных сил (110 кВт) и каждый приводящий один протектор через усиленную трансмиссию Hydra-Matic.


Легкий танк M5A1 Stuart, сфотографированный возле музея Яд Ла Ширион в Латруне, Израиль. (Фото: «M5A1-Stuart-latrun-2» © 2005 Пользователь: Bukvoed; изменен в размере и использован в соответствии с атрибуцией Creative Commons 2.5 Универсальная лицензия)

Двойные двигатели Cadillac обеспечивали перепроектированному танку ту же максимальную скорость, что и M3A1, несмотря на увеличение веса примерно на 5 100 фунтов (2 313 кг). Трансмиссии Hydra-Matic не только снижали рабочую нагрузку на водителя (важное соображение в боевой машине - особенно в танках, которые, как правило, тесны, оглушительно громки и имеют ужасную видимость), но также позволяли установить полный двойной контроль, чтобы Танк может управляться водителем или штурманом по мере необходимости.

Военное артиллерийское управление было должным образом впечатлено, поэтому первый серийный образец модернизированного танка под названием M5 Stuart (Stuart VI на британской службе) сошел с конвейеров Cadillac в марте 1942 года. В июне Cadillac создал M8 Howitzer Motor Carriage , который разделял шасси и трансмиссию М5, но имел другую башню с 75-мм артиллерийским орудием. Всего было построено около 1800 M8 и почти 9 000 M5 и усовершенствованных M5A1, некоторые от Cadillac, а некоторые от производителя тракторов Massey-Harris.

Хотя M5 был быстрым для легкого танка, вскоре стало болезненно очевидно, что он был слишком легко вооружен для европейского театра. Cadillac ответил расширенной версией, в которой сохранился двухмоторный силовой агрегат, но он обменял один из пулеметов калибра 0,30 (7,62 мм) на пушку калибра 0,50 (12,7 мм) и 37-мм пушку на новую 75-мм пушку, которая использовалась совместно с Североамериканский бомбардировщик B-25H Mitchell. Новый танк, получивший название M24 Chaffee, начал поступать на вооружение в апреле 1944 года и достиг фронтовых подразделений в ноябре этого года.К концу войны было построено более 4300 М24, а некоторые оставались в эксплуатации до конца восьмидесятых годов. В конце войны на шасси, двигателях и автоматических коробках передач находилось несколько дериватов M24, в том числе зенитная пушка M19 и самоходные гаубицы M37 и M41.


Танк M24 Chaffee в Военном музее Форт Льюис. (Фото: «M-24 Chaffee Light Tank 01» © 2009 Джо Мейбл; изменен в размерах и используется в соответствии с Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Не перенесенная лицензия)

В 1944 году силовая установка Cadillac V-8 / Hydra-Matic была адаптирована для гусеничной десантной машины Бушмастер LVT-3, хотя LVT-3 был построен Боргом-Уорнером и Грэмом-Пейджем, а не каким-либо подразделением GM. Трансмиссии Hydra-Matic, хотя и не двигатели Cadillac, также использовались в бронированных автомобилях Chevrolet T-17E1 и T-17E2 Staghound 4 × 4, в бронированных автомобилях GMC T-18 и T-18E2 Boarhound 8 × 8, а также в неисправных Chevrolet. M38 Wolfhound 6 × 6 броневик. (Ни одна из бронированных машин не видела U.S. сервис за исключением тестирования и оценки.)

В общей сложности около 25 000 военных транспортных средств союзников использовали трансмиссию Hydra-Matic, не считая легковых автомобилей. Военные обязанности привели к незначительным изменениям конструкции гражданского Hydra-Matic, но этот опыт подтолкнул Детройтское отделение передачи к решению большинства ранних проблем с передачей и продемонстрировал, что Hydra-Matic был абсолютно надежным и достаточно надежным, несмотря на его сложность. Послевоенная реклама Cadillac и Oldsmobile гордо провозгласила бы, что Hydra-Matic была доказана в бою.

ГИДРА-МАТИЧЕСКАЯ ПРОЛИФЕРАЦИЯ

Hydra-Matic действительно взлетел во время послевоенного бума. Buick и Chevrolet все еще презирали его, в конечном итоге решив разработать собственную автоматическую систему гидротрансформаторов на основе последних концепций от корпоративных инженеров, но Pontiac с неохотой принял Hydra-Matic в 1948 году. Трансмиссия была чрезвычайно популярной, несмотря на ее высокие цены, которые в 1948 году побежал. до 174,25 долл. США на новый Cadillac и 185 долл. США на Oldsmobile или Pontiac (последний эквивалент более 1 600 долл. США в долларах 2010 года).В этом году 73% покупателей Pontiac, 97% покупателей Cadillac и почти все покупатели Oldsmobile выбрали Hydra-Matic.


Послевоенная Hydra-Matics теперь имела схему переключения N-D-L-R и пересмотренные передаточные числа. У Hydra-Matic не было положения Park до тех пор, пока в 1956 году не поступило управляемое сцепление второго поколения Hydra-Matic, но при выключенном двигателе обратная защелка эффективно блокировала выходной вал трансмиссии, служа той же цели. (Фото: «Hydramatic Drive» © 2010 Дэвид Кори; используется в соответствии с указаниями Creative Commons 2.0 Общая лицензия)

Подразделение передачи в Детройте построило свою миллионную Hydra-Matic в январе 1949 года. К тому времени стало очевидным, что автоматическая коробка передач не только была основным маркетинговым преимуществом, без автоматического превращалась в серьезный конкурентный недостаток. Несмотря на презрение критиков, таких как Mechanix Illustrated, модель Тома Маккейлла, американские покупатели были более чем рады принять недостатки автоматической трансмиссии, если это означало отсутствие необходимости переключаться.

Неизбежно, другие автопроизводители вскоре были вынуждены последовать примеру GM.Ford и Studebaker обратились к Borg-Warner для разработки трехскоростной коробки передач с гидротрансформатором, а Packard представила свой фирменный Ultramatic в мае 1949 года.

В связи с постоянно растущим спросом на Hydra-Matic, Детройтскому трансмиссионному отделу потребовалось больше производственных мощностей, чем могло вместить оригинальный завод в Детройте. Позже в том же году подразделение переехало на новый, более крупный завод в Ливонии, штат Мичиган, что позволило GM расширить производство и предложить Hydra-Matic производителям автомобилей, которые не могли позволить себе разрабатывать свою собственную автоматику.

Примечательно, что одним из первых клиентов не-GM был Линкольн-Меркурий, который добавил Hydra-Matic в качестве опции Линкольна в середине 1949 года; Новый Fordomatic / Merc-O-Matic Ford еще не был готов и в любом случае не имел крутящего момента для большого Lincoln V-8. За Линкольном последовал Nash, который добавил Hydra-Matic для 1950 модельного года, а затем Hudson и Kaiser-Frazer, который представил Hydra-Matic в 1951 году. Большинство внешних клиентов не удосужились скрыть GM Hydra-Matic. происхождение, рады воспользоваться своей репутацией и признанием имени.


Эти эмблемы Nash Ambassador 1954 года гордо объявляют, что на них установлена ​​дополнительная трансмиссия Hydra-Matic, которую Nash приобрел у GM.

Detroit Transmission Division также разработала несколько сортов сверхмощного Hydra-Matic для коммерческих шасси и более тяжелых транспортных средств. GMC Truck & Coach представила Hydra-Matic для некоторых моделей в 1949 году, а затем расширила опцию до грузовиков GMC до 1,5 тонн. (Chevrolet сделал Hydra-Matic опциональным для некоторых грузовиков, начиная с 1954 года.Также будут и другие военные пользователи, в том числе бронетранспортер M59 и гусеничный командно-разведывательный транспортер M114 в начале 60-х годов.

С таким количеством новых клиентов GM потребовалось менее двух лет, чтобы продать еще один миллион Hydra-Matics, что сделало Hydra-Matic самой успешной автоматической коробкой передач в мире.

Попутно внутренние соотношения Hydra-Matic менялись несколько раз, как показано в следующей таблице. Ранние Cadillac и военные трансмиссии Hydra-Matic использовали составную заднюю планетарную передачу, но, насколько нам известно, во всех других итерациях использовалась несоставная задняя планетарная передача с отношением 2.53 или 2,63: ​​1.

Передаточные числа Hydra-Matic (передачи с одной муфтой)
Снаряжение Ранний Oldsmobile Ранний Кадиллак /
Военный
Послевоенный Поздний Послевоенный
Гражданский *
Поздний Послевоенный
Военный
* Не все гражданские пользователи приняли эти коэффициенты; Те, кто это сделал (главным образом, Кадиллак и Понтиак), приняли их на 1955 модельный год.
1-й 3,66 3,26 3,82 4,10 3,92
2-й 2,53 2,26 2,63 2,63 2,53
3-й 1,44 1,44 1,45 1,55 1,55
4-й 1,00 1.00 1,00 1,00 1,00
Реверс -4,31 -3,77 -4,30 -4,62 -4,54
,Первая автоматическая трансмиссия

GM> Страница 2 из 4> Съели с мотора

АВТОМАТИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ ПОЛУЧАЕТ СВОБОДУ

Говоря о происхождении ранних автоматических коробок передач GM, важно понимать, что за первые семь десятилетий своей истории корпорация была не столь монолитной, как могли бы предположить современные энтузиасты или историки. Каждое подразделение работало более или менее независимо и было в значительной степени автономным, отвечая за собственную разработку, производство и продажи.Были случайные совместные проекты, но в целом, если подразделениям требовалось что-то спроектированное или изготовленное другим подразделением GM, они должны были покупать его, как любой другой клиент.

Хотя в то время каждое подразделение выполняло большую часть своей собственной научно-исследовательской работы, в GM также были центральные исследовательские лаборатории, возглавляемые с 1920 по 1947 год неподражаемым Чарльзом Кеттерингом, известным изобретателем автомобильного стартера. Инженеры-исследователи работали независимо от производственных подразделений, выполняя передовые инженерные и исследовательские проекты для разработки технологий (не обязательно связанных с автомобилем), которые могли бы быть приняты различными подразделениями GM и / или лицензированы для внешних компаний.Исследовательские лаборатории работали над всевозможными проектами - от двигателей с высокой степенью сжатия и этилированного бензина до гидравлических подъемников клапанов.

В двадцатые годы работа исследовательских лабораторий была в основном теоретической и экспериментальной. Если какое-то конкретное изобретение кажется стоящим, будет разработано одно или несколько подразделений (не всегда счастливых) для совместной работы с инженерами-исследователями для разработки идеи производства. В 1931 году корпорация организовала центральный инженерный штаб во главе с вице-президентом по инженерии Ормондом Э.Охота, это может послужить мостом между исследователями и подразделениями. Однако конечная ответственность за производственную версию какой-либо конкретной концепции или изобретения по-прежнему (обычно) по-прежнему лежит на отдельном подразделении, что иногда приводило к тому, что разные подразделения предлагали несколько различных вариантов одной и той же основной технологической темы.

Как и следовало ожидать, исследовательские лаборатории работали в течение двадцатых годов, чтобы найти альтернативы двухвальной трансмиссии, исследуя широкий спектр электромагнитных, гидравлических и фрикционных приводных систем.Эти усилия приобрели некоторую дополнительную актуальность после того, как Альфред П. Слоан стал президентом General Motors в 1923 году. Хотя он не был поклонником инженерной новизны ради нее и решительно выступал против некоторых диких идей Кеттеринга, таких как злополучная «Медь» Охлажденный »Chevrolet - Слоан, по его собственному признанию, был посредственным водителем, который не мог использовать обычную коробку передач ни с какими навыками. Признавая, что таких было много, Слоан понимал, что надежная и эффективная передача с автоматическим переключением будет иметь мощный коммерческий потенциал.

Cadillac стал участвовать в этой работе в конце двадцатых или начале тридцатых годов, когда подразделению было поручено поддержать Buick в разработке амбициозной бесступенчатой ​​трансмиссии с фрикционным приводом, которую задумал подразделение Dynamics исследовательских лабораторий. (Похоже, что фрикционный привод был основан на одном или нескольких внешних патентах, которые GM либо приобрел, либо лицензировал, хотя скудная информация, которую мы обнаружили о происхождении конструкции, является запутанной и противоречивой.) По прозвищу «ролик» в трансмиссии использовались два набора тороидальных гонок, один из которых приводился в движение двигателем, а другой - соединялся с выходным валом; Мощность передавалась между гонками с помощью ряда регулируемых роликов.

Разработка Roller была длительной и сложной. Передача с фрикционным приводом была чрезвычайно плавной и потенциально очень эффективной, но ее механическая сложность делала ее пугающе дорогой, а ее надежность оставалась в лучшем случае сомнительной. В конечном итоге Cadillac отказался от разработки в пользу совершенно другого проекта, задуманного самим Томпсоном.Это было так же хорошо; Buick никогда бы не предложил серийную версию Roller.

Идеи Томпсона об автоматической трансмиссии были сосредоточены не на фрикционном приводе, а на планетарных передачах. Кадиллак фактически использовал эпициклические передачи много лет назад, хотя это было задолго до времени Томпсона; Кадиллак переключился на двухвальные трансмиссии еще в 1908 году. Непосредственным источником вдохновения для Томпсона была модель Daimler Double Six 1931 года, копия которой была приобретена Seaholm для оценки в конце 1930 или начале 1931 года.Daimler был оснащен четырехскоростной коробкой передач предварительного отбора Wilson и новой новой функцией: жидкостным маховиком, первой гидравлической муфтой, когда-либо предлагаемой в серийном легковом автомобиле. (См. Боковую панель ниже.)

Даже с жидкостным маховиком коробка передач Wilson по-прежнему требовала ручного выбора передач, но Томпсон осознал, что комбинация содержала большинство компонентов для практичной полностью автоматической коробки передач.

ПРОЕКТ ВОЕННОЙ ТРАНСМИССИИ

В начале 1932 года Сихольм назначил инженеров Ральфа Ф.Бек и Уолтер Б. Херндон помогают Томпсону в его проекте автоматической трансмиссии, который получил название «Военная передача». Несмотря на то, что проект в конечном итоге будет иметь военное применение, прозвище было просто кодовым названием, предназначенным - как зловещий знак «Держать в стороне», вывешенный за дверью - чтобы отбить любопытные глаза.

Целью проекта «Военная передача» была разработка планетарной передачи, которая могла бы работать автоматически с помощью гидравлических сервоприводов. Первый плод этой работы, на которую Томпсон подал патент в марте 1933 г. (впоследствии У.S. Patent No. 2285760), представлял собой обычную трансмиссию со скользящей передачей, дополненную двухскоростной планетарной коробкой передач, которая обеспечивала автоматическое переключение между прямым приводом и передаточным числом. Конструкция была в целом похожа на новый Reo Self-Shifter, запатентованный двумя годами ранее и объявленный в мае 1933 года как вариант производства для Reo Royale 1934 года и S-4 Flying Cloud. Для Томпсона полуавтоматическая трансмиссия, по-видимому, была в основном ранним эссе по чувствительным к скорости гидравлическим системам управления, предполагающим направление его мышления.

В то время, когда патент Томпсона был подан, Seaholm расширил группу Томпсона с трех инженеров до пяти, добавив в команду Уильяма Л. Карнеги и Мориса С. Розенбергера. Вскоре они начали работу над более сложной планетарной трансмиссией с гидравлическим приводом, которая достигла стадии прототипа к середине 1934 года. В октябре Томпсон подал заявку на патент.

К сожалению, весь проект быстро становился недоступным расходом. В течение нескольких лет генеральный директор Cadillac Ларри Фишер щедро тратил средства на новые продукты и новые технологии, включая подвеску с двойным поперечным рычагом, гидроусилитель руля (который по разным причинам Cadillac фактически не предлагал до 1952 года), и, конечно же, V-16 и Двигатели В-12.Результаты часто были впечатляющими, но с падением продаж Cadillac по мере обострения депрессии будущее подразделения было под большим вопросом. Менеджер по обслуживанию Николас Дрейштадт, который сменил Фишера на посту генерального директора в июне 1934 года, убедил корпорацию дать Cadillac отсрочку, но серьезные сокращения бюджета привели к тому, что проект Military Transmission оказался на волоске.


Трехмерная схема планетарной (ациклической) передачи. Каждый планетарный редуктор может обеспечивать разные передаточные числа в зависимости от того, какие элементы приводятся в движение, а какие зафиксированы на месте.Один планетарный редуктор может обеспечить редуктор, прямой привод или ускоренную передачу вперед или назад, хотя не все редукторы способны на все эти комбинации. Планетарные редукторы также могут использоваться в качестве дифференциалов с разделением крутящего момента или с комбинированием крутящего момента, для разделения выходного крутящего момента в нескольких направлениях или для подачи объединенного крутящего момента нескольких различных двигателей или первичных двигателей на один карданный вал. (Иллюстрация: «Эпициклическая шестерня малая» © Wapcaplet 2005 года; используется в рамках Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Не перенесенная лицензия)

К этому времени трансмиссия с фрикционным приводом от Buick была отменена, поэтому работа Томпсона по тому же пути стала бы серьезным препятствием для усилий, которые по-прежнему вызывали у Слоана сильный личный интерес. Возможный ответ состоял в том, чтобы передать проект Томпсона О.Е. Корпоративный Инженерный Персонал Ханта, у которого были свои средства и бюджет. В январе 1935 года Томпсон и его команда переехали в центральные офисы, чтобы стать исследовательской группой по корпоративным продуктам, позже названной группой по развитию трансмиссии.

АВТОМАТИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА БЕЗОПАСНОСТИ

К этому времени Томпсон разработал новые четырехступенчатые полуавтоматические коробки передач, патентные заявки на которые были поданы в октябре 1934 г. и октябре 1935 г. (патенты США №№ 2195605 и 2193304 соответственно). В трансмиссии использовались две планетарные редукторы с сервоприводом и дополнительным набором цилиндрических зубчатых колес, расположенных между сцеплением и передним редуктором, для нейтрального и заднего хода. Томпсон указал обычную однодисковую фрикционную муфту, но она была строго временной.Он все еще хотел в конечном итоге заменить муфту, но его крошечная команда еще не успела разработать подходящую.

Задний сервопривод полуавтоматической трансмиссии (и, следовательно, задняя коробка передач) управлялся водителем с помощью рычага селектора на рулевой колонке, но передний сервопривод функционировал автоматически, переключаясь с прямого привода на пониженную и обратно в зависимости от положения дроссельной заслонки и скорости движения; последний был сигнализирован центробежным регулятором, приводимым в движение выходным валом трансмиссии.

Идея заключалась в том, что водитель должен начать движение в нейтральном положении, отключить фрикционную муфту с помощью педали сцепления и выбрать «Низкий» для запуска первой передачи, а затем в коротком порядке с автоматическим переключением на вторую. Получение третьего и четвертого требовало ручного переключения с низкого на высокий (что не требовало расцепления). Коробка передач будет автоматически переключаться между третьей и четвертой передачами.

Через некоторое время после того, как группа Томпсона перешла в Инженерный штаб, их проект привлек внимание генерального директора Oldsmobile Чарльза Л.McCuen. Мы не знаем, знал ли МакКуэн о недавно отмененном проекте фрикционного привода Buick, но он в любом случае очень хотел, чтобы Oldsmobile имел свою собственную автоматическую коробку передач. Он приказал главному инженеру Oldsmobile Гарольду Т. Янгрену тесно сотрудничать с группой Томпсона, чтобы адаптировать их идеи к тому, что Oldsmobile может создавать и продавать.

Позже в том же году старшее корпоративное руководство решило, что производственная часть уравнения должна обрабатываться Buick, у которого было неиспользуемое производственное пространство, которое можно было бы переоборудовать для этой цели.Бьюику было также приказано поделиться новой трансмиссией, предположительно, в качестве своего рода утешительного приза за неудачный проект Roller. Эта директива плохо сидела во Флинте; Инженеры Buick все еще имели свои идеи об автоматической трансмиссии (некоторые из которых будут реализованы в послевоенном Dynaflow) и не любили автоматическую трансмиссию безопасности, которую они не разрабатывали и не хотели.

В течение этого периода Томпсон продолжал совершенствовать полуавтоматическую трансмиссию, обратившись за дополнительным патентом в марте 1937 г. (U.S. Патент № 2,362,418). Производство началось примерно в то же время, и новая коробка передач, которую Oldsmobile назвал «Автоматическая безопасная коробка передач» (AST), поступила в продажу в июне в качестве опции для Oldsmobile Eight 1937 года. Первоначальная цена составляла 80 долларов США, а затем упала до огромных 100 долларов США, когда были расширены поставки на Oldsmobiles с шестью цилиндрами и Buick Series 40 Special. Buick, похоже, не удосужился придумать конкретное торговое название для полуавтомата, описав его просто как самопереключающуюся трансмиссию, но в остальном он был идентичен устройству Oldsmobile.

К тому времени, когда на рынке появилась автоматическая безопасная коробка передач, самовосстановление Рео пришло и ушло, и интерес покупателей к полуавтоматическим коробкам передач оказался ограниченным. Мало того, что передачи были сложными, дорогими и часто хлопотными, они все еще не были действительно автоматическими. Хотя их эксплуатация на отличалась от по сравнению с обычной трансмиссией, говорить о том, что их было проще в использовании (гораздо менее , безопаснее , как заявлял Oldsmobile), можно было спорить, особенно с учетом того, что у них была педаль сцепления, из-за чего многие американские автомобилисты были бы счастливо избавиться(Этот урок, очевидно, был утерян на Chrysler, который к 1937 году работал над собственной полуавтоматической трансмиссией M3 для введения 1940 года.)

Конечно, не помогло, что автоматическая безопасная коробка передач не была очень надежной, особенно на ранних этапах. Проблемы с зубчатой ​​передачей были обширными, и Oldsmobile обнаружил, что инженеры Buick и производственники, стремящиеся вымыть руки из проекта, не сильно помогли. Передача была также незнакомой территорией для техников, и Oldsmobile не поощрял мастеринг, отчасти потому, что даже инженерам-фабрикантам требовалось время, чтобы решить, как решить некоторые общие проблемы.В результате дилеры отреагировали на большинство проблем, потянув коробку передач и заменив ее новым, восстановленным на заводе агрегатом. (Замена стандартной коробки передач, которую, вероятно, предпочли бы некоторые несчастные владельцы, была более сложной работой, требующей также замены рулевой колонки, всего карданного вала и в идеале передач задней оси.)


Объявление Oldsmobile для автоматической коробки передач 1938 года. Предполагаемое преимущество безопасности коробки передач заключалось в том, что она уменьшала необходимость для водителя снимать одну руку с рулевого колеса, чтобы переключать передачи.(рекламное изображение: «1938 Oldsmobile Eight & Six Sedans», любезно предоставлено Alden Jewell; использовано с разрешения)

Buick сбросил полуавтоматическую трансмиссию всего через год и никогда не предлагал эту модель в своих более крупных автомобилях, но Oldsmobile сохранил свою актуальность в течение 1939 модельного года, сократив прейскурантную цену на 25 долларов за последний сезон трансмиссии. Общий объем производства, который продолжался до сентября 1939 года, был ограничен. У нас нет точных цифр, но мы видели оценки в диапазоне от 15 000 до 40 000.«Бьюик» взял для себя только около 3000 таких автомобилей, поэтому большинство из них отправились на старые автомобили 1937–1939 годов. Гарантийные расходы были высокими, и рекомендованная розничная цена автоматической защитной коробки передач была значительно ниже, чем Oldsmobile, плативший Buick за каждую передачу, поэтому Oldsmobile, несомненно, потерял деньги на все это. Тем не менее, если не сказать ничего другого, проект предоставил большой реальный опыт для полностью автоматической коробки передач, которую Томпсон и МакКуэн все еще надеялись предложить.

,

Смотрите также