Гидраматический - Hydramatic

Трансмиссия Hydra-Matic Drive, выпускавшаяся в период с 1939 по 1956 год, выставлена ​​в Музее автомобильного наследия Ипсиланти.

Hydramatic (также известный как Hydra-Matic ) является автоматической коробкой передач , созданной как General Motors " Cadillac и Oldsmobile подразделений. Представленная в 1939 году для автомобилей 1940 модельного года, Hydramatic была первой серийной полностью автоматической коробкой передач, разработанной для использования в легковых автомобилях .

История

В течение 1930-х годов автопроизводители стремились уменьшить или исключить необходимость переключения передач. В то время синхронизированное переключение передач все еще было новинкой (и в большинстве случаев ограничивалось более высокими передачами), а переключение механической коробки передач требовало больше усилий, чем хотелось бы большинству водителей. Исключением здесь был прорыв Кадиллака синхронизаторов полностью синхронизирована механической коробкой передач, разработанная инженером Cadillac граф А. Томпсон и представил осенью 1928.

Cadillac под руководством Томпсона начал работу над «бесступенчатой» трансмиссией в 1932 году, и в Cadillac Engineering был создан новый отдел, возглавляемый Томпсоном и включающий инженеров Эрнеста Сихолма, Эда Коула , Оуэна Накера и Оливера Келли. В 1934 году группа трансмиссий Cadillac разработала ступенчатую коробку передач, которая автоматически переключалась при полном крутящем моменте. Эта же группа инженеров была затем переведена в GM Central Research, где в 1935-1936 годах строили пилотные блоки трансмиссии, которые затем были переданы Oldsmobile для испытаний.

Автоматическая коробка передач безопасности (AST) была касательной вырост этой работы. AST представляла собой полуавтоматическую трансмиссию с планетарными передачами и обычным фрикционным сцеплением , требующим от водителя использования сцепления для переключения на передачу или выключения, но не между двумя передними передачами. Oldsmobile предлагал AST с 1937 по 1939 год, а Buick - только в 1938 году.

Хайдраматик был разработан , чтобы объединить гидравлическую операцию планетарного редуктора ( что позволяет значительно переключение быть автоматизированы) с текучей муфтой вместо фрикцион, устраняя необходимость в де-сжимая. Трансмиссия будет иметь четыре скорости переднего хода (3,82: 1, 2,63: ​​1, 1,45: 1 и 1,00: 1) плюс задний ход, причем все ускорение обеспечивается за счет передачи; его гидравлическая муфта не увеличивала мощность двигателя, как гидротрансформатор . (В этом плане он был менее сложным, чем прототип Vulcan (Vulcan-Werke Hamburg und Stettin) 1924 года , который имел преобразователь крутящего момента.) Он включал стояночную защелку, которая включалась, когда селектор переключения передач был задан задним ходом при выключенном двигателе. . Отдельной позиции для парковки, как в современных трансмиссиях, не было.

Результат, получивший название « Hydra-Matic Drive », был запущен в производство в мае 1939 года в качестве модели 1940 года . Первые автомобили Oldsmobile, оборудованные таким образом, были отправлены в октябре 1939 года в моделях Oldsmobile Series 60 и Oldsmobile Series 70 . Oldsmobile был выбран для представления Hydra-Matic по двум причинам: экономия на масштабе (Oldsmobile в то время произвела больше автомобилей, чем Cadillac и Buick, что обеспечило лучшую испытательную базу) и для защиты репутации Cadillac и Buick в случае выхода на рынок выход из строя новой трансмиссии. Реклама провозгласила это «величайшим достижением со времен самозарядки ».

В 1940 году Hydra-Matic был US $ 57.00 вариант ($ 1053 в 2020 долларов), увеличившись до US $ 100,00 ($ 1760 в 2020 долларов) за 1941 год В 1941 году он также стал опцион на Кадиллаки за $ 125,00 ($ 2199 в 2020 долларов ). К тому времени, когда производство легковых автомобилей было остановлено для производства военного времени в феврале 1942 года, было продано почти 200000 автомобилей .

Во время войны Hydramatic использовался в различных военных транспортных средствах, включая танк M5 Stuart (где два из них были соединены с двумя двигателями Cadillac V8 ) и легкий танк M24 Chaffee . Обширная служба военного времени значительно улучшила послевоенную конструкцию трансмиссии, которая позже была объявлена ​​«испытанной в боях».

Начиная с 1948 года Hydramatic стала необязательной для Pontiacs (и была в 70% из них в том году), хотя Buick и Chevrolet решили разработать свои собственные автоматические трансмиссии, названные Dynaflow и Powerglide . Все Oldsmobiles, устанавливаемые с Hydramatic, имели на нижнем крае переднего крыла непосредственно за передним колесом значок с надписью «Futuramic», который указывал на подход Oldsmobile к упрощенному вождению и наличие автоматической коробки передач. V8 Oldsmobiles были только автоматические в 1949 году, поскольку Oldsmobile не хватало механической коробки передач, которая могла бы справиться с крутящим моментом нового двигателя Rocket V8. 1948 - Представление Oldsmobile Futuramic . К 1949 году было продано один миллион Hydramatics . В начале 1950-х годов различные производители, не имевшие ресурсов для разработки собственной автоматической трансмиссии, купили Hydra-Matics у GM. В число пользователей входят:

В 1952 году Rolls-Royce приобрел лицензию на производство HydraMatic для автомобилей Rolls-Royce и Bentley . Производство продолжалось до 1967 года.

Сильный пожар, уничтоживший 12 августа 1953 года завод GM Hydra-Matic в Ливонии, штат Мичиган , оставил корпорацию и три подразделения, которые использовали эту трансмиссию, в поисках других источников автоматических трансмиссий, чтобы завершить производство модели того года. В результате Oldsmobiles и Кадиллаки во время простоя были собраны с Бьюика Dynaflow передачи, в то время как Понтиак используется Шевроле «с Powerglide , как два скоростных крутящего момента преобразователь единиц. Не-GM производители, которые купили Hydra-Matics у корпорации, включая подразделение Lincoln Ford Motor Co. и независимые автопроизводители Hudson, Kaiser и Nash, в конечном итоге также искали другие источники автоматических трансмиссий, при этом Lincoln использовал Borg-Warner -проектировал трансмиссию Ford-O-Matic , в то время как другие автопроизводители также перешли на автоматику от Borg-Warner во время простоя.

Примерно через девять недель после пожара в Ливонии GM открыла новый источник для производства Hydra-Matic в Уиллоу-Ран , штат Мичиган. К тому времени, когда в конце 1953 года дебютировали модели 1954 года, производство Hydra-Matic вернулось к нормальному уровню, и все Cadillac, Oldsmobiles и Pontiac модели 54-го года с автоматической коробкой передач снова были оснащены Hydra-Matics .

Hydra-Matic 315 передачи, произведенной в период между 1956 и 1964

Развиваясь под давлением промышленной конкуренции со стороны других производителей , такими как Studebaker Трехстрочного скорость блокировки гидротрансформатора крутящего момента совместно разработанным Detroit Гиром (подразделением Borg-Warner), названного DG 200/250 и Packard «ы двойного диапазона два -скоростной гидротрансформатор в сочетании с Ultramatic , GM Hydra-Matic претерпел несколько изменений в течение 1955 года, прежде чем был постепенно заменен существенно переработанной управляемой муфтой HydraMatic (также называемой Jetaway , Oldsmobile и StratoFlight , а затем Super Hydra-Matic , от Pontiac, или 315 HydraMatic , от Cadillac, или Hydra-Matic с двойным сцеплением ) в 1956 году.

С контролируемым Муфта Hydra-Matic включены вторичную гидромуфты и пару SPRAG муфты в месте прежних фрикционного сцепления и тормозных лент, сдвиг в части попеременно дренажа и заполнения вторичного сцепления. Это была более поздняя версия «двухдиапазонной Hydra-Matic» GM, впервые представленная в некоторых моделях 1952 года. Функция двойного диапазона позволяла водителю удерживать трансмиссию на третьей передаче до максимально допустимых точек переключения на повышенную передачу для улучшения характеристик в движении или в горах. Новая трансмиссия с двойным сцеплением также включала отдельную парковочную позицию, соответствующую другим автоматическим трансмиссиям того времени.

Управляемая муфта Hydra-Matic была значительно более плавной, чем оригинальная Hydra-Matic , но также более сложной и дорогой в производстве. Так же эффективна, как и оригинальная HydraMatic, потому что все трансмиссии HydraMatic , включая Roto Hydra-Matic и Tempest Torque , используют раздельную муфту. конструкция крутящего момента

Hydra-Matic 240 передачи, произведенной в период между 1961 и 1964

В 1961 году была выпущена модель 375 Roto Hydramatic. Roto представляет собой четырехдиапазонный трехскоростной агрегат. В Roto исключена передняя гидравлическая муфта, которая использовалась в управляемой муфте Hydramatic, а соединение между двигателем и трансмиссией было выполнено с помощью небольшой гидравлической муфты, которая также используется для управления передней планетарной передачей. set '(в котором принцип переключения передач был сохранен от более старой управляемой муфты Hydramatic) был принят для всех Oldsmobiles, а также для полноразмерных моделей Pontiac Catalina, Ventura и Grand Prix, в то время как для всех Cadillac и Pontiac Bonneville и Модели Star Chief сохранили более старый четырехступенчатый агрегат Controlled-Coupling Hydra-Matic . Управляемая муфта HydraMatic и Roto HydraMatic имеют «функцию разделения крутящего момента», в соответствии с которой на высокой передаче крутящий момент делится на 40% через гидравлическую муфту и 60% через механическое соединение, что сделало эти трансмиссии более эффективными, чем любая другая автоматика до блокировки. был использован повышенный гидротрансформатор. Трансмиссии Hydramatic были в конечном итоге заменены новой автоматической трансмиссией с трехступенчатым гидротрансформатором под названием Turbo-Hydramatic в 1964 и 1965 годах, конструкция которой была больше похожа в принципе на Chrysler TorqueFlite и Ford Cruise-O-Matic, спроектированный Боргом-Уорнером 51 года. чем гидромуфту Hydra-Matic заменила «Турбо».

Hydra-Matic 375 передачи, произведенной в период между 1961 и 1964

Оригинальный Hydra-Matic продолжал использоваться в легких грузовиках и других коммерческих транспортных средствах до 1962 года. Впоследствии его заменили в этой роли Powerglide подразделения Chevrolet (где он был назван Pow-R-Flow) в линейке легких грузовиков GMC. и позже, в 1966 году, с Turbo Hydra-Matic (THM) в легких грузовиках GMC, упрощенная конструкция которых была намного дешевле в производстве. Линия легких грузовиков Chevrolet Division использовала неадекватный Powerglide на протяжении 1960-х, пока Turbo-Hydramatic не стал стандартом в 1969. Производство чугунных Hydra-Matic прекратилось на Willow Run после 1962 модельного года, а Controlled-Coupling Hydramatic прекратился. в начале 1964 года, что позволило переоборудовать Turbo Hydra-Matic 400, который дебютировал в моделях Cadillac 1964 года в середине года, причем модели Pontiac Division Star Chief и Bonneville были последними, в которых использовалась система Controlled-Coupling Hydramatic (модель HM315). любой автомобиль GM. В производстве Turbo-Hydramatic 1964 года использовался селекторный квадрант, аналогичный Chevrolet Powerglide, в котором было только одно положение «Drive» и «Low», хотя это был настоящий трехступенчатый агрегат. Это было улучшено для всех моделей 1965 года с квадрантом «D L2 L1» или «DS L», что обеспечило гибкость «двойного диапазона», как и Dual-Range Hydramatic 1953-1955 годов. Именно эта версия заменила все модели Roto Hydramatic и Controlled-Coupling Hydramatic в автомобилях GM в том же году, положив конец 24-летнему производству четырехступенчатых автоматических трансмиссий, которые избавили от необходимости в преобразователе крутящего момента. Несмотря на название, Turbo-Hydramatic не имеет механических или конструктивных особенностей, связанных с оригинальной Hydra-Matic или Controlled-Coupling Hydramatic.

Коробка передач Hydra-Matic 2010 года выпуска.

Hydra-Matic представляла собой сложную конструкцию, которую было дорого производить. Несмотря на некоторые ранние проблемы, он был надежен и настолько прочен, что широко использовался в дрэг-рейсинге в 1960-х годах. Она была не такой плавной, как трансмиссии некоторых конкурентов (особенно Dynaflow Buick ), но была более эффективной, особенно на скоростях шоссе. Hydra-Matic проложила путь к широкому признанию автоматического переключения передач.

Трехскоростная облегченная версия Turbo Hydra-Matic , получившая название Turbo-Hydramatic 180, производилась подразделением GM Hydra-Matic с 1981 по 1998 год для использования в большом количестве небольших легковых и грузовых автомобилей.

Hydramatic - торговая марка подразделения автоматических трансмиссий GM, которое производит различные трансмиссии, наиболее известной из которых является Turbo Hydra-Matic с 1960-х по 1990-е годы.

Дизайн

Хайдраматик использовали два элемента гидромуфты (не преобразователь крутящего момента , который имеет по меньшей мере три элемента, насос, турбина, и статор , хотя Roto Hydra-Matic имеет гидромуфты и неподвижный статор) и три планетарных gearsets , обеспечивая четыре скорость вперед плюс назад. Стандартные соотношения для оригинальной Hydra-Matic составляли 3,82: 1, 2,63: ​​1, 1,45: 1 и 1,00: 1 для автомобилей и 4,08: 1, 2,63: ​​1, 1,55: 1 и 1,00: 1 для легких грузовиков и автомобилей. другие коммерческие приложения. Controlled-сцепка Hydra-Matic используется 3.97: 1, 2.55: 1, 1.55: 1, и 1,00: 1. Roto Hydramatic 375 ; трехступенчатая четырехступенчатая автоматическая коробка передач имеет соотношение 3,56: 1, 2,93: 1, 1,56: 1 и 1,00: 1. Roto Hydramatic 240 ; трехступенчатая четырехступенчатая автоматическая коробка передач имеет передаточные числа 3,64: 1, 3,03: 1, 1,57: 1 и 1,00: 1. Hydramatic был оснащен двумя насосами для повышения давления в его гидравлической системе управления и смазки внутренних компонентов. Передний насос представлял собой лопаточный блок с регулируемым рабочим объемом, приводимый в действие корпусом гидромуфты, что означало, что давление масла будет доступно сразу после запуска двигателя. Относительно постоянное давление поддерживалось перемещением ползуна внутри насоса, что приводило к изменению рабочего объема насоса и, следовательно, объема подаваемого масла.

Задний насос представлял собой нерегулируемый шестеренчатый насос, приводимый в действие выходным валом трансмиссии, что означало, что он был способен создавать давление в трансмиссии, если транспортное средство находилось в движении. Эта функция позволяла запускать автомобиль с разряженной аккумуляторной батареей, если его можно было разогнать до 15–20 миль в час (24–32 км / ч). На более высоких скоростях задний насос обеспечивал весь объем масла, необходимый для работы трансмиссии, а ползун переднего насоса был почти отцентрован, из-за чего этот насос производил небольшую мощность.

На первой передаче поток мощности проходил через переднюю планетарную шестерню (редукция 1,45: 1 или 1,55: 1, в зависимости от модели), затем через гидравлическую муфту , затем через узел задней шестерни (редукция 2,63: ​​1) и через редуктор. редуктор заднего хода (нормально заблокированный) к выходному валу. То есть входной тор гидравлической муфты работал с меньшей скоростью, чем двигатель, из-за редукции узла шестерни переднего хода. Это обеспечило исключительно плавный запуск из-за относительно большого количества проскальзывания, первоначально возникающего в гидравлической муфте. Это проскальзывание быстро уменьшалось по мере увеличения оборотов двигателя .

Когда трансмиссия переключалась на вторую передачу, передняя шестерня блокировалась, и входной тор теперь работал с частотой вращения двигателя. Это имело желаемый эффект «затягивания» муфты и уменьшения проскальзывания, но, к сожалению, также произвело несколько резкий сдвиг. Вовсе не редкость, когда автомобиль кренился вперед во время 1-2 смены, особенно когда дроссельная заслонка была широко открыта.

При переключении на третью передачу передняя шестерня в сборе снова включалась в понижающую передачу, а задняя шестерня блокировалась. Из-за того, как был устроен узел задней шестерни, муфта перешла со 100 процентов крутящего момента двигателя до примерно 40 процентов, при этом баланс обеспечивался исключительно зубчатой ​​передачей. Это значительно уменьшило проскальзывание, о чем было слышно по значительному снижению оборотов двигателя при переключении.

Переключение с третьей на четвертую передачу заблокировало переднюю шестерню в сборе, давая передачу 1,00: 1. Гидравлическая муфта теперь обрабатывает только около 25 процентов крутящего момента двигателя, уменьшая пробуксовку до незначительной величины. Результатом стал исключительно эффективный уровень передачи мощности на скоростях шоссе, чего не могла бы достичь автоматика с гидротрансформатором без муфты гидротрансформатора.

Многие Hydramatics не очень хорошо справлялись с переключением 2-3 передач, так как переключение включало одновременную работу двух лент и двух сцеплений. Точной координации этих компонентов было сложно добиться даже в новых трансмиссиях. По мере старения уплотнений трансмиссии и других эластомеров характеристики гидравлического управления изменяются, и переключение на 2-3 переключения может вызвать либо кратковременную вспышку (резкое увеличение частоты вращения двигателя), либо блокировку (короткий период, когда трансмиссия работает на двух передачах одновременно). , последнее часто приводит к выходу из строя передней полосы. Большая часть трудностей при установке "чистого" переключения передач на 2-3 или 3-2 в любой чугунной Hydramatic заключалась в изменении упругости управляющих пружин в корпусах клапанов. Даже температура окружающей среды будет влиять на эту переменную, так что Hydramatic , который идеально сдвигается в летний день, обычно показывает 2-3 «вспышки» в холодную погоду. Еще одна давняя жалоба водителя - это «вспышка» при попытке переключения на пониженную передачу «3–2» при повороте, что обычно приводило к тряске шеи при наложении ремешка.

С 1939 по 1950 год реверсивный якорь использовался для блокировки кольцевого зубчатого колеса реверсивного агрегата от вращения посредством зацепления внешних зубцов, обработанных на этом кольцевом зубчатом колесе. С 1951 года конусная муфта делала то же самое при повышенном давлении масла, а подпружиненная стояночная собачка позволяла блокировать ту же коронную шестерню при отсутствии давления масла. Это работало лучше, так как якорь не стучал по внешним зубьям, если бы эта коронная шестерня вращалась (то есть, если двигатель не глохнет при включении заднего хода). Реверс был получен путем приложения крутящего момента от переднего блока (ленточный, в понижающем) через гидравлическую муфту к солнечной шестерне заднего блока. Водило этой передачи было нарезано на водило реверсивной передачи. Ступица кольцевой шестерни заднего блока имела на конце механическую обработку небольшую шестерню, которая служила солнечной шестерней реверсивного блока. Поскольку лента заднего блока не использовалась для реверса, задний блок и блок реверса объединялись, заставляя объединенные водила планетарной передачи вращаться против входного крутящего момента и с еще меньшей скоростью. Выходной вал был нарезан на водилах задней и реверсивной планетарной передачи.

Выключение двигателя привело к быстрому снижению давления трансмиссионного масла. Если рычаг селектора был в обратном направлении или был переведен в режим заднего хода после остановки двигателя, две механические части объединялись, чтобы обеспечить стояночный тормоз. Кольцевая шестерня реверсивного агрегата удерживалась неподвижно реверсивным якорем. Приводной вал все еще мог вращаться, заставляя солнечную шестерню реверсивного блока и прикрепленную к нему кольцевую шестерню заднего блока вращаться с очень высокой скоростью, если бы не тот факт, что лента кольцевой шестерни заднего блока теперь приводилась в действие тяжелой пружиной. Обычно ленты накладываются сервоприводом и отпускаются за счет давления пружины, но в этом случае лента удерживалась сервоприводом и прикладывалась давлением пружины (фактически, когда двигатель работал, лента применялась комбинацией пружин давление, поддерживаемое давлением масла). При выключенном двигателе эта тормозная лента, действующая на коронную шестерню заднего блока, имела огромное механическое преимущество. Поскольку кольцевая шестерня заднего блока с прикрепленной к нему солнечной шестерней заднего хода и кольцевая шестерня блока заднего хода были заблокированы на картере коробки передач, водила планетарной передачи и приводной вал не могли вращаться. Таким образом, он обеспечивал эффективный стояночный тормоз, установленный на приводном валу, который можно было использовать отдельно или в качестве дополнения к ручному тормозу.

Hydramatic первого поколения (а не версия Controlled-Coupling, которая пришла на смену ей в 1956 году) не имела отдельной парковочной позиции, как в современных автоматических трансмиссиях. Водителю пришлось выключить двигатель, а затем включить передачу заднего хода, чтобы заблокировать трансмиссию и предотвратить движение автомобиля. Кроме того, оригинальный Hydramatic требовал периодической регулировки ремешка в качестве элемента планового обслуживания, чего не было в более поздних версиях. Oldsmobiles модели начала 1940 года с приводом Hydra-Matic Drive можно было заводить, когда рычаг селектора коробки передач находился в любом положении. После этого автомобиль начинал движение, если рычаг трансмиссии не был оставлен в нейтральном положении N.

Чугунная Hydramatic была самой тяжелой автоматической коробкой передач, когда-либо производимой для автомобилей. Самым тяжелым из них была версия Truck Hydra-Matic, предлагаемая GM Truck and Coach Division в своей линейке легких и средних грузовиков и обычных автобусов, а также транзитных автобусов с бензиновым двигателем L6, установленных до 1963 года. Эта конкретная версия весила невероятные 655 фунтов, когда была оснащена угловым приводом для применения в автобусах, в то время как модель пикапа тонны и выше (HM270) по-прежнему весила 435 фунтов. В сочетании с тяжелой силовой установкой GMC V6 1960-1962 годов вес трансмиссии был не намного легче, чем вес всего кузова пикапа модели P-2500 в тонны. Даже его преемник, Hydramatic с управляемой муфтой, подвергся критике со стороны механиков, вынужденных снимать или переустанавливать такое устройство, поскольку они тоже были довольно тяжелыми по сравнению с другими современными устройствами. В конце концов, настоящий Hydramatic оказался устаревшим из-за его стоимости, как из-за используемого сырья, так и из-за необходимой механической обработки. Преемник, Turbo Hydramatic , был намного более простой, легкой и дешевой, хотя и менее эффективной трансмиссией.

Смотрите также

Примечания

внешние ссылки