.jpg/1280px-Ypsilanti_Automotive_Heritage_Museum_May_2015_052_(1939-56_Hydra-Matic_Drive_transmission).jpg){kind=spacer}
Hydramatic (также известная как Hydra-Matic ) — автоматическая трансмиссия, разработанная подразделениями General Motors Cadillac и Oldsmobile . Представленная в 1939 году для автомобилей 1940 модельного года, Hydramatic стала первой серийной полностью автоматической трансмиссией, разработанной для использования в легковых автомобилях .
В 1930-х годах автопроизводители стремились сократить 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 большинство водителей могли себе позволить. Исключением здесь была прорывная полностью синхронизированная механическая коробка передач Cadillac с синхронизаторами , разработанная инженером Cadillac Эрлом А. Томпсоном и представленная осенью 1928 года. [1]
Cadillac под руководством Томпсона начал работать над трансмиссией «без переключения» в 1932 году, и был создан новый отдел в Cadillac Engineering, возглавляемый Томпсоном и включающий инженеров Эрнеста Сихолма, Эда Коула , Оуэна Накера и Оливера Келли. В 1934 году группа трансмиссии Cadillac разработала коробку передач с ступенчатым передаточным числом, которая переключалась автоматически при полном крутящем моменте. Затем эта же группа инженеров была переведена в исследовательскую лабораторию General Motors , где в 1935–36 годах были построены пилотные трансмиссионные установки, которые затем были переданы Oldsmobile для испытаний.
Автоматическая безопасная трансмиссия (AST) была косвенным результатом этой работы. AST была полуавтоматической трансмиссией, использующей планетарные передачи и обычную фрикционную муфту , требующей от водителя использования сцепления для переключения на передачу или выключения передачи, но не между двумя передними передачами. Oldsmobile предлагал AST с 1937 по 1939 год, в то время как Buick предложил ее только в 1938 году.
HydraMatic была разработана для объединения гидравлического действия планетарной коробки передач (позволяющей автоматизировать большую часть переключения) с гидромуфтой вместо фрикционной муфты, устраняя необходимость в выключении сцепления. Трансмиссия имела бы четыре скорости переднего хода (3,82:1, 2,63:1, 1,45:1 и 1,00:1) [2] плюс задний ход, при этом все ускорение обеспечивалось бы передачей; ее гидромуфта не умножала бы выходную мощность двигателя, как это делает гидротрансформатор . (Таким образом, она была менее сложной, чем прототип Vulcan 1924 года (Vulcan-Werke Hamburg und Stettin) , у которого был гидротрансформатор.) [3] Она включала в себя парковочную защелку, которая включалась, когда селектор передач был переведен в положение заднего хода при выключенном двигателе. Не было отдельного положения Park, как в современных трансмиссиях.
Результат, названный « Hydra-Matic Drive », был запущен в производство в мае 1939 года для модельного ряда 1940 года . Первые Oldsmobile, оборудованные таким образом, были отправлены в октябре 1939 года в Oldsmobile Series 60 и Oldsmobile Series 70. Oldsmobile был выбран для внедрения Hydra-Matic по двум причинам: экономия масштаба — Oldsmobile производил больше автомобилей, чем Cadillac и Buick в то время, тем самым обеспечивая лучшую испытательную базу — и защита репутации Cadillac и Buick в случае провала на рынке новой трансмиссии. Реклама провозглашала это «величайшим достижением со времен самозапуска ».
В 1940 году Hydra-Matic был опционом за 57 долларов США (1240 долларов США в долларах 2023 года [4] ), [3] поднявшись до 100 долларов США (2071 доллар США в долларах 2023 года [4] ) в 1941 году. В 1941 году он также стал опцией для Cadillac [3] [5] за 125 долларов США (2589 долларов США в долларах 2023 года [4] ). К тому времени, как производство легковых автомобилей было остановлено для нужд военного времени в феврале 1942 года, было продано почти 200 000 экземпляров .
Во время войны Hydramatic использовался в различных военных машинах, включая танк M5 Stuart (где два из них были соединены с двумя двигателями Cadillac V8 ) и легкий танк M24 Chaffee . Обширная военная эксплуатация значительно улучшила послевоенную конструкцию трансмиссии, позже объявленную «проверенной в бою».
Начиная с 1948 года Hydramatic стал опциональным для Pontiac (и был в 70% из них в том году), [6] хотя Buick и Chevrolet решили разработать свои собственные автоматические трансмиссии, называемые Dynaflow и Powerglide . Все Oldsmobiles, установленные с Hydramatic, имели на нижнем крае переднего крыла, прямо за передним колесом, значок с надписью «Futuramic», который идентифицировал подход Oldsmobile к упрощенному вождению и наличие автоматической трансмиссии. V8 Oldsmobiles были только с автоматической коробкой передач в 1949 году, поскольку у Oldsmobile не было механической коробки передач, которая могла бы справиться с крутящим моментом нового двигателя Rocket V8. Представление Oldsmobile Futuramic в 1948 году. К 1949 году был продан один миллион Hydramatic. В начале 1950-х годов различные производители, не имевшие ресурсов для разработки собственной автоматической трансмиссии, купили Hydra-Matics у GM. Среди пользователей были:
В 1952 году Rolls-Royce приобрела лицензию на производство HydraMatic для автомобилей Rolls-Royce и Bentley . Производство продолжалось до 1967 года.
Сильный пожар, уничтоживший завод GM Hydra-Matic в Ливонии, штат Мичиган , 12 августа 1953 года, заставил корпорацию и три подразделения, которые использовали эту трансмиссию, искать другие источники автоматических трансмиссий, чтобы завершить производство модельного года того года. В результате Oldsmobile и Cadillac во время простоя собирались с трансмиссией Dynaflow от Buick , в то время как Pontiac использовали Powerglide от Chevrolet , оба двухскоростные гидротрансформаторы. Не-GM-производители, которые купили Hydra-Matics у корпорации, включая подразделение Lincoln компании Ford Motor Co. и независимые автопроизводители Hudson, Kaiser и Nash, в конечном итоге также искали другие источники автоматических трансмиссий, причем Lincoln использовал трансмиссию Ford-O-Matic , разработанную Borg-Warner , 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 модели 1954 года дебютировали в конце 1953 года, производство Hydra-Matic вернулось к нормальному уровню, и все модели Cadillac, Oldsmobile и Pontiac 1954 года с автоматическими коробками передач снова стали оснащаться Hydra-Matics .
.jpg/1280px-Ypsilanti_Automotive_Heritage_Museum_May_2015_053_(1956-64_Hydra-Matic_315_transmission).jpg){kind=spacer}
Развиваясь под давлением промышленной конкуренции со стороны других производителей, таких как трехскоростной блокируемый гидротрансформатор Studebaker, разработанный совместно с Detroit Gear (подразделение Borg-Warner), названный DG 200/250, и двухдиапазонный двухскоростной блокируемый гидротрансформатор Packard , соединенный с Ultramatic , система Hydra-Matic от GM претерпела несколько изменений до 1955 года, прежде чем была постепенно заменена существенно переработанной управляемой муфтой HydraMatic (также называемой Jetaway у Oldsmobile и StratoFlight , а позднее Super Hydra-Matic у Pontiac или 315 HydraMatic у Cadillac или двухскоростной муфтой Hydra-Matic ) в 1956 году.
Управляемая муфта Hydra-Matic включала вторичную гидромуфту и пару обгонных муфт вместо прежней фрикционной муфты и тормозных лент, переключаясь частично путем попеременного слива и заполнения вторичной муфты. Это была более поздняя версия "двойного диапазона Hydra-Matic" от 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 производительности в условиях дорожного движения или при движении в горах. Новая трансмиссия с двойным сцеплением также включала отдельное положение парковки, что соответствовало другим автоматическим трансмиссиям того времени.
Система Hydra-Matic с управляемой муфтой была существенно более плавной, чем оригинальная Hydra-Matic , но при этом более сложной и дорогой в производстве, но такой же эффективной, как и оригинальная HydraMatic , поскольку все трансмиссии HydraMatic , включая Roto Hydra-Matic и Tempest Torque , используют конструкцию с разделением крутящего момента.
.jpg/1280px-Ypsilanti_Automotive_Heritage_Museum_May_2015_054_(1961-64_Hydra-Matic_240_transmission).jpg){kind=spacer}
В 1961 году была выпущена модель 375 Roto Hydramatic. Roto — это четырехдиапазонный трехскоростной агрегат. Roto устранил переднюю гидромуфту, которая использовалась в управляемой муфте Hydramatic, а соединение между двигателем и трансмиссией было выполнено с помощью небольшой гидромуфты, которая также использовалась для управления передним планетарным рядом передач (в котором принцип переключения «сбрасывай и заполняй» был сохранен от более старой управляемой муфты Hydramatic). Roto был принят на все Oldsmobiles, а также на полноразмерные модели Catalina, Ventura и Grand Prix от Pontiac, в то время как все модели Cadillacs и Pontiac Bonneville и Star Chief сохранили более старую четырехскоростную управляемую муфту Hydra-Matic . Управляемая муфта HydraMatic и Roto HydraMatic имеют функцию «Split Torque», при которой на высокой передаче крутящий момент делится на 40% через гидромуфту и на 60% через механическое соединение, что делало эти трансмиссии более эффективными, чем любые другие автоматические трансмиссии до использования блокирующего гидротрансформатора. Трансмиссии Hydramatic в конечном итоге были заменены новой трехступенчатой автоматической трансмиссией с гидротрансформатором под названием Turbo-Hydramatic в 1964 и 1965 годах, конструкция которой была больше похожа по принципу на Chrysler TorqueFlite и разработанный Borg-Warner Ford Cruise-O-Matic 51 года , чем гидромуфта Hydra-Matic, которую заменила «Turbo».
.jpg/1280px-Ypsilanti_Automotive_Heritage_Museum_May_2015_055_(1961-64_Hydra-Matic_375_transmission).jpg){kind=spacer}
Оригинальная система Hydra-Matic продолжала использоваться в легких грузовиках и других коммерческих транспортных средствах до 1962 года. Впоследствии ее заменила в этой роли система Powerglide от Chevrolet Division (где она получила название «Pow-R-Flow») в линейке легких грузовиков GMC, а позднее, в 1966 году, — система Turbo Hydra-Matic (THM) в легких грузовиках GMC, чья упрощенная конструкция была намного менее затратной в производстве. В линейке легких грузовиков Chevrolet Division использовалась не совсем подходящая коробка передач Powerglide на протяжении всех 1960-х годов, пока Turbo-Hydramatic не стал стандартным в 1969 году. Производство чугунных коробок передач Hydra-Matic прекратилось на заводе Willow Run после модельного года 1962 года, а Controlled-Coupling Hydramatic прекратилось в начале 1964 года, что дало время на переоснащение для Turbo Hydra-Matic 400, которая дебютировала в моделях Cadillac 1964 года в середине года, а модели Star Chief и Bonneville подразделения Pontiac стали последними, кто использовал Controlled-Coupling Hydramatic (модель HM315) среди всех автомобилей GM. В производстве Turbo-Hydramatic 1964 года использовался селекторный квадрант, аналогичный Powerglide от Chevrolet , в том смысле, что имелось 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", который позволял использовать гибкость "dual range", 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 году, положив конец двадцатичетырём годам производства четырёхступенчатых автоматических трансмиссий, что устранило необходимость в гидротрансформаторе. Несмотря на название, Turbo-Hydramatic не имеет механических или конструктивных особенностей, связанных с оригинальной Hydra-Matic или Controlled-Coupling Hydramatic.
.jpg/1280px-Ypsilanti_Automotive_Heritage_Museum_May_2015_073_(2010_Hydra-Matic_transmission).jpg){kind=spacer}
Hydra-Matic была сложной конструкцией, которая была дорогой в производстве. Несмотря на некоторые ранние проблемы, она была надежной и настолько прочной, что широко использовалась в дрэг-рейсинге в 1960-х годах. Она была не такой плавной, как трансмиссии некоторых конкурентов (в частности, Dynaflow от Buick ), но была более эффективной, особенно на скоростях шоссе. Hydra-Matic проложила путь к широкому принятию автоматического переключения передач.
Трехступенчатая версия Turbo Hydra-Matic для легких автомобилей , называемая Turbo-Hydramatic 180, производилась подразделением Hydra-Matic компании GM с 1981 по 1998 год для использования в самых разных малолитражных автомобилях и грузовиках.
Hydramatic — торговое название подразделения автоматических трансмиссий GM, которое выпускает различные трансмиссии, наиболее известной из которых является Turbo Hydra-Matic, выпускавшаяся с 1960-х по 1990-е годы.
Hydramatic использовал двухэлементную гидромуфту (не гидротрансформатор , который имеет по крайней мере три элемента: насос, турбину и статор, хотя Roto Hydra-Matic имеет гидромуфту и фиксированный статор) и три планетарных редуктора , обеспечивающих четыре скорости переднего хода и задний ход. Стандартные передаточные числа для оригинального Hydra-Matic составляли 3,82:1, 2,63:1, 1,45:1 и 1,00:1 в автомобильных приложениях и 4,08:1, 2,63:1, 1,55:1 и 1,00:1 в легких грузовиках и других коммерческих приложениях. Управляемая муфта Hydra-Matic использовала 3,97:1, 2,55:1, 1,55:1 и 1,00:1. Roto Hydramatic 375 ; трехскоростная четырехдиапазонная автоматическая коробка передач имеет передаточные числа 3,56:1, 2,93:1, 1,56:1 и 1,00:1. Roto Hydramatic 240 ; трехскоростная четырехдиапазонная автоматическая коробка передач имеет передаточные числа 3,64:1, 3,03:1, 1,57:1 и 1,00:1 Hydramatic была оснащена двумя насосами для нагнетания давления в гидравлической системе управления и обеспечения смазки внутренних компонентов. Передний насос представлял собой лопастной агрегат переменного рабочего объема, приводимый в действие корпусом гидромуфты, что означало, что давление масла будет доступно сразу после запуска двигателя. Относительно постоянное давление поддерживалось путем перемещения ползуна внутри насоса, что имело эффект изменения рабочего объема насоса и, следовательно, объема подаваемого масла.
Задний насос был нерегулируемым шестеренчатым насосом, приводимым в действие выходным валом трансмиссии, что означало, что он был способен нагнетать давление в трансмиссии, если транспортное средство находилось в движении. Эта особенность позволяла запускать транспортное средство с разряженной батареей, если транспортное средство могло разогнаться по крайней мере 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 по центру, в результате чего этот насос выдавал малую производительность.
На первой передаче поток мощности проходил через переднюю планетарную передачу (редукция 1,45:1 или 1,55:1 в зависимости от модели), затем через гидромуфту , затем через заднюю передачу (редукция 2,63:1) и через заднюю передачу (обычно заблокированную) на выходной вал. То есть входной тор гидромуфты работал с меньшей скоростью, чем двигатель, из-за редукции передней передачи. Это обеспечивало исключительно плавный запуск из-за относительно большого проскальзывания, изначально возникавшего в гидромуфте. Это проскальзывание быстро уменьшалось по мере увеличения оборотов двигателя .
Когда трансмиссия переключалась на вторую передачу, блокировка переднего редуктора блокировала и входной тор теперь вращался на скорости двигателя. Это имело желаемый эффект «затягивания» сцепления и уменьшения проскальзывания, но также производило несколько резкое переключение. Было совсем не редкостью, когда автомобиль кренился вперед во время переключения с 1 на 2 передачу, особенно когда дроссель был широко открыт.
При переключении на третью передачу передний редуктор снова перешел в режим понижения, а задний редуктор заблокировался. Из-за того, как был устроен задний редуктор, муфта перешла от обработки 100 процентов крутящего момента двигателя к примерно 40 процентам, при этом балансировка осуществлялась исключительно зубчатой передачей. Это значительно уменьшило проскальзывание, которое было слышно по существенному снижению оборотов двигателя при переключении.
Переключение с третьей на четвертую передачу блокировало переднюю передачу, создавая трансмиссию 1,00:1. [5] Гидромуфта теперь управляла только около 25 процентов крутящего момента двигателя, снижая проскальзывание до незначительной величины. Результатом стал удивительно эффективный уровень передачи мощности на скоростях шоссе, чего автоматика с гидротрансформатором не могла достичь без преимущества гидротрансформаторной муфты.
Многие Hydramatics не очень хорошо выполняли переключение 2-3, так как переключение включало одновременную работу двух лент и двух сцеплений. Точная координация этих компонентов была труднодостижима, даже в новых трансмиссиях. По мере старения уплотнений трансмиссии и других эластомеров характеристики гидравлического управления менялись, и переключение 2-3 вызывало либо кратковременное всплеск (внезапное увеличение оборотов двигателя), либо застревание (короткий период, когда трансмиссия находится на двух передачах одновременно), последнее часто приводило к выходу из строя передней ленты. Большая часть трудностей в установке «чистого» переключения 2-3 или 3-2 в любой чугунной Hydramatic заключалась в изменении упругости управляющих пружин в корпусах клапанов. Даже температура окружающей среды влияла на эту переменную, так что Hydramatic, который идеально переключался летом, обычно демонстрировал «всплеск» 2-3 в холодном состоянии. Еще одной давней жалобой водителей был «всплеск» при попытке переключиться на пониженную передачу «с 3 на 2» при прохождении поворота, что обычно приводило к резкому рывку при наложении ремня.
С 1939 по 1950 год якорь заднего хода использовался для блокировки вращения зубчатого венца заднего хода путем зацепления внешних зубьев, выточенных в этом зубчатом венце. С 1951 года конусная муфта делала то же самое, когда давление масла повышалось, а подпружиненная парковочная защелка могла блокировать тот же зубчатый венец при отсутствии давления масла. Это работало лучше, поскольку якорь не шлифовал внешние зубья, если этот зубчатый венец вращался (то есть, если двигатель не заглох при включении заднего хода). Реверс достигался путем приложения крутящего момента от переднего блока (лента включена, в понижении) через гидромуфту к солнечной шестерне заднего блока. Водило планетарной передачи этого набора передач было соединено шлицами с водилом планетарной передачи заднего блока. Ступица зубчатого венца заднего блока имела небольшую шестерню, выточенную на конце, которая служила солнечной шестерней заднего блока. Поскольку лента заднего блока не применялась для заднего хода, задний блок и реверсный блок объединялись, заставляя объединенные водила планетарной передачи вращаться против входного крутящего момента и с еще более низкой скоростью. Выходной вал был обработан на водилах заднего блока и блока заднего хода.
Выключение двигателя приводило к быстрому рассеиванию давления масла в трансмиссии. Если рычаг селектора находился в положении заднего хода или был перемещен в положение заднего хода после остановки двигателя, две механические части объединялись, чтобы обеспечить стояночный тормоз. Зубчатый венец заднего блока удерживался неподвижно анкером заднего хода. Приводной вал все еще мог вращаться, заставляя солнечную шестерню заднего блока и прикрепленную к ней зубчатую корону заднего блока вращаться с очень высокой скоростью, если бы не тот факт, что лента зубчатого венца заднего блока теперь накладывалась тяжелой пружиной. Обычно ленты накладываются сервоприводом и отпускаются давлением пружины, но в этом случае лента удерживалась сервоприводом и накладывалась давлением пружины (на самом деле, когда двигатель работал, лента накладывалась комбинацией давления пружины, подкрепленного давлением масла). При выключенном двигателе эта тормозная лента, действующая на зубчатый венец заднего блока, имела огромное механическое преимущество. Поскольку зубчатый венец заднего блока с прикрепленной к нему солнечной шестерней заднего блока и зубчатым венцом заднего блока были оба зафиксированы на картере трансмиссии, водила планетарной передачи и приводной вал не могли вращаться. Таким образом, был создан эффективный стояночный тормоз, установленный на карданном валу, который можно было использовать как самостоятельно, так и в дополнение к ручному тормозу.
Первое поколение Hydramatic (не версия Controlled-Coupling , которая пришла на смену ей в 1956 году) не имело отдельного положения парковки, как в современных автоматических трансмиссиях. Водителю приходилось выключать двигатель, а затем переключать трансмиссию на задний ход, чтобы заблокировать трансмиссию и не допустить движения автомобиля. Кроме того, оригинальный Hydramatic требовал периодической регулировки ремней в качестве планового обслуживания, чего не требовалось в более поздних версиях. Oldsmobiles начала 1940 года с Hydra-Matic Drive можно было завести с рычагом селектора трансмиссии в любом положении. Затем автомобиль начинал движение, если только рычаг трансмиссии не был оставлен в положении N, нейтральном.
Полностью чугунная Hydramatic была самой тяжелой автоматической трансмиссией, когда-либо произведенной для автомобилей. Самой тяжелой из всех была версия Truck Hydra-Matic, предлагаемая GM Truck and Coach Division в своей линейке легких и средних грузовиков и обычных автобусов, а также с поперечно установленным газовым двигателем L6 транзитных автобусов, выпускавшихся до 1963 года. Эта конкретная версия весила невероятные 655 фунтов при оснащении угловым приводом для применения в транзитных автобусах, в то время как модель пикапа ¾ тонны и выше (HM270) по-прежнему весила солидные 435 фунтов. В сочетании с тяжелой силовой установкой V6 GMC 1960–1962 годов вес трансмиссии был не намного легче, чем вес всего кузова пикапа модели P-2500 весом ¾ тонны. Даже его преемник, Controlled-Coupling Hydramatic, был раскритикован механиками, которым приходилось снимать или переустанавливать такой блок, поскольку они тоже были довольно тяжелыми по сравнению с другими современными блоками. В конце концов, настоящий Hydramatic оказался устаревшим из-за своей стоимости, как в плане используемых исходных материалов, так и необходимой обработки. Преемник, Turbo Hydramatic , был гораздо более простой, легкой и дешевой, хотя и менее эффективной, трансмиссией.