Гидраматический

См. Также: Турбо-Гидраматик.

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

Hydramatic (также известная как Hydra-Matic ) — автоматическая коробка передач, разработанная подразделениями General Motors Cadillac и Oldsmobile . Представленная в 1939 году для автомобилей 1940 модельного года, Hydramatic была первой полностью автоматической коробкой передач массового производства, разработанной для использования в легковых автомобилях .

История

В 1930-е годы 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 приложить большинству водителей. Исключением здесь была революционная полностью синхронизированная механическая коробка передач Cadillac , разработанная инженером Cadillac Эрлом А. Томпсоном и представленная осенью 1928 года.

Cadillac под руководством Томпсона начал работу над «беспереключательной» трансмиссией в 1932 году, и в Cadillac Engineering был создан новый отдел, возглавляемый Томпсоном и включавший инженеров Эрнеста Сихолма, Эда Коула , Оуэна Накера и Оливера Келли. В 1934 году группа трансмиссий Cadillac разработала коробку передач со ступенчатым передаточным числом, которая автоматически переключалась при полном крутящем моменте. Затем эта же группа инженеров была переведена в исследовательскую лабораторию General Motors , где в 1935–36 годах создавались пилотные трансмиссии, которые затем были переданы Oldsmobile для испытаний.

Автоматическая безопасная трансмиссия (AST) стала прямым результатом этой работы. AST представляла собой полуавтоматическую коробку передач, в которой использовались планетарные передачи и обычное фрикционное сцепление , требующее от водителя использовать сцепление для включения или выключения передачи, но не между двумя передними передачами. Oldsmobile предлагал AST в 1937–1939 годах, а Buick — только в 1938 году.

HydraMatic гидромуфтой был разработан для объединения гидравлической работы планетарной коробки передач (позволяющей автоматизировать многие процессы переключения) с вместо фрикционной муфты, что устраняет необходимость в отключении сцепления. Трансмиссия будет иметь четыре скорости движения вперед (3,82:1, 2,63:1, 1,45:1 и 1,00:1). плюс задний ход, при этом все ускорение обеспечивается за счет зубчатой ​​передачи; его гидромуфта не увеличивала мощность двигателя, как это делает гидротрансформатор . (В этом смысле он был менее сложным, чем прототип Vulcan 1924 года (Vulcan-Werke Hamburg und Stettin) , который имел гидротрансформатор.) Он включал в себя парковочную защелку, которая включалась, когда селектор переключения передач переводился в положение заднего хода при выключенном двигателе. Не было отдельного положения парковки, как в современных трансмиссиях.

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 за счет масштаба — Oldsmobile производила в то время больше автомобилей, чем Cadillac и Buick, обеспечивая тем самым лучшую испытательную базу — и для защиты репутации Cadillac и Buick в случае появления рынка. выход из строя новой коробки передач. Реклама провозгласила это «величайшим достижением со времён самозапуска ».

В 1940 году Hydra-Matic стоил 57 долларов США (1240 долларов в долларах 2023 года). ), вырастет до 100,00 долларов США (2071 доллар США в долларах 2023 года). ) на 1941 год. В 1941 году стал также опцией на Кадиллаках. за 125,00 долларов США (2589 долларов США в долларах 2023 года). ). было продано почти 200 000 автомобилей К моменту прекращения производства легковых автомобилей в военное время в феврале 1942 года .

Во время войны Hydramatic использовался в различных военных машинах, включая M5 Stuart танк (два из которых были соединены с двумя двигателями Cadillac V8 ) и легкий танк M24 Chaffee . Обширная служба во время войны значительно улучшила послевоенную конструкцию трансмиссии, которая позже была объявлена ​​​​как «проверенная в боях».

Начиная с 1948 года Hydramatic стал необязательным для Pontiac (и в том году был в 70% из них). хотя Buick и Chevrolet решили разработать собственные автоматические трансмиссии под названием Dynaflow и Powerglide . Все Oldsmobiles с установленной системой Hydramatic имели на нижнем крае переднего крыла, непосредственно за передним колесом, значок с надписью «Futuramic», что указывало на подход Oldsmobile к упрощенному вождению и наличие автоматической коробки передач. Олдсмобили V8 были автоматическими только в 1949 году, поскольку у Олдсмобилей не было механической коробки передач, которая могла бы выдерживать крутящий момент нового двигателя Rocket V8. 1948 год. Представление Oldsmobile Futurmic . К 1949 году было продано один миллион Hydramatics. В начале 1950-х годов различные производители, не имея ресурсов для разработки собственной автоматической коробки передач, купили Hydra-Matics у GM. Включены пользователи:

• 1951–1957 Хадсон
• 1950–1957 Nash
• 1951–1956 Nash Rambler
• 1957 Рамблер
• 1958–1960 Rambler American (только подразделения автопарка ассоциированной компании AT&T)
• 1951 Фрейзер
• 1951–1955 Кайзер
• 1954–1955 Виллис
• 1949–1954 Линкольн
• 1956–1968 Остин и Ванден Плас Принцесс

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

GM Hydra-Matic Массивный пожар, уничтоживший завод 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. результате Oldsmobiles и Cadillacs во время простоя собирались с трансмиссией Buick Dynaflow , а Pontiacs использовала Chevrolet Powerglide В , оба двухскоростные гидротрансформаторные агрегаты. Производители, не входящие в GM, которые купили Hydra-Matics у корпорации, в том числе подразделение Ford Motor Co. в Линкольне и независимые автопроизводители Hudson, Kaiser и Nash, в конечном итоге также начали искать другие источники автоматических трансмиссий, при этом Lincoln использовала Borg-Warner. -спроектирована трансмиссия Ford-O-Matic также перешли на автоматику от Borg-Warner , а другие автопроизводители в период простоя .

Примерно через девять недель после пожара в Ливонии компания GM открыла новый источник производства Hydra-Matic в Уиллоу-Ран , штат Мичиган. К моменту дебюта моделей 1954 года в конце 1953 года производство Hydra-Matic вернулось на нормальный уровень, и все модели Cadillac, Oldsmobiles и Pontiac 1954 года с автоматической коробкой передач снова были оснащены Hydra-Matic .

Коробка передач Hydra-Matic 315 , выпускавшаяся с 1956 по 1964 год.

Развивается под давлением промышленной конкуренции со стороны других производителей, таких как трехскоростной гидротрансформатор Studebaker с блокировкой, разработанный совместно с Detroit Gear (подразделение Borg-Warner) под названием DG 200/250, и Packard двухдиапазонный двухдиапазонный двигатель . Гидротрансформатор с блокировкой скорости, соединенный с Ultramatic от GM , Hydra-Matic претерпел несколько изменений в течение 1955 года, прежде чем постепенно был заменен существенно переработанным. HydraMatic с управляемым соединением (также называемый Jetaway от Oldsmobile и StratoFlight , а позже Super Hydra-Matic от Pontiac или 315 HydraMatic от Cadillac или Hydra-Matic с двойным соединением ) в 1956 году.

Hydra -Matic с управляемой муфтой включала вторичную гидромуфту и пару пружинных муфт вместо прежней фрикционной муфты и тормозных лент, которые частично переключались за счет попеременного слива и заполнения вторичной муфты. Это была более поздняя версия двухдиапазонной системы Hydra-Matic от GM, впервые представленная в некоторых моделях 1952 года. Функция двойного диапазона позволяла водителю удерживать третью передачу до максимально допустимых точек переключения на повышенную передачу, что повышает производительность в пробках или при движении в горах. Новая трансмиссия с двойным сцеплением также имела отдельное положение парковки, что соответствовало 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, столь же эффективной, как и оригинальная HydraMatic , поскольку все HydraMatic трансмиссии , включая Roto Hydra-Matic и Tempest Torque , используют раздельную муфту. конструкция крутящего момента.

Коробка передач Hydra-Matic 240 , выпускавшаяся с 1961 по 1964 год.

В 1961 году была выпущена модель 375 Roto Hydramatic. Roto представляет собой четырехдиапазонный трехскоростной агрегат. В Roto устранили переднюю гидромуфту, которая использовалась в управляемой муфте Hydramatic, а соединение между двигателем и трансмиссией было выполнено с помощью небольшой гидромуфты, которая также используется для управления передней планетарной передачей (в которой «разгрузка и Принцип переключения «fill» был сохранен от старой управляемой муфты Hydramatic). Roto был принят для всех Oldsmobiles, а также для полноразмерных моделей Pontiac Catalina, Ventura и Grand Prix, в то время как все модели Cadillac и Pontiac Bonneville и Star Chief сохранили старый четырехступенчатый блок Hydra-Matic с регулируемой муфтой . Управляемая муфта HydraMatic и Roto HydraMatic имеют функцию разделения крутящего момента, благодаря которой на высокой передаче крутящий момент делится на 40 % через гидромуфту и на 60 % через механическое соединение, что делает эти трансмиссии более эффективными, чем любая другая автоматика до блокировки. Использовался повышающий гидротрансформатор. Трансмиссии Hydramatic были в конечном итоге заменены новой трехступенчатой ​​автоматической коробкой передач с гидротрансформатором под названием Turbo-Hydramatic в 1964 и 1965 годах, конструкция которой в принципе была больше похожа на Chrysler TorqueFlite 1951 года, разработанный Borg-Warner. и Ford Cruise-O-Matic чем гидромуфту Hydra-Matic на «Турбо» заменили.

Коробка передач Hydra-Matic 375 , выпускавшаяся с 1961 по 1964 год.

Оригинальный Hydra-Matic продолжал использоваться в легких грузовиках и других коммерческих автомобилях до 1962 года. Впоследствии он был заменен в этой роли на Powerglide от Chevrolet Division (где он получил название «Pow-R-Flow») в линейке легких грузовиков GMC. а позже, в 1966 году, с Turbo Hydra-Matic (THM) в легких грузовиках GMC, производство упрощенной конструкции которых было гораздо менее затратным. В линейке легких грузовиков подразделения Chevrolet использовался не совсем подходящий Powerglide на протяжении 1960-х годов, пока Turbo-Hydramatic не стал стандартом в 1969 году. Производство чугунных Hydra-Matic прекратилось на Willow Run после 1962 модельного года, а производство Hydramatic с регулируемой муфтой прекратилось. в начале 1964 года, что дало время на переоснащение Turbo Hydra-Matic 400, дебютировавшего в Модели Cadillac 1964 года в середине года, причем модели Star Chief и Bonneville подразделения Pontiac Division стали последними, в которых использовалась управляемая муфта Hydramatic (модель HM315) на любом автомобиле GM. 1964 года В производстве Turbo-Hydramatic использовался квадрант селектора, аналогичный Chevrolet. Powerglide в том, что было только одно положение «Drive» и «Low», хотя это был настоящий трехскоростной агрегат. Это было улучшено для всех моделей 1965 года с квадрантом «D L2 L1» или «DS L», который обеспечивал гибкость «двухдиапазонного» режима, как это было с 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 двадцатичетырехлетнему производству четырехступенчатых автоматических трансмиссий, устранивших необходимость в гидротрансформаторе. Несмотря на название, Turbo-Hydramatic не имеет никаких механических или конструктивных особенностей, связанных с оригинальным Hydra-Matic или Hydramatic с регулируемой муфтой.

2010 года выпуска. Hydra-Matic Коробка передач

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

3-ступенчатая облегченная версия Turbo Hydra-Matic , получившая название Turbo-Hydramatic 180, производилась подразделением GM Hydra-Matic с 1981 по 1998 год для использования в самых разных небольших легковых и грузовых автомобилях.

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

Дизайн

В Hydramatic использовалась двухэлементная гидромуфта (не гидротрансформатор , который имеет как минимум три элемента: насос, турбину и статор, хотя Roto Hydra-Matic имеет гидромуфту и фиксированный статор) и три планетарные передачи , обеспечивающие четыре скорости вперед плюс назад. Стандартные передаточные числа для оригинального Hydra-Matic составляли 3,82:1, 2,63:1, 1,45:1 и 1,00:1 для автомобильной промышленности и 4,08:1, 2,63:1, 1,55:1 и 1,00:1 для легких грузовиков и легковых автомобилей. другие коммерческие приложения. В системе Hydra-Matic с регулируемым соединением использовались соотношения 3,97:1, 2,55:1, 1,55:1 и 1,00:1. Рото Гидраматик 375 ; трехступенчатый четырехдиапазонный автомат имеет 3,56:1, 2,93:1, 1,56:1 и 1,00:1. Рото Гидраматик 240 ; трехступенчатый четырехдиапазонный автомат имеет передаточные числа 3,64: 1, 3,03: 1, 1,57: 1 и 1,00: 1. Hydramatic был оснащен двумя насосами для создания давления в гидравлической системе управления и смазки внутренних компонентов. Передний насос представлял собой лопастной блок регулируемого рабочего объема, приводимый в движение от корпуса гидромуфты, что означало, что давление масла будет доступно сразу после запуска двигателя. Относительно постоянное давление поддерживалось за счет перемещения золотника внутри насоса, что приводило к изменению рабочего объема насоса и, следовательно, объема подаваемого масла.

Задний насос представлял собой нерегулируемый шестеренный насос, приводимый в движение от выходного вала трансмиссии, что означало, что он был способен создавать давление в трансмиссии, если автомобиль находился в движении. Эта функция позволяла запустить автомобиль с разряженной батареей, если автомобиль можно было разогнать как минимум до 15–20 миль в час (24–32 км/ч). На более высоких скоростях задний насос подавал весь объем масла, необходимый для работы трансмиссии, а ползун переднего насоса находился почти по центру, в результате чего этот насос производил небольшую мощность.

На первой передаче поток мощности проходил через переднюю планетарную передачу (редуктор 1,45:1 или 1,55:1, в зависимости от модели), затем через гидромуфту , затем через заднюю передачу (редуктор 2,63:1) и через Редуктор заднего хода (обычно заблокированный) к выходному валу. То есть входной тор гидромуфты работал с меньшей скоростью, чем двигатель, из-за уменьшения узла передней шестерни. Это обеспечило исключительно плавный запуск из-за относительно большого проскальзывания, первоначально возникающего в гидромуфте. Это проскальзывание быстро уменьшалось по мере увеличения оборотов двигателя .

Когда трансмиссия переключилась на вторую передачу, узел передней шестерни заблокировался, и входной тор теперь работал со скоростью двигателя. Это дало желаемый эффект «уплотнения» сцепления и уменьшения проскальзывания, но, к сожалению, также привело к несколько резкому переключению передач. Во время переключения передач 1-2 автомобиль нередко кренился вперед, особенно когда дроссельная заслонка была полностью открыта.

При переключении на третью передачу передняя передача снова перешла в режим понижения, а задняя передача заблокировалась. Из-за особенностей расположения узла задней шестерни муфта перешла от 100 процентов крутящего момента двигателя к примерно 40 процентам, при этом баланс обеспечивался исключительно зубчатой ​​передачей. двигателя Это значительно уменьшило проскальзывание, что было заметно по существенному снижению оборотов при переключении передач.

При переключении с третьей на четвертую передачу блокируется передняя передача, обеспечивая передачу 1,00:1. Гидромуфта теперь обеспечивала лишь около 25 процентов крутящего момента двигателя, уменьшая проскальзывание до незначительной величины. Результатом стал удивительно эффективный уровень передачи мощности на скоростях шоссе, чего автоматика, оснащенная гидротрансформатором, не могла бы достичь без использования муфты гидротрансформатора.

Многие Hydramatics не очень хорошо выполнили смену 2-3, так как смена предполагала одновременную работу двух лент и двух сцеплений. Точной координации этих компонентов было трудно добиться даже в новых трансмиссиях. По мере старения уплотнений трансмиссии и других эластомеров характеристики гидравлического управления изменялись, и переключение на 2-3 передачи вызывало либо кратковременное расширение (внезапное увеличение частоты вращения двигателя), либо застревание (короткий период, когда трансмиссия работает на двух передачах одновременно). , последнее часто способствует выходу из строя передней полосы. Основная трудность в организации «чистого» переключения передач 2-3 или 3-2 в любом чугунном Hydramatic заключалась в изменении эластичности управляющих пружин в корпусах клапанов. Даже температура окружающей среды будет влиять на эту переменную, так что Hydramatic , который идеально переключается в летний день, обычно показывает 2-3 «вспышки» в холодное время. Еще одной давней жалобой водителя была «вспышка» при попытке переключиться на пониженную передачу «3-2» при повороте, что обычно приводило к тряске шеи при наложении ремня.

В 1939-1950 годах реверсивный якорь использовался для блокировки вращения зубчатого венца реверсивного узла путем зацепления внешних зубьев, выточенных в этом зубчатом венце. С 1951 года конусная муфта делала то же самое при повышении давления масла, а подпружиненная стояночная собачка позволяла блокировать ту же коронную шестерню при отсутствии давления масла. Это сработало лучше, поскольку якорь не стирал бы внешние зубья, если бы коронная шестерня вращалась (то есть, если двигатель не заглох при включении реверса). Обратное было достигнуто путем приложения крутящего момента от переднего блока (с включенной лентой, в понижающем режиме) через гидромуфту к солнечной шестерне заднего блока. Водило этой передачи было соединено шлицами с водилом реверсивного блока. Ступица венцовой шестерни заднего блока имела на конце небольшую шестерню, которая служила солнечной шестерней реверсивного блока. Поскольку лента заднего блока не применялась для реверса, задний блок и блок реверса совпадали, заставляя объединенные водила вращаться противоположно входному крутящему моменту и с еще большей уменьшенной скоростью. Выходной вал был установлен на сателлитах заднего блока и реверсивного блока.

Выключение двигателя привело к быстрому падению давления масла в трансмиссии. Если рычаг селектора находился в положении заднего хода или перемещался в положение заднего хода после остановки двигателя, две механические части объединялись, образуя стояночный тормоз. Зубчатый венец реверсивного узла удерживался неподвижно реверсивным якорем. Карданный вал все еще мог вращаться, заставляя солнечную шестерню реверсивного блока и прикрепленную к нему коронную шестерню заднего блока вращаться с очень высокой скоростью, если бы не тот факт, что венец зубчатого венца заднего блока теперь прижимался тяжелой пружиной. Обычно ленты натягиваются сервоприводом и освобождаются под действием давления пружины, но в этом случае лента удерживалась сервоприводом и нажималась под действием пружины (на самом деле, когда двигатель работал, лента натягивалась за счет комбинации пружины). давление, поддерживаемое давлением масла). При выключенном двигателе эта тормозная лента, воздействующая на зубчатый венец заднего блока, имела огромное механическое преимущество. Поскольку коронная шестерня заднего блока с прикрепленной к нему солнечной шестерней реверсивного блока и коронная шестерня реверсивного блока были зафиксированы в картере трансмиссии, водила сателлитов и приводной вал не могли вращаться. Таким образом, он обеспечивал эффективный стояночный тормоз, установленный на карданном валу, который можно было использовать отдельно или в дополнение к ручному тормозу.

первого поколения Hydramatic (а не версия с управляемой муфтой , пришедшая на смену ей в 1956 году) не имела отдельного положения парковки, как в современных автоматических трансмиссиях. Водителю пришлось заглушить двигатель, а затем включить передачу заднего хода, чтобы заблокировать трансмиссию и предотвратить движение автомобиля. Кроме того, первоначальный Hydramatic требовал периодической регулировки ремня в качестве планового обслуживания, чего не требовалось в более поздних версиях. Модели Oldsmobiles начала 1940 года с Hydra-Matic Drive можно было запустить с помощью рычага селектора коробки передач в любом положении. Тогда автомобиль мог бы начать движение, если бы рычаг трансмиссии не был оставлен в нейтральном положении N.

Полностью чугунная коробка передач Hydramatic была самой тяжелой автоматической коробкой передач, когда-либо производившейся для автомобилей. Самой тяжелой из них была версия Truck Hydra-Matic, предлагаемая подразделением GM Truck and Coach Division в линейке грузовиков малой и средней грузоподъемности и обычных автобусов, а также с поперечно установленными транзитными автобусами с газовым двигателем L6, выпускавшимися до 1963 года. Эта конкретная версия весила невероятные 655 фунтов, оснащенная угловым приводом для использования в транзитных автобусах, в то время как модель пикапа грузоподъемностью ¾ тонны и выше (HM270) по-прежнему превышала вес. при твердом весе 435 фунтов. В сочетании с тяжелым силовым агрегатом V6 GMC 1960-1962 годов вес трансмиссии был не намного легче, чем вес всего кузова пикапа модели P-2500 массой ¾ тонны. Даже его преемник, Hydramatic с регулируемой муфтой, подвергся критике со стороны механиков цеха, которым приходилось снимать или переустанавливать такой блок, поскольку он тоже был довольно тяжелым по сравнению с другими современными агрегатами. В конце концов, настоящий Hydramatic устарел из-за его стоимости, как по используемому сырью, так и по необходимой механической обработке. Преемник, Turbo Hydramatic была гораздо более простой, легкой и дешевой, хотя и менее эффективной трансмиссией.

См. также

• Список трансмиссий GM
• История жидкостей для автоматических трансмиссий GM

Внешние ссылки

• Подразделение силовых агрегатов General Motors
• Первая в мире автоматическая коробка передач массового производства (YouTube), Государственный университет Вебера , Огден, Юта, 2017 г.