Кіріспе
Автоматты беріліс
Hydramatic (сондай-ақ Hydra Matic деп те аталады) – General Motors компаниясының Cadillac және Oldsmobile бөлімдері әзірлеген автоматты беріліс. 1939 жылы 1940 жылғы модельдік көліктерге енгізілген Hydramatic, жолаушылар автомобильдері үшін жаппай өндірілген алғашқы толық автоматты беріліс болды.
Дизайн
Гидраматикалық екі элементті сұйықтық байланысын (айналым моментін айырғыш емес, себебі айналым моментін айырғышта кемінде үш элемент болады: сорғы, турбина және статор, бірақ Roto Hydra Matic сұйықтық байланысымен және бекітілген статормен жабдықталған) және үш планетарлық беріліс жиынтығын пайдаланды, бұл төрт алға жылдамдық пен кері жылдамдық беруге мүмкіндік берді. Алғашқы Hydra Matic үшін стандартты қатынастар автомобильдерде 3.82:1, 2.63:1, 1.45:1 және 1.00:1, ал жеңіл жүк көліктері мен басқа коммерциялық көліктерде 4.08:1, 2.63:1, 1.55:1 және 1.00:1 болды. Бақыланатын байланыс Гидраматикасында 3.97:1, 2.55:1, 1.55:1 және 1.00:1 қолданылды. Roto Hydramatic 375; үш жылдамдықты, төрт диапазонды автоматты беріліс 3.56:1, 2.93:1, 1.56:1 және 1.00:1 қатынастарын ұсынады. Roto Hydramatic 240; үш жылдамдықты, төрт диапазонды автоматты беріліс 3.64:1, 3.03:1, 1.57:1 және 1.00:1 қатынастарын ұсынады. Гидраматикалық жүйе гидравликалық басқару жүйесін қысыммен қамтамасыз ету және ішкі компоненттерді майлау үшін екі сорғымен жабдықталған. Алдыңғы сорғы - сұйықтық байланысы корпусынан жететін өзгермелі көлемді лопаткалы сорғы, бұл қозғалтқышты іске қосқанда май қысымы бірден қол жетімді болады дегенді білдіреді. Сорғы ішіндегі сырғыны жылжыту арқылы салыстырмалы тұрақты қысым сақталды, бұл сорғының көлемін және демек, берілетін май көлемін өзгертуге әсер етті. Артқы сорғы - берілістің шығыс білігінен жететін реттелмейтін тісті сорғы, бұл көлік қозғалғанда берілісті қысыммен қамтамасыз ете алады дегенді білдіреді. Бұл мүмкіндік, егер көлік кем дегенде белгілі бір жылдамдыққа дейін үдетілсе, батареясы толық қураған көлікті итеру арқылы іске қосуға мүмкіндік берді. Жоғары жылдамдықтарда артқы сорғы берілісті жұмыс істеу үшін қажетті барлық май көлемін қамтамасыз етті, ал алдыңғы сорғының сырғысы ортаға жақын болды, бұл сорғының өнімділігін азайтты. Бірінші берілісте қуат ағыны алдыңғы планетарлық беріліс жиынтығы арқылы (модельге байланысты 1.45:1 немесе 1.55:1 азайту), содан кейін сұйықтық байланысы, содан кейін артқы беріліс жиынтығы (2.63:1 азайту) және кері беріліс жиынтығы (әдетте құлыпталған) арқылы шығыс білігіне өтті. Яғни, алдыңғы беріліс жиынтығының азайтуына байланысты сұйықтық байланысының кіріс торы қозғалтқыштан баяу жылдамдықпен айналды. Бұл сұйықтық байланысында бастапқыда пайда болатын салыстырмалы түрде үлкен тайғанудың нәтижесінде ерекше тегіс іске қосуды қамтамасыз етті. Қозғалтқыштың айналымдары артқан сайын бұл тайғану тез азайды. Екінші беріліске ауысқанда алдыңғы беріліс жиынтығы құлыпталды және кіріс торы енді қозғалтқыштың айналымдарымен айналды. Бұл байланысты "жапсыру" және тайғануды азайтудың қажетті әсерін тигізді, бірақ өкінішке орай, біршама кенеттен ауысуды да тудырды. Газ педалін толық басып тұрғанда, әсіресе 1-2 беріліске ауысқанда көлік алға қарай секіріп кетуі жиі кездесетін жағдай еді. Үшінші беріліске ауысқанда алдыңғы беріліс жиынтығы қайтадан азайтылды, ал артқы беріліс жиынтығы құлыпталды. Артқы беріліс жиынтығының орналасуына байланысты байланыс қозғалтқыштың 100 пайызын басқарудан 40 пайызға дейін азайды, ал қалғанын тек беріліс жиынтығы басқарды. Бұл тайғануды күрт азайтты, бұл ауысқан кезде қозғалтқыштың айналымдарының едәуір төмендеуінен естілді. Төртінші беріліске ауысқанда алдыңғы беріліс жиынтығы құлыпталды, нәтижесінде 1.00:1 беріліс қатынасы болды. Сұйықтық байланысы енді қозғалтқыштың айналым моментінің шамамен 25 пайызын ғана ұстап, тайғануды елеусіз деңгейге дейін азайтты. Нәтижесінде, автомагистральда қуатты тиімді түрде беру деңгейіне қол жеткізілді, мұндай нәтиже айналым моментін айырғышпен жабдықталған автоматты берілістерде айналым моментін айырғыш тұтқасының көмегінсіз қол жеткізілмейтін еді. Көптеген Гидраматикалық берілістер 2-3 беріліске ауысуды өте жақсы орындамады, себебі бұл ауысу екі лента мен екі тұтқаның бір мезгілде жұмыс істеуін қажет етті. Бұл компоненттердің дәл үйлестірілуіне тіпті жаңа берілістерде де қол жеткізу қиын болды. Берілістің тығыздағыштары мен басқа эластомерлер ескірген сайын, гидравликалық басқару сипаттамалары өзгерді және 2-3 беріліске ауысу уақытша жылдамдыққа (қозғалтқыштың айналымдарының кенеттен артуы) немесе тоқтауға (беріліс екі берілісте бір мезгілде болатын қысқа мерзім) әкелді, соңғысы көбінесе алдыңғы лентаның істен шығуына себеп болды. Кез келген құйма темір Гидраматикасында "таза" 2-3 немесе 3-2 беріліске ауысудағы қиындықтардың көп бөлігі клапан корпусындағы басқару пружиналарының икемділігінің өзгеруіне байланысты болды. Тіпті қоршаған ортаның температурасы да осы факторға әсер етті, сондықтан жазғы күні жақсы ауысатын Гидраматикалық беріліс суық кезде 2-3 "жылдамдыққа" ұшырауы мүмкін. Жүргізушілердің тағы бір ұзақ уақыт бойы шағымдануы - бұрылыс кезінде "3-2" төмендетуді жасау кезінде пайда болатын "жылдамдыққа", бұл көбінесе лента қолданылғанда мойынды қозғайтын секіріске әкелді. 1939-1950 жылдар аралығында кері бұрылыс кері беріліс жиынтығының сақиналық тісті дөңгелегінің айналуын тоқтату үшін осы сақиналық тісті дөңгелектің сыртқы тістеріне енгізілген сыртқы тістерді құлыптау үшін қолданылды. 1951 жылдан бастап, май қысымы жоғары болғанда конус тұтқасы осы мәселені шешті, ал май қысымы болмағанда серіппелі тұрақтайтын тырнақ осы сақиналық тісті дөңгелекті құлыптауға рұхсат етілді. Бұл жақсырақ жұмыс істеді, себебі бұрылыс айналса, бұрылыс сыртқы тістерге тие бермейді (яғни, қозғалтқыш тоқтағанда кері беріліс қосылғанда). Кері жылдамдық алдыңғы жиынтықтан (лента қосылған, азайту режимінде) сұйықтық байланысы арқылы артқы жиынтықтың күн тісті дөңгелегіне айналым моментін беру арқылы қол жеткізілді. Бұл беріліс жиынтығының планеталық тасымалдағышы кері беріліс жиынтығының планеталық тасымалдағышымен біріктірілген. Артқы жиынтықтың сақиналық тісті дөңгелегінің торабында кері беріліс жиынтығының күн тісті дөңгелегі ретінде қызмет ететін кішкентай тісті дөңгелек орналасқан. Артқы жиынтықтың лентасы кері жылдамдық үшін қолданылмағандықтан, артқы және кері жиынтықтар біріктірілді, нәтижесінде біріктірілген планеталық тасымалдағыштар кіріс айналым моментыне қарсы және одан да азайтылған жылдамдықпен айналды. Шығыс білігі артқы және кері жиынтықтың планеталық тасымалдағыштарына бекітілген. Қозғалтқышты өшіру беріліс майының қысымын жылдам түрде азайтуға әкелді. Егер таңдау тұтқасы кері жылдамдыққа орналасқан болса немесе қозғалтқыш тоқтағаннан кейін кері жылдамдыққа ауыстырылса, екі механикалық бөлік тұрақ тежегішін қамтамасыз ету үшін біріктірілді. Кері беріліс жиынтығының сақиналық тісті дөңгелегі кері бұрылыспен бекітілген. Драйвшафт әлі де айналуға болады, бұл кері беріліс жиынтығының күн тісті дөңгелегі мен оған бекітілген артқы жиынтықтың сақиналық тісті дөңгелегінің өте жоғары жылдамдықпен айналуына мүмкіндік береді, егер артқы жиынтықтың сақиналық тісті дөңгелегінің лентасы енді ауыр серіппемен қысылмайтын болса. Әдетте, ленталар сервомен қолданылады және серіппелік қысыммен босатылады, бірақ бұл жағдайда лента сервомен ұсталды және серіппелік қысыммен қолданылды (әдетте, қозғалтқыш жұмыс істеген кезде лента серіппелік қысыммен және май қысымымен қолданылды). Қозғалтқыш өшірілгенде, артқы жиынтықтың сақиналық тісті дөңгелегіне әсер ететін бұл тежегіш лентасы зор механикалық күшке ие болды. Артқы жиынтықтың сақиналық тісті дөңгелегі, оған бекітілген кері жиынтықтың күн тісті дөңгелегі және кері жиынтықтың сақиналық тісті дөңгелегі беріліс корпусына құлыпталғандықтан, планеталық тасымалдағыштар мен драйвшафт айнала алмайды. Осылайша, ол драйвшафтқа орнатылған тиімді тұрақ тежегішін жеке немесе қол тежегішін толықтыру үшін пайдалануға мүмкіндік берді. Бірінші буын Гидраматикасы (1956 жылы оны алмастырған Бақыланатын байланыс нұсқасы емес) қазіргі заманғы автоматты берілістерде кездесетін жеке тұрақ позициясына ие болмады. Жүргізуші қозғалтқышты өшіріп, содан кейін берілісті кері жылдамдыққа қоюы керек болды, бұл көліктің қозғалуын болдырмау үшін жетек құбылын құлыптау үшін. Сонымен қатар, бастапқы Гидраматикалық беріліс ленталарды реттеуді кейінгі нұсқаларында болмаған стандартты техникалық қызмет көрсету шарасы ретінде талап етті. 1940 жылдың басында шыққан Oldsmobiles көліктері Hydra Matic Drive жүйесімен беріліс таңдау тұтқасы кез келген позицияда бола тұра іске қосылуы мүмкін еді. Егер беріліс тұтқасы N, нейтральды күйде қалмаса, көлік сол кезде қозғала бастайды. Барлық құйма темір Гидраматикалық беріліс автомобильдер үшін ең ауыр автоматты беріліс болып саналады. Ең ауыр нұсқасы - GM Truck and Coach Division жеңіл және орта салмақты жүк көліктері мен дәстүрлі автобустарда ұсынған Truck Hydra Matic нұсқасы, сондай-ақ i...
The Hydramatic was fitted with two pumps to pressurize its hydraulic control system and provide lubrication of internal components. The front pump was a variable displacement vane unit driven from the fluid coupling housing, which meant oil pressure would be available immediately upon starting the engine. Relatively constant pressure was maintained by moving a slide inside the pump, which had the effect of changing the pump's displacement and therefore the volume of oil being delivered. The rear pump was an unregulated gear pump driven from the transmission output shaft, which meant it was capable of pressurizing the transmission if the vehicle was in motion. This feature made it possible to push start a vehicle with a dead battery if the vehicle could be accelerated to at least At higher speeds, the rear pump provided all the oil volume that was needed to operate the transmission and the front pump's slide was nearly centered, causing that pump to produce little output. In first gear, power flow was through the forward planetary gear assembly (either 1.45:1 or 1.55:1 reduction, depending on the model), then the fluid coupling, followed by the rear gear assembly (2.63:1 reduction) and through the reverse gear assembly (normally locked) to the output shaft. That is, the input torus of the fluid coupling ran at a slower speed than the engine, due to the reduction of the forward gear assembly. This produced an exceptionally smooth startup because of the relatively large amount of slippage initially produced in the fluid coupling. This slippage quickly diminished as engine RPM increased. When the transmission upshifted to second gear, the forward gear assembly locked and the input torus now ran at engine speed. This had the desirable effect of "tightening" the coupling and reducing slippage, but unfortunately also produced a somewhat abrupt shift. It wasn't at all uncommon for the vehicle to lurch forward during the 1 2 shift, especially when the throttle was wide open. Upon shifting to third, the forward gear assembly went back into reduction, and the rear gear assembly locked. Due to the manner in which the rear gear assembly was arranged, the coupling went from handling 100 percent of the engine torque to about 40 percent, with the balance being handled solely by the gear train. This greatly reduced slippage, which was audible by the substantial reduction that occurred in the engine RPM when the shift occurred. The shift from third to fourth gear locked the forward gear assembly, producing 1.00:1 transmission. The fluid coupling now only handled about 25 percent of the engine torque, reducing slippage to a negligible amount. The result was a remarkably efficient level of power transfer at highway speeds, something that torque converter equipped automatics could not achieve without the benefit of a converter clutch. Many Hydramatics did not execute the 2 3 shift very well, as the shift involved the simultaneous operation of two bands and two clutches. Accurate coordination of these components was difficult to achieve, even in new transmissions. As the transmission's seals and other elastomers aged, the hydraulic control characteristics changed and the 2 3 shift would either cause a momentary flare (sudden increase in engine speed) or tie up (a short period where the transmission is in two gears simultaneously), the latter often contributing to the failure of the front band. Much of the difficulty in staging a "clean" 2 3 or 3 2 shift in any cast iron Hydramatic was the changing elasticity of the governing springs in the valve bodies. Even ambient temperature would affect this variable, so that a Hydramatic that would shift perfectly on a summer's day would usually exhibit 2 3 "flare" when cold. Another long standing driver complaint would be "flare" when trying to get a "3 2" downshift when going around a corner, which usually resulted in a neck snapping jolt upon band application. From 1939 1950, the reverse anchor was used to lock the reverse unit ring gear from turning by engaging external teeth machined into that ring gear. From 1951 on, a cone clutch did the same thing when oil pressure was up, and a spring loaded parking pawl was allowed to lock the same ring gear in the absence of oil pressure. This worked better as the anchor would not grind on the external teeth if that ring gear were turning (that is unless the engine stalled as reverse was engaged). The reverse was obtained by applying torque from the front unit (band on, in reduction) through the fluid coupling to the rear unit sun gear. The planet carrier of this gearset was splined to the planet carrier of the reverse unit. The rear unit ring gear hub had a small gear machined on its end which served as the reverse unit sun gear. Because the rear unit band was not applied for reverse, the rear unit and reverse unit compounded causing the combined planet carriers to rotate opposite to the input torque and at a further reduced speed. The output shaft was machined onto the rear unit and reverse unit planet carriers. Shutting off the engine caused the transmission oil pressure to rapidly dissipate. If the selector lever was in reverse or moved to reverse after the engine stopped, two mechanical parts combined to provide a parking brake. The reverse unit ring gear was held stationary by the reverse anchor. The driveshaft could still turn to cause the reverse unit sun gear and attached rear unit ring gear to rotate at a very high speed, were it not for the fact that the rear unit ring gear band was now applied by a heavy spring. Usually, bands are applied by a servo and released by spring pressure, but in this case, the band was held off by the servo and applied by spring pressure (actually, when the engine was running, the band was applied by a combination of spring pressure assisted by oil pressure). With the engine off, this brake band acting on the rear unit ring gear had a tremendous mechanical advantage. Since the rear unit ring gear with its attached reverse unit sun gear and the reverse unit ring gear were both locked to the transmission case, the planet carriers and driveshaft could not turn. As such, it provided an effective driveshaft mounted parking brake to be used alone or supplementing the hand brake. The first generation Hydramatic (not the Controlled Coupling version that succeeded it in 1956) did not have a separate park position as found in modern automatic transmissions. The driver had to shut off the engine and then place the transmission in reverse in order to lock the driveline to prevent the car from moving. Also, the original Hydramatic required periodic band adjustments as a routine maintenance item that later versions did not. Early 1940 model Oldsmobiles with Hydra Matic Drive could be started with the transmission selector lever in any position. The car would then start to move unless the transmission lever had been left in N, neutral. The all cast iron Hydramatic was the heaviest automatic transmission ever produced for automobiles. The heaviest of them all was the Truck Hydra Matic version offered by GM Truck and Coach Division in its line of light and medium duty trucks and conventional buses, as well as with its transverse mounted gas L6 engined transit buses produced until 1963. That particular version weighed in at an incredible 655 pounds when equipped with the angle drive for the transit bus application, while the ¾ ton and up pickup truck model (HM270) still tipped the scale at a solid 435 pounds. When coupled to GMC's heavy V6 powerplant of 1960 1962, the powertrain weight was not too much lighter than the weight of the entire body of a ¾ ton P 2500 model pickup truck. Even its successor, the Controlled Coupling Hydramatic was reviled by shop mechanics having to remove or reinstall such a unit, as they, too, were quite heavy when compared to other contemporary units. In the end, the true Hydramatic was rendered obsolete because of its cost, both in raw materials used as well as the machining needed. The successor, Turbo Hydramatic, was a much simpler, lighter, and cheaper, if less efficient, transmission.