JUŻ STAROŻYTNI RZYMIANIE: WAJCHA DO LAMUSA!!

SIDDELEYSELFCONFUSINGGEARBOXIMAGE

Dziś będzie kontynuacja niedawnego wpisu o samochodowych przekładniach. Zanim jednak przejdę do treści właściwej, pozwolę sobie przypomnieć o ankiecie na temat mini-kursu finansów, w której możecie zagłosować, a także zareklamować blog Autobezsens, gdzie ukazało się ostatnio bardzo ciekawe uzupełnienie tematu przekładni.

Pamiętam, gdy w mojej pierwszej pracy, w roku 2004-tym, podczas przerwy lunchowej usłyszałem rozmowę kolegów-samochodziarzy dziwiących się, że oferowany w pobliskim komisie Jaguar z lat 70-tych miał automatyczną skrzynię biegów. „Niemożliwe, już wtedy takie cuda były…?” Dodam, że oni nieźle orientowali się w rynku motoryzacyjnym, ale jak widać, o historii pojęcia nie mieli. Ogromnie ich wtedy zszokowałem informacją, że pierwsza ogólnodostępna na rynku, w pełni automatyczna przekładnia datuje się na rok… 1904!!

Oczywiście wiem, że ogromna większość z Was ma nieporównanie lepszą świadomość historyczną, ale mimo to postanowiłem podkreślić wiek koncepcji samoczynnej zmiany biegów i umieścić niniejszy wpis w serii „JUŻ STAROŻYTNI RZYMIANIE…”.

Tak, w 1904r.!! Zaledwie cztery lata po Mercedesie Simplex – pierwszym automobilu nie będącym zmotoryzowanym powozem – i cztery lata przed Fordem T, którego wielu Amerykanów uważa za pierwszy samochód świata. Już wtedy można było od ręki kupić auto zmieniające biegi całkiem samodzielnie.

Chodzi o amerykański (a jakże!!) model efemerycznej marki Sturtevant, w którym na przedłużeniu wału korbowego były zamocowane ciężarki. Po naciśnięciu gazu siła odśrodkowa odchylała je na boki, co aktywowało odpowiednie sprzęgiełko przekładni planetarnej i płynnie włączało pierwszy bieg. Przy dalszym zwiększaniu obrotów rozchylały się większe ciężarki, załączające drugie sprzęgiełko – to z kolei spinało mechanizm planetarny na sztywno, „wrzucając” bieg drugi (bezpośredni). Przy zmniejszaniu obrotów ciężarki kolejno wracały do swego pierwotnego położenia, co najpierw redukowało bieg z dwójki na jedynkę, a potem, przy prędkości bliskiej zeru, całkowicie rozłączało napęd i pozwalało się zatrzymać bez uduszenia silnika. Mechanizm w praktyce nawet działał, ale niestety dosyć krótko, bo ciężarki lubiły się urywać siejąc przy tej okazji zniszczenie. Nie mniej jednak, samochody Sturtevant przetrwały na rynku cztery lata.

1904 Sturtevant Automatic Touring Car

Sturtevant-1904Foto: public domain

1907 Sturtevant Flying Roadster

Sturtevant-1907Foto: public domain

Sturtevant nie znalazł naśladowców, ale po II wojnie światowej pojawiło się inne, ciekawe rozwiązanie: jakkolwiek z dzisiejszego punktu widzenia nie da się go nazwać przekładnią automatyczną, to na tle wszechobecnych wtedy crash-boxów, wymagających od kierowcy ogromnego wyczucia i sporego doświadczenia, mogły uchodzić za praktycznie samoczynne. Chodzi o SKRZYNIE PRESELEKCYJNE.

Taki mechanizm opierał się na znanej nam już przekładni planetarnej, w której zmiana biegów odbywała się co prawda ręcznie, lecz w sposób dziecinnie prosty – przypominający manualny tryb dzisiejszych Tiptroniców. Służyła do tego maleńka dźwigienka à la joystick. To, co działo się po jej przestawieniu, zależało od konstrukcji skrzyni: w niektórych bieg zmieniał się natychmiast, w innych – był jedynie „przygotowywany”, a samo jego włączenie następowało po jednorazowym wciśnięciu i puszczeniu osobnego pedału, albo po zwykłym zdjęciu nogi z gazu.

Dziś taki patent wydaje się dziwny, ale powinniśmy cały czas pamiętać, że alternatywą była skrzynia ręczna bez synchronizacji. Nietrudno wyobrazić sobie wygodę, jaką dawała przekładnia preselekcyjna np. w czasie dynamicznej jazdy w górach: zamiast nieustannego podwójnego wysprzęglania (a sprzęgło potrafiło wtedy wymagać nacisku np. 50 kg) i dawkowania międzygazu wystarczyło po prostu przesuwać joystick palcem, nie odrywając przy tym rąk od kierownicy, i ewentualnie raz za czas kopnąć nogą.

Oprócz nieocenionego komfortu skrzynie preselekcyjne miały też inne zalety: bezproblemowo przenosiły duże moce i były prostsze w serwisowaniu (zużywały się w nich tylko taśmy cierne, łatwe do wymiany i dostępne od razu po zdjęciu pokrywy, bez rozbierania całości). Wadę stanowił wysoki koszt, a także gabaryty i ciężar skrzyni – stąd stosowanie jej głównie w ciężkich autach użytkowych i dużych, mocnych osobówkach. Skrzynie preselekcyjne wykorzystywały m. in. angielskie marki z wyższych półek (Daimler wraz z podległym mu Lanchesterem, Alvis, Lagonda, Riley, Armstrong-Siddeley, Humber, Crossley, MG), francuskie Grandes Marques (Delage, DelahayeTalbot-Lago), niemiecki Maybach i amerykański Cord. Poza tym montowano je w wyczynowych bolidach przeznaczonych do wyścigów górskich (ERA, Auto-Union), w dużych ciężarówkach i autobusach (m. in. francuskich Chausson i słynnych londyńskich piętrusach), a nawet w kolejnictwie i pojazdach pancernych, z angielskimi zwiadowczymi Daimler Dingo i niemieckimi Tygrysami na czele (do dzisiaj podobną przekładnię ma brytyjski czołg Challenger 2).

Istniało kilka typów przekładni preselekcyjnych, z czego największą popularność zdobyły dwa: angielski Wilson i francuski Cotal.

Ten pierwszy był dziełem majora Waltera Wilsona, projektanta jednych z pierwszych czołgów z czasów I wojny światowej. Już wtedy zauważył on, że przy dużym obciążeniu stale zazębiona przekładnia planetarna będzie trwalsza od crash-boxów, a taśmowe hamulce – łatwiejsze w obsłudze i bardziej wytrzymałe od ciernego sprzęgła. Po nastaniu pokoju okazało się, że mechanizm świetnie nadaje się do ciężkich pojazdów cywilnych oraz luksusowych i sportowych samochodów. Wilson założył więc spółkę Improved Gears Ltd (jako joint venture z firmą Armstrong-Siddeley), przemianowaną potem na Self-Changing Gears Ltd, która oferowała przekładnie preselekcyjne różnym producentom aut.

Skrzynie Wilsona miały po cztery biegi do przodu i jeden wsteczny. Każdemu przełożeniu odpowiadał odrębny zestaw planetarny, co bardzo podnosiło ciężar, wymiary i złożoność konstrukcji, ale z drugiej strony pozwalało użyć tylko jednego hamulca taśmowego na każdy bieg. Konkretny hamulec był wybierany dźwigienką umieszczoną pod kierownicą: jej ruch ustawiał w odpowiedniej pozycji małą krzywkę, co „przygotowywało” kolejny bieg. Samo włączenie go następowało po jednorazowym naciśnięciu osobnego pedału zmiany biegu.

Jak to działało? Otóż pedał poruszał zespół cięgien umieszczonych na sprężynach i aktywujących hamulce taśmowe. Po jego puszczeniu na swoje miejsce wracały wszystkie cięgna, z wyjątkiem jednego – tego, które blokowała krzywka ustawiona uprzednio przez kierowcę. Pedał i cięgna były konieczne do zapewnienia odpowiedniej siły, której nie był w stanie dostarczyć ruch maleńkiej dźwigienki pod kierownicą.

Ważną cechą układu było też samoczynne kasowanie luzów na hamulcach taśmowych – w ten sposób nie wymagały one regulacji w miarę zużywania się.

Pedału sprzęgła nie było wcale: w pojazdach użytkowych i luksusowych Wilson stosował sprzęgło hydrokinetyczne zwane Fluid Flywheel (ten wynalazek poznamy za moment), a w sportowych – sprzęgło cierne włączane odśrodkowo (podobnie jak w Sturtevancie, ale znacznie bardziej niezawodnie). Całość dużo kosztowała i ważyła, lecz uchodziła za wytrzymałą i bezawaryjną – w nadzwyczaj intensywnie eksploatowanych autobusach londyńskich patent działał bezawaryjnie latami.

Joystick przekładni Wilsona był umieszczany pod charakterystyczną pokrywą z opisem poszczególnych pozycji (tutaj – w Talbocie z 1933r.). Szeroko reklamowano możliwość zmiany biegu jednym palcem, bez odrywania ręki od kierownicy.

8513990484_d99393e23f_bFoto: homer—-simpson, Licencja CC

Ulepszoną odmianę przekładni Wilsona produkowała firma De Normanville – różnicą było tam hydrauliczne sterowanie hamulcami taśmowymi, eliminujące mechaniczny układ zmiany biegów z dodatkowym pedałem.

Z kolei francuski Cotal oferował chyba najlepsze rozwiązanie: taśmy zaciskały tam dwa sprzęgła elektromagnetyczne. Osobny pedał zmiany biegów nie był wcale potrzebny – wystarczała dźwigienka pod kierownicą, której ruch natychmiast przełączał bieg.

Skrzyń Cotal używały oczywiście marki francuskie (poza Talbotem-Lago, bo jego właściciel, Anthony Lago, był równocześnie dyrektorem technicznym firmy Self-Changing Gears Wilsona). Po wojnie podobne sprzęgło elektromagnetyczne, połączone ze zwykłą, ręczną przekładnią, produkował Cotal dla Renault, które wkładało je do modeli Dauphine i Caravelle. Przekładnie Cotal były też używane w kolejnictwie.

Skrzynie Cotal miały inną, bardzo charakterystyczną dźwigienkę: pracowała ona w normalnym układzie H, jak skrzynia ręczna (na zdjęciu – Delahaye 135 z 1947r.)

1947_Delahaye_135_MS_-_green_-_intFoto: Rex Gray, Licencja CC

 

By zrozumieć, co działo się później, musimy zaznajomić się z wynalazkiem SPRZĘGŁA HYDROKINETYCZNEGO oraz jego rozwinięcia – PRZEKŁADNI HYDROKINETYCZNEJ, zwanej też potocznie PRZETWORNIKIEM lub KONWERTEREM MOMENTU OBROTOWEGO (to kalka z angielskiego torque converter, względnie niemieckiego Drehmomentwandler).

Oba mechanizmy wynalazł na początku XX stulecia Niemiec, Hermann Föttinger (absolwent Politechniki Gdańskiej). Zajmował się on głównie napędem jednostek pływających, a licencję na zastosowanie swych dzieł w innych dziedzinach sprzedał Anglikowi, Haroldowi Sinclairowi, i jego firmie Fluidrive Engineering Co Ltd (dziś – część Voith AG). Zasada działania obu mechanizmów polega na przekazywaniu siły z elementu napędzającego na napędzany nie za pośrednictwem tarcia, a cieczy (oleju).

Zaczniemy od prostszego sprzęgła hydrokinetycznego. Oba jego główne elementy, napędzający i napędzany, są umieszczonej współosiowo w jednej, toroidalnej obudowie i mają formę wirników z łopatkami. Element aktywny (zwany pompą), napędzany bezpośrednio od silnika, nadaje ruch cieczy wypełniającej obudowę, kierując ją w stronę elementu biernego (zwanego turbiną). Różnica prędkości obrotowych pompy i turbiny generuje moment obrotowy na tej drugiej, przyspieszając jej obroty.

Ponieważ olej nie stanowi sztywnego połączenia, możemy zatrzymać auto za pomocą hamulca – w takiej sytuacji ruch turbiny ustaje, ale pompa kręci się nadal, nie unieruchamiając silnika. Olej grzeje się wtedy z uwagi na występujące tarcie, ale ciepło z łatwością odprowadza odpowiednio zwymiarowana chłodnica, w którą układ jest wyposażony. Po puszczeniu hamulca turbina łagodnie rusza.

Najlepiej pokazuje to poniższa animacja:

Sprawność sprzęgła hydrokinetycznego nie jest niestety najlepsza. Łatwo sobie wyobrazić, że występuje tu poślizg (nieunikniony ze względu na tarcie i zawirowania oleju) rozpraszający części energii w postaci ciepła. Co gorsza, olej powracający do pompy uderza w jej łopatki po „niewłaściwej” stronie, spowalniając jej ruch. By częściowo zaradzić temu zjawisku, Föttinger opracował bardziej zaawansowany mechanizm, zwany przekładnią hydrokinetyczną (konwerterem momentu obrotowego).

Modyfikacja polegała tutaj na dodaniu trzeciego elementu zwanego kierownicą (ang. stator). Jest to rodzaj wirnika, podobnego do pompy i turbiny, lecz o charakterystycznie zakrzywionych łopatkach. Kierownica jest umieszczona pomiędzy pompą a turbiną i połączona z obudową za pomocą sprzęgła jednokierunkowego (wolnego koła). To ostatnie sprawia, że może się ona kręcić jedynie w tym samym kierunku, co dwa wirniki główne – w ten sposób olej powracający z turbiny po oddaniu jej części swojej energii nie trafia na pompę, a na kierownicę, której odpowiednio ukształtowane łopatki odwracają kierunek ruchu. Dzięki temu olej „atakuje” pompę zgodnie z jej kierunkiem ruchu.

To jednak nie wszystko: ponieważ kierownica nie może się kręcić w stronę przeciwną niż turbina, uderzający w nią olej generuje dodatkową siłę zgodną z kierunkiem ruchu całości. W ten sposób przekładnia hydrokinetyczna może pomnażać moment obrotowy  silnika – ten efekt jest najsilniejszy w czasie ruszania (moment jest wtedy mniej więcej podwojony) i słabnie w miarę wyrównywania obrotów na wejściu i wyjściu (bo coraz większa część oleju opływa łopatki kierownicy z ich nieroboczej strony). Gdy turbina osiąga około 85% prędkości obrotowej pompy, efekt zanika i konwerter zaczyna działać jak sprzęgło hydrokinetyczne. Popatrzcie sami:

 

Przekładnia hydrokinetyczna została wykorzystana w pierwszej poważnej próbie całkowitego wyeliminowania ręcznej zmiany biegów, jaką w latach lat 20-tych podjął niejaki Dimitri Sensaud de Lavaud – z urodzenia Hiszpan, z pochodzenia Francuz, a z wyboru – Brazylijczyk. Chodziło o mechanizm przenoszący napęd z silnika na koła samochodu przy pomocy samego przetwornika momentu obrotowego, bez żadnych dodatkowych przekładni. Konstruktor wykorzystał tu zjawisko pomnażania momentu obrotowego, które, jak mniemał, mogłoby wystarczyć do zapewnienia odpowiedniej siły napędowej przy ruszaniu i na podjazdach. Jedynie bieg wsteczny oraz całkowite rozłączanie napędu (luz) były realizowane przez dodatkowy zestaw kół planetarnych zamontowany na wale napędowym i sterowany elektromagnesem (wziętym zresztą wprost ze skrzyni Cotal).

Wynalazek Sensaud de Lavaud był banalnie prosty w obsłudze: nie było pedału sprzęgła ani żadnej zmiany biegów, a tylko gaz, hamulec i przycisk elektromagnesu zmieniającego kierunek jazdy przód/tył. Auto jeździło jak elektryczne, z jedyną różnicą w postaci pełzania po puszczeniu hamulca na postoju. Sama zasada działania konwertera automatycznie dostosowywała siłę napędową do potrzeb, bo przy mocniejszym wciśnięciu gazu (ruszanie, gwałtowne przyspieszanie) albo zwiększonym oporze ruchu (stromy podjazd, przeszkoda terenowa) wzrastała różnica obrotów pompy i turbiny, co wzmacniało efekt pomnażania momentu obrotowego. Proste?

No cóż, gdyby to było proste, to zapewne szybko by się rozpowszechniło. Tak się jednak nie stało, gdyż po pierwsze, mechanizm nie był do końca niezawodny, a po drugie, sam efekt pomnażania momentu obrotowego okazał się mimo wszystko niewystarczający dla większości silników: maksymalny mnożnik wynosi w konwerterze około 2:1, podczas gdy w większości skrzyń ręcznych występuje przynajmniej 3,5-krotna (a czasem sporo większa) rozpiętość przełożeń. Wyszło to na jaw podczas pierwszych testów Citroëna Traction Avant, który pierwotnie miał dostać przekładnię Sensaud de Lavaud. Producent wycofał się jednak z tego pomysłu, bo ledwie 34-konny silnik niemałej limuzyny nie był w stanie zapewnić wystarczającej dynamiki bez zwykłej skrzyni mechanicznej (tak naprawdę, to nawet z nią było słabo, ale to już inna sprawa). Nie pomogło nawet dołożenie elektromagnetycznie włączanego „pierwszego biegu” na przekładni planetarnej – po prostu motor się nie wyrabiał i już. Bardziej obiecujące były próby z ośmiocylindrowym prototypem Traction Avant 22 CV, ale ten nie wszedł nigdy do produkcji (niestety, Citroën zawsze rezygnował z fajnych silników już na etapie prototypu).

Ostatecznie przekładnia Sensaud de Lavaud została zamontowana jedynie w unikatowym samochodzie zaprezentowanym w 1927r. przez samego jej konstruktora (pod jego nazwiskiem), oraz w superluksusowym aucie marki Bucciali, zbudowanym w tym samym okresie na Korsyce w kilku różniących się od siebie egzemplarzach (to swoją drogą ciekawy temat na osobny wpis).

1927 Sensaud de Lavaud sedan

sensaud1Foto: public domain

1927 Sensaud de Lavaud coupé

scan-6Foto: public domain

 

W okresie międzywojennym wiele firm europejskich (zwłaszcza angielskich) wzbogaciło zwykłe skrzynie ręczne o samoczynnie włączany nadbieg: po puszczeniu nogi z gazu na najwyższym biegu aktywował się elektromagnes załączający dodatkową przekładnię planetarną na wale napędowym. To rozwiązanie było popularne w Epoce Chromu, a niektóre marki – np. Volvo – stosowały go jeszcze w latach 80-tych, chociaż po wojnie automatyczny włącznik zastępowano najczęściej przyciskiem na gałce dźwigni zmiany biegów.

Z kolei w USA w latach 30-tych kilka firm wprowadziło na rynek podciśnieniowe wspomaganie zmiany biegów, działające podobnie jak w układzie hamulcowym: serwo wykonywało większość pracy za kierowcę, który musiał tylko przesunąć dźwignię jednym palcem. Nash zaoferował ten patent w roku 1936-tym, Chevrolet – w 1939-tym, Studebaker – w 1940-tym (w tym ostatnim wypadku system ułatwiał też ruszanie pod górę). Z kolei Hudson reklamował system Drive-Master opracowany przez firmę Bendix: było to automatyczne sprzęgło połączone ze wspomaganiem zmiany biegów. Opcjonalnie można było jeszcze domówić samoczynny nadbieg i wtedy całość zwała się Super-Matic.

Pierwszą w pełni automatyczną skrzynię biegów, przypominającą już dzisiejsze rozwiązania, oparte na przekładni planetarnej i konwerterze momentu obrotowego, zaprezentowało General Motors. Mechanizm nazwano Hydra-Matic i wprowadzono na rynek w Oldsmobile’ach na jesieni 1939r. (czyli w roczniku ’40). Hydra-Matic opiszę już kolejnym razem, a dzisiaj opowiem jeszcze o kilku SKRZYNIACH PÓŁAUTOMATYCZNYCH, które pojawiły się nieco wcześniej i w pewien sposób przygotowały drogę pełnej automatyce. Wyjaśnienia nie zajmą dużo miejsca, bo najważniejsze części składowe tych konstrukcji zdążyliśmy już dobrze poznać.

I tak Chrysler oferował hydrokinetyczne sprzęgło zwane Fluid Drive, połączone albo ze zwykłym, czterobiegowym manualem, albo z czterostopniową przekładnią półautomatyczną. W pierwszym przypadku zmiana biegów następowała normalnie, z użyciem pedału sprzęgła, ale zatrzymywać i ruszać dało się bez dotykania go, jak w dzisiejszym automacie (w dodatku na dowolnym biegu, chociaż ruszanie z wyższych było oczywiście ślamazarne). Było to znaczące, a stosunkowo tanie ułatwienie w ruchu miejskim – bo trzeba pamiętać, że ruch w międzywojennych metropoliach amerykańskich był już ogromny (w 1939r. w skali kraju na 1.000 mieszkańców przypadało 200 aut – przy ówczesnej dzietności można spokojnie przyjąć, że samochód posiadało prawie każde gospodarstwo domowe).

Przekładnia półautomatyczna miała trzy zakresy pracy: Lo (biegi 1-2), Hi (3-4) i R (wsteczny). Do ich przełączania potrzebne było naciśnięcie sprzęgła, ale w obrębie każdego z nich biegi zmieniał automatycznie mechanizm podciśnieniowy (we wczesnych egzemplarzach) lub hydrauliczny (w późniejszych). Zmiany w górę następowały po puszczeniu pedału gazu przy prędkości przekraczającej graniczną (15 i 25 mph), w dół – po zejściu poniżej niej. Istniała nawet funkcja kickdown redukująca bieg po wciśnięciu gazu do oporu, ale oczywiście tylko w ramach jednego trybu (z 4 na 3 lub z 2 na 1). Kickdown był aktywowany elektrycznie, przyciskiem umieszczonym w podłodze pod pedałem gazu. Dodatkową ciekawostką było również elektryczne, chwilowe odcinanie zapłonu i wypływu paliwa z gaźnika w momencie zmiany biegu (dla złagodzenia jej przebiegu). Jeśli kierowcy nie zależało na dynamice, mógł używać wyłącznie trybu Hi jako w pełni automatycznej przekładni. System był bardzo niezawodny i sporo tańszy od GM-owego Hydra-matica, co przyczyniło się do popularności Dodge’y i DeSoto wśród taksówkarzy we wczesnych latach powojennych.

Fluid Drive ze skrzynią ręczną był dostępny w cenniku Chryslera od roku 1939, w DeSoto – od 1940, a w Dodge’ach – od 1941. Półautomat pojawił się w 1941r. w Chryslerach i w 1949-tym w pozostałych dwóch markach (cywilna produkcja samochodów stanęła w lutym 1942). Rozwiązanie stosowano do 1953r. Przez ten czas używano wielu nazw handlowych: Vacamatic, Prestomatic, Fluidmatic (Chrysler), Simplimatic, Tip-Toe Hydraulic Shift (DeSoto) i Gyromatic (Dodge).

Koncern Forda był zdecydowanie bardziej opieszały, a do tego nieudolny. Swój pomysł na częściowe zwolnienie kierowcy z machania wajchą przedstawił dopiero w Mercury’m i Lincolnie w roczniku ’42 – kilka miesięcy przed wojenną przerwą w produkcji. Patent zwał się Liquamatic i oferował trzy przełożenia. Pedał sprzęgła był potrzebny tylko do włączenia jedynki (oznaczonej jako Low) oraz wstecznego. Na dwójce (pozycja 2) działało już sprzęgło hydrauliczne, umożliwiające zatrzymywanie bez naciskania pedału (ruszanie pod stromą górę z dwójki było utrudnione, ale na płaskim – bezproblemowe). Wreszcie w pozycji High zmiany pomiędzy biegami 2-3 następowały samoczynnie, zawsze przy prędkości ok. 35 mph. Niestety, z powodu problemów technicznych wszystkie egzemplarze zostały bardzo szybko przezbrojone przez dealerów na zwykłe skrzynie ręczne. Przy okazji usuwano z deski rozdzielczej emblemat Liquamatic będący jedynym zewnętrznym wyróżnikiem tej opcji, więc dzisiaj nie ma możliwości sprawdzenia, czy dany egzemplarz wyjechał z fabryki z przekładnią manualną czy z półautomatem.

Przyczyny porażki nie są dobrze opisane – Henry Ford ze swoją specyficzną osobowością nie miał zwyczaju dokumentować klęsk. Gdzieniegdzie można poczytać o trudnościach z regulacją mechanizmu i niemożności wprowadzenia poprawek do konstrukcji z powodu… powołania do wojska inżynierów, którzy nad nią pracowali. Dziś nie jest znany ani jeden egzemplarz przekładni Liquamatic, nawet niesprawnej, więc trudno powiedzieć na jej temat cokolwiek pewnego. Po wojnie Lincoln oferował jedynie trzybiegowy manual, co było ogromną wadą na tle konkurencji – nadrobiono to dopiero w sezonie ’49 kupując… przekładnie Hydra-Matic od General Motors. Własny automat pokazał Ford dopiero w 1955r.

Wreszcie samo GM, które na dwa lata przed wprowadzeniem przełomowej przekładni Hydra-Matic wypuściło półautomatyczną skrzynię AST (Automatic Safety Transmission), jako opcję w marce Oldsmobile. Reklamowano ją jako bezpieczną, bo nie odciągała uwagi kierowcy od drogi. Pedał sprzęgła służył tu tylko do ruszania i zatrzymywania. Istniały trzy pozycje dźwigni: Reverse (wsteczny, używany też jako tryb postojowy), Low (automatyczne przełączanie 1-2) oraz High (automatyczne przełączanie 3-4). Wyboru dokonywało się małą dźwigienką przy kolumnie kierownicy, jak w skrzyniach preselekcyjnych. Zmiany następowały przy stałych szybkościach, ale nie była to duża wada przy stosowanych w tych autach, mocnych ośmiocylindrówkach i spokojnym, amerykańskim stylu jazdy. Na przekładnię AST zdecydowało się 28 tys. nabywców, którzy dopłacali po 80$ (Hydra-Matic kosztował w 1940r. promocyjne 50$, potem – 100). Co do niezawodności AST źródła podają sprzeczne informacje, ale ja sądzę, że gdyby było źle, to rozwiązanie nie utrzymałoby się na rynku przez dwa lata i nie osiągnęłoby 45-procentowego udziału w sprzedaży Oldsmobile’a. Zresztą jego następca, oparty na podobnej technice Hydra-Matic, miał doskonałą opinię od samego początku.

Foto tytułowe: materiał reklamowy firmy Armstrong-Siddeley

Share Button
Tagi:
25 comments on “JUŻ STAROŻYTNI RZYMIANIE: WAJCHA DO LAMUSA!!
  1. benny_pl napisał(a):

    bardzo przyjemnie sie czytalo, choc niebardzo wiem jak ta kierownica mnozy ten moment? ukierunkowujac jedynie strumien oleju? bo nie dojzalem tam zadnej przekladni do niej ktora by kosztem predkosci obrotowej dodawala mocy, a samo sprzeglo hydrokinetyczne najfajniej jest przedstawione tutaj: https://www.youtube.com/watch?v=xm8EHTTNPEg 🙂

    • SzK napisał(a):

      Benny, pomnażanie momentu następuje jedynie wtedy, kiedy silnik kręci się szybciej niż koła.

      W zwykłym sprzęgle hydrokinetycznym olej w takiej sytuacji mocno się „bełta” i grzeje, więc energia jest marnowana. Kierownica zmienia kierunek przepływu oleju (co eliminuje hamowanie pompy), ale też używa tej nadmiarowej, nieprzejętej przez turbinę energii na ruch. W ten sposób uzyskujesz rodzaj przełożenia – bo silnik kręci się szybciej niż koła, a różnica energii nie ogrzewa oleju, tylko również napędza auto.

      Kiedy przestajesz przyspieszać (obroty na wejściu i wyjściu wyrównuja się) to efekt znika i żadnego pomnażania już nie ma.

      • benny_pl napisał(a):

        tak myslalem… to raczej predzej trzeba nazwac minimalizacja strat anizeli mnozeniem momentu

      • SzK napisał(a):

        No nie do końca, bo jednak masz niższe przełożenie niż wynikałoby to z ilości zębów w przekładni. Cały czas mówimy o poślizgu, czyli sytuacji, kiedy obroty na wejściu sa wyższe niż na wyjściu: w sprzęgle hydrokinetycznym (albo slizgajacym się ciernym) różnica idzie w powietrze, a przy konwerterze – jest wykorzystywana do napędzania auta.

        Nie wiem, czy w Kadetcie masz obrotomierz – jeśli nie, to posłuchaj uważnie silnika: po mocnym dodaniu gazu obroty podnosza się natychmiast, tak jakbyś zredukował bieg (chociaż nic takiego nie ma miejsca). Poślizg na konwerterze działa jak niższe przełożenie, czyli pomnaża moment obrotowy.

      • benny_pl napisał(a):

        no to ciekawe rozwiazanie, przy mocniejszym dodaniu gazu oczywiscie obroty ida szybko w gore, ale puki automat nie zderukuje biegu to efekt w postaci przyspieszania jest niewielki (na trojce czyli najwyzszym biegu, dopiero po chwili jak zredukuje na dwojke to idzie), jak sie chce przyspieszac powoli to stosunkowo niewiele gazu trzeba dawac i wtedy biegu nie redukuje i sobie powoli przyspiesza

  2. Yossarian napisał(a):

    Dobry wpis. I dziękuję za reklamę! A ja już mam materiał na kolejny wpis o dziwnym sposobie przeniesienia napędu :).

  3. hurgot sztancy napisał(a):

    akrylowa kierownica w Delahaye – mniam…

    • SzK napisał(a):

      To typowe w epoce tuż po wojnie. Kojarzysz niebieskie Delahaye 175S od Saoutchika (zwane czasem „narwalem”)…? Ono miało pełno tego przezroczystego tworzywa we wnętrzu.

      • hurgot sztancy napisał(a):

        aha- tylko, że w tamtym biało-niebieskim wnętrzu tak się to nie rzucało w oczy, choć na pewno dodawało lekkości

      • truten23 napisał(a):

        I te akrylowe klawisze na konsoli. Ale by to wszystko kosmicznie wyglądało po podświetleniu 😉

  4. Jerzy napisał(a):

    Kolejny świetny artykuł, niestety opisy działania mechaniki przekraczają zdolność mojej percepcji w przerwie pracy 🙂

  5. Leniwiec Gniewomir napisał(a):

    Taka mała ciekawostka – skrzynię Cotal miały prototypy Lux-Sporta.

    • SzK napisał(a):

      No oczywiście!! Nie przyszło mi to do głowy… Dzięki wielkie za uzupełnienie!!

  6. SMKA napisał(a):

    To ja też dodam ciekawostkę. Chyba jednymi z pierwszych pojazdów które miały masowo montowane automatyczne skrzynie biegów były amerykańskie czołgi lekkie M5 Stuart z okresu IIwś. Miały dwa silniki V8 Cadillaca, więc w sumie to nic dziwnego że i otrzymały „automat” od GM

  7. Ernesto napisał(a):

    Jak zwykle jestem pod wrażeniem ilości informacji zgromadzonych w jednym artykule.
    Nie jest dla mnie jednak jasne to mnożenie momentu. Wygląda to tak jakby miały być jedynie minimalizowane straty. Hipoteza: jeśli ten mnożnik wynosiłby dwókrotność momentu dostępnego na wejściu (choć to bardziej suma niż mnożenie) to znaczyłoby, że po drodze nie pojawiły się żadne straty w energii próbującej napędzić wirnik napędzany (a przeciez wtedy są największe), a dochodzą jeszcze straty związane z powrotem cieczy (jak sądzę wtedy też najbardziej jest obciążone sprzęgło jednokierunkowe). No i efekt na postoju byłby taki, że dajmy na to energia 2Nm byłaby zwiększana do 4Nm i ta energia ponownie uderzałaby w koło do napędzenia i wracała sumując sie z wyjściową czyli razem 8Nm. Jednym słowem jeśli to nie jest minimalizacja strat, a faktyczny wzrost mocy i jest on największy przy największym obciążeniu to podczas postoju mamy coś na kształt ciągu geometrycznego i perpetum mobile w jednym:-)

    • SzK napisał(a):

      To nie jest perpetuum mobile, tylko zwykła przekładnia (konwerter fachowo nazywa się nawet przekładnią hydrokinetyczną). Silnik kręci się szybciej niż wynika to z przełożenia przekładni planetarnej, a konwerter tylko „wychwytuje” te straty zamiast pozwalać się energii rozproszyć.

      W sieci jest dużo artykułów o konwerterze momentu obrotowego i dużo animacji na ten temat. Być może gdzieś indziej jest to lepiej wytłumaczone (bo ja nie jestem inżynierem i objaśniam na chłopski rozum), więc zachęcam do szukania.

    • ndv napisał(a):

      Z przekładnią hydrokinetyczną jest tak, że budowa jest prosta, ale ciężko zrozumieć działanie.
      Moment na turbinie jest tym większy im z większą prędkością cząsteczki cieczy uderzają w łopatki. Ciecz ma składnik prędkości prostopadły do łopatek i przy wystąpieniu poślizgu również krąży pod wpływem siły odśrodkowej – na zewnątrz w pompie i do środka w turbinie równolegle do łopatek. Kierownica zmienia kierunek tego ruchu tak, że zwiększa sie szybkość prostopadła do łopatek. Z wyrównywaniem się prędkości turbiny i pompy cyrkulacja wywołana siłą odśrodkową jest coraz mniejsza i wzmocnienie momentu mniejsze.

      Mam nadzieję, że w miarę strawnie, sam miałem „drobne” problemy, żeby to rozgryźć mimo, że mechanika to moja pasja i praca.

  8. Ernesto napisał(a):

    Wiem, że są ale ja czytam tylko automobilownię i dlatego tutaj postawiłem taką hipotezę:-)

  9. ndv napisał(a):

    Jeszcze taka ciekawostka: ZF oferuje swój ośmiobiegowy automat również w wersji ze sprzęgłem ciernym w miejsce przekładni hydrokinetycznej, nie wiem czy jest rozłączane podczas zmiany biegów, w sumie hamulce i sprzęgła w szeregach planetarnych umożliwiają płynne ruszanie i zmianę biegów bez sprzęgła przed przekładnią (jak w Modelu T).
    Allison zaś oferuje do ciężarówek 10 biegową skrzynię, składającą się z 5 biegowej skrzyni „dwusprzęgłowej”, planetarnej przekładni odpowiadającej za zakres (czyli biegi 1-5 lub 6-10) i przekładni hydrokinetycznej ułatwiającej ruszanie z dużym ładunkiem (nie wiem czy sterowanie pozwala jej pracować na wyższych biegach – Allison twierdzi, że „lock-up” łapie już przy 4 mph.

    • SzK napisał(a):

      No to naprawdę interesujace, zwłaszcza ten ZF – rozumiem, że przy ruszaniu trzeba go rozlaczać, ale to pewnie załatwia hydraulika.

      Ja też się nie orientuję, czy do zmiany biegów potrzebne jest rozłaczenie sprzęgła, ale na mój rozum – niekoniecznie, bo żadne elementy nie musza nagle zmienić prędkości obrotowej. W Modelu T nie było ciernego sprzęgła, bo jego rolę odgrywała sam przekładnia planetarna: przy puszczonych pedałach pierwszego i wstecznego biegu siła nie była przekazywana, a bieg bezpośredni załaczało się dźwignia, która też rozpinała główny wał przekładni.

      A lock-up w dzisiejszych przekładniach trzyma prawie cały czas, poza momentami zmian biegów i zatrzymywania. Nie jest to zbyt przyjemne przy ruszaniu, bo wrażnie jest takie, jakby występował delikatny poślizg sprzęgła (sekundę-dwie po ruszeniu znika poślizg konwertera, co objawia się skokowym spadkiem obrotów silnika, niedużym, ale wyczuwalnym i trochę kontrastujacym z ogólnie płynna praca automatu).

    • truten23 napisał(a):

      Ndv, w tej przekładni ZF z tego co gdzieś czytałem, głównym sprzęgłem jest sprzęgło wielopłytkowe mokre… Ciekawa koncepcja.
      Taka hybryda przekładni zautomatyzowanej-z klasycznym automatem…

      • ndv napisał(a):

        Zależy od punktu widzenia. ZF 8HP ma taki układ, że przy zmianie biegów jednocześnie swój stan zmieniają najwyżej 2 sprzęgła/hamulce (a i wtedy jedno się załącza a drugie odłącza) więc biegi mogą się zmieniać bardzo szybko praktycznie bez przerwy w przepływie mocy (przy zmianie oba sprzęgła pracują równocześnie z poślizgiem) – jak w klasycznym automacie. Sprzęgło na początku umożliwia załączenie sprzęgieł i hamulców na postoju i potem za pomocą tylko jednego elementu można ruszyć „pełnym ogniem”. Później nie musi się w ogóle rozłączać (hydrokinetyk w końcu też się nie rozłącza)
        Z kolei 9 biegowy ZF 9AT ma również sprzęgła zębate jak w tradycyjnym manualu i tam kiedy są one przełączne jest dłuższa przerwa w przepływie mocy – ta sama wada jak w „skrzyniach zautomatyzowanych”, zwłaszcza jeśli sterowanie się pogubi i nie wie który bieg włączyć.

        PS: ciekawy temat to skrzynie w traktorach, 40 biegów w każdą stronę i przełączanie pod obciążeniem 🙂 albo układy hydrostatyczne.

  10. truten23 napisał(a):

    Raby Boskie Szczepanie! Z jakich otchłani sieci wyławiasz Ty te auta pokroju „Sensaud de Lavaud sedan”? 😀

    • SzK napisał(a):

      Grunt, to wiedzieć czego szukać. W Internecie można znaleźć wszystko – jeśli tylko wiesz, czego chcesz.

1 Pingi/Trackbacki dla "JUŻ STAROŻYTNI RZYMIANIE: WAJCHA DO LAMUSA!!"
  1. […] dwóch poprzednich częściach historii skrzyń biegów (LINK1, LINK2) poznaliśmy drogę, jaką technika przeszła pomiędzy początkami motoryzacji a późnymi latami […]