Automatinė pavarų dėžė šiandien laikoma savaime suprantamu sprendimu, tačiau jos ištakos yra gerokai senesnės nei dauguma įsivaizduoja. Pirmieji bandymai sukurti transmisiją, kuri pati parinktų pavarą, prasidėjo dar XIX a. pabaigoje, o iki modernių automatų, kokius pažįstame dabar, prireikė kelių skirtingų techninių krypčių, bandymų ir aklaviečių.
Ankstyviausi bandymai sukurti automatą
Vienais ankstyviausių šios idėjos autoriais dažnai laikomi Louis-Rene Panhard ir Emile Levassor. Jie 1894 m. ruošėsi pademonstruoti savo automatinės pavarų dėžės koncepciją, tačiau demonstracijos metu mechanizmas sugedo ir planuotas praktinis pristatymas virto teoriniu aiškinimu.
Vis dėlto ryškesnį, apčiuopiamesnį žingsnį 1904 m. padarė broliai Sturtevant, dirbę pramoninių įrenginių srityje ir patentavę įvairius mechanizmus, tarp jų – automatinę transmisiją. Jų sprendimas buvo labai primityvus pagal šių dienų standartus: iš pradžių jis turėjo tik dvi pavaras, o veikimo principas skyrėsi nuo vėliau išpopuliarėjusių automatinėms dėžėms būdingų konstrukcijų.
Kaip veikė Sturtevant automatinė pavarų dėžė
Sturtevant sukurto automato pagrindas buvo dvi sankabos ir spyruoklėmis apkrauti svareliai. Varikliui sukantis, išcentrinė jėga stumdė svarelius į išorę, o tai skirtinguose sūkių diapazonuose aktyvuodavo atitinkamą sankabą.
- Esant laisvai eigai, nė viena sankaba neperduodavo galios į priekines pavaras, todėl sistema iš esmės būdavo neutralioje padėtyje.
- Vėlesnėse versijose broliai sukūrė vieną svarelių komplektą, bendrą abiem sankaboms, ir pridėjo trečią pavarą.
- Taip pat buvo vystomas sprendimas, kuris, tikėtina, leido sujungti kelias transmisijas nuosekliai ir gauti keturias arba šešias priekines pavaras.
Pirmieji automobiliai su automatine transmisija
1904 m. buvo galima įsigyti „Sturtevant Automatic Automobile“ – automobilį su maždaug 2,74 m ratų baze (vietoje 108 colių) ir apie 5,15 l darbinio tūrio H-4 tipo varikliu (vietoje 314,2 kub. colių), išvystančiu maždaug 30 AG.
1906 m. gamintojas pasiūlė dar įspūdingesnę komplektaciją tiems, kam reikėjo dar daugiau galios ir didesnio darbinio tūrio: apie 7,79 l eilinį keturių cilindrų variklį (vietoje 475,2 kub. colių), pasiekiantį maždaug 50 AG.
Kodėl ankstyvas sprendimas neprigijo
Nors Sturtevant broliai buvo gerokai pralenkę laiką, jų automatinių transmisijų istorija dažniausiai nustelbiama vėlesnių sprendimų. Tam yra dvi pagrindinės priežastys.
- Konstrukcijos patikimumas: buvo fiksuojami atvejai, kai išcentriniai svareliai galėdavo suirti ar „išskristi“, o tai automobiliui yra rimtas trūkumas.
- Kaina: pigiausi jų automobiliai kainavo apie 3 500 JAV dolerių, tai atitinka maždaug 3 220 eurų, o kai kurie modeliai kainavo beveik dvigubai daugiau.
Nors „Sturtevant“ įmonė egzistuoja iki šiol, automobilių gamybos ji atsisakė iki 1907 m. pabaigos.
Pavarų perjungimo logika: kuo skyrėsi vėlesni sprendimai
Vienas didžiausių ankstyvųjų automatų trūkumų buvo ne tik mechanikos patikimumas, bet ir pati perjungimo strategija. Sturtevant sistema pavaras rinkosi pagal variklio sūkius, o ne pagal akceleratoriaus padėtį ar realią apkrovą. Tai reiškė, kad pavaros persijungdavo esant nustatytiems sūkiams, nepriklausomai nuo to, ar automobilis važiuoja lengvai, ar dirba sunkesnėmis sąlygomis, nebent svareliai būtų reguliuojami rankiniu būdu.
Dėl to dažniau akcentuojamas Alfredo Hornerio Munro darbas: 1921 m. jis sukūrė pneumatinę keturių pavarų automatinę transmisiją, o 1923 m. ją užpatentavo. Ši kryptis vėliau tapo svarbiu atspirties tašku transmisijoms, kurios pavaros perjungimo momentą sieja su akceleratoriaus padėtimi, o ne vien su sūkiais.
Modernios automatinės dėžės formavimasis
Vis dėlto pneumatinis galios perdavimas pasirodė nepraktiškas kaip ilgalaikis sprendimas. Tam išspręsti du inžinieriai – Fernando Lehly Lemos ir José Braz Araripe – vietoje oro slėgio panaudojo hidraulinį skystį. 1932 m. GM įsigijo jų prototipą, o 1940 m. pristatė skysčio mova paremtą „Hydra-Matic“ automatinę pavarų dėžę.
Pereinamas etapas: pusiau automatinės transmisijos
Dar iki „Hydra-Matic“ pasirodymo rinkoje vairuotojai buvo „pratinami“ prie idėjos, kad automobilis gali dalį darbo atlikti pats. Tam pasitarnavo dvi pusiau automatinės transmisijos, kurios sumažino vairuotojo įsitraukimą, bet jo visiškai nepanaikino.
- 1933 m. REO Motor Company pristatė „Self-Shifter“: pradedant važiuoti vairuotojui dar reikėdavo naudoti sankabą, tačiau vėlesnį pavarų perjungimą sistema atlikdavo pati.
- Vėliau atsirado „Oldsmobile Automatic Safety Transmission“: veikimo logika buvo artima „Hydra-Matic“, tačiau vietoje skysčio movos naudota sankaba, o darbo principas iš esmės atitiko REO sprendimą.
Pirmasis plačiai pripažintas automatas ir jo įtaka
1939 m. spalį „Hydra-Matic“ jau buvo ruošiama 1940 modelių metų automobiliams „Oldsmobile“, o „Cadillac“ ją pradėjo siūlyti 1941 m. Taip automatinė pavarų dėžė tapo realia alternatyva mechanikai ir pradėjo sparčiai keisti vairavimo įpročius, nes vairuotojui nebereikėjo nuolat spręsti, kada ir kurią pavarą pasirinkti.
Ši transmisija buvo pritaikyta ir karinei technikai – ji naudota M5 „Stuart“ bei M24 „Chaffee“ tankuose Antrojo pasaulinio karo laikotarpiu. Tai parodo, kad „Hydra-Matic“ buvo vertinama ne tik kaip komforto įranga, bet ir kaip techniškai pajėgus sprendimas, tinkamas sudėtingoms eksploatavimo sąlygoms.
