Kes leiutas automaatkäigukasti

Automaatkäigukasti loomise idee tekkis peaaegu samaaegselt manuaalkäigukastiga varustatud auto tulekuga. Samal ajal hakkasid üksuse kallal töötama autotootjad, leiutajad ja entusiastid erinevatest riikidest.

Selle tulemusena hakkasid juba 20. sajandi alguses ilmuma prototüübid, mille käigukast sarnanes kaasaegse automaatse masinaga. Selles artiklis räägime sellest, kuidas esimene automaatkäigukast loodi ja millal see ilmus, tutvume automaatkäigukasti ajalooga ning vastame ka küsimusele, kes automaatkäigukasti leiutas. 

Artikli sisu

• Kes leiutas automaatkäigukasti ja millal ilmus esimene automaatkäigukast
• Automaatkäigukasti loomise ajalugu
• Automaatkäigukasti edasiarendus: hüdromehaanilise automaatkäigukasti areng

Kes leiutas automaatkäigukasti ja millal ilmus esimene automaatkäigukast

Teatavasti on käigukast sisepõlemismootori järel tähtsuselt teine ​​seade. Samal ajal on automaatkäigukasti välimus muutunud tõeliseks läbimurdeks, kuna tänu sellisele käigukastile suureneb oluliselt mitte ainult mugavus, vaid ka ohutus sõidu ajal. 

Tänapäeval on mitut tüüpi "automaate": hüdromehaaniline käigukast, variaator, ühe või kahe siduriga robot. Märgime kohe, et esimeste automaatkäigukastide puhul räägime antud juhul hüdromehaanilisest planetaarkäigukastist.

Selline käigukast on süsteem, mis koosneb pöördemomendi muundurist (GDT) ja planetaarkäigukastist. Planeediülekande põhimõtted ja alused olid teada juba keskajal ning pöördemomendi muunduri lõi 20. sajandi alguses sakslane Hermann Fettinger.

Esimesena ühendas kasti ja gaasiturbiinmootori Ameerika leiutaja Azatur Sarafyan, rohkem tuntud kui Oscar Banker. Just tema patenteeris 1935. aastal automaatkäigukasti, kuigi patendi saamiseks rohkem kui 7 aastaks kaitses ta oma õigust võitluses suurte autotootjatega.

Sarafyan sündis 1895. aastal. Tema perekond sattus USA-sse Ottomani impeeriumis toimunud kurikuulsa Armeenia genotsiidi tagajärjel. Pärast Chicagos elama asumist muutis Asatur Sarafyan oma nime Oscar Bankeriks.

Andekas leiutaja lõi erinevaid kasulikke seadmeid, mille hulgas on tänapäeval mitmeid asendamatuid lahendusi (näiteks määrdepüstol), kuid tema peamiseks saavutuseks on esimese hüdromehaanilise automaatkäigukasti leiutamine. Esimesena läks omakorda automaatkäigukastile üle General Motors (GM), kes varem oma mudelitele poolautomaatkasti paigaldas.

Automaatkäigukasti loomise ajalugu

Niisiis, kõige olulisem element, tänu millele sai võimalikuks täisväärtusliku automaatkäigukasti tekkimine, on pöördemomendi muundur.

Esialgu ilmus gaasiturbiinmootor laevaehitusse. Põhjus on selles, et 19. sajandi lõpupoole ilmusid aeglaste aurumasinate asemel võimsamad auruturbiinid. Sellised turbiinid ühendati otse propelleriga, mis tõi paratamatult kaasa hulga tehnilisi probleeme.

Lahenduseks oli G. Fettingeri leiutis, kes pakkus välja hüdromasina, kus hüdrodünaamilise jõuülekande tiivikud, pump, turbiin ja reaktor ühendati ühte korpusesse.

Selline pöördemomendi muundur patenteeriti 1902. aastal ja sellel oli palju eeliseid võrreldes teiste mehhanismide ja seadmetega, mis suutsid mootori pöördemomenti muundada.

GDT Fettinger minimeeris kasuliku energia kadu, seadme efektiivsus osutus kõrgeks. Praktikas tagas nimetatud hüdrodünaamiline trafo laevadel keskmiselt umbes 90% ja isegi rohkem efektiivsust.

Tuleme tagasi autode käigukastide juurde. 20. sajandi alguses (1904) tutvustasid leiutajad, vennad Startevent Bostonist, USA-st automaatkäigukasti varast versiooni.

See kahekäiguline käigukast oli tegelikult täiustatud manuaalkäigukast, kus käigud said olla automaatsed. Teisisõnu, see oli robotkasti prototüüp. Kuid neil aastatel osutus masstootmine mitmel põhjusel võimatuks ja projektist loobuti.

Järgmist automaatkäigukasti hakati paigaldama Fordile. Legendaarne Model-T oli varustatud planetaarkäigukastiga, mis sai edasiliikumiseks kaks kiirust, aga ka tagasikäigu. Käigukasti juhtimine viidi läbi pedaalide abil.

Siis oli General Motorsi mudelitel Reo kast. Sellist käigukasti võib pidada esimeseks manuaalkäigukastiks, kuna see oli automatiseeritud siduriga manuaal. Veidi hiljem hakati kasutama planetaarülekandesüsteemi, mis tõi veelgi kaasa täieõiguslike hüdromehaaniliste automaatsete masinate ilmumise hetke.

Planeediülekanne (planeedi käik) sobib kõige paremini automaatkäigukastidele. Nii ülekandearvu kui ka väljundvõlli pöörlemissuuna reguleerimiseks pidurdatakse planetaarülekande üksikuid osi. Sel juhul saab probleemi lahendamiseks kasutada suhteliselt väikeseid ja pidevaid jõupingutusi.

Teisisõnu räägime automaatkäigukasti täiturmehhanismidest (hõõrdumine, ribapidur). Ka neil aastatel ei olnud nende mehhanismide tõhusat juhtimist keeruline rakendada. Samuti ei olnud vaja automaatkäigukasti üksikute elementide kiirusi võrdsustada, kuna kõik planetaarülekande käigud on pidevas võrgus.

Kui võrrelda sellist skeemi katsetega automatiseerida mehaanilise kasti tööd, siis tol ajal oli see äärmiselt raske ülesanne. Peamine probleem seisnes selles, et neil aastatel puudusid tõhusad, kiired ja töökindlad servomehhanismid (servoajamid).

Samuti soovitame lugeda artiklit selle kohta, mis on automaatkäigukasti pöördemomendi muundur. Sellest artiklist saate teada automaatkäigukasti pöördemomendi muunduri seadme, tööpõhimõtete ja omaduste kohta.

Need mehhanismid on vajalikud käikude või sidurite liigutamiseks sisselülitamiseks. Servod peavad andma ka palju jõudu ja sõitu, eriti kui võrrelda siduriploki kokkusurumise või automaatkäigukasti rihmapiduri pingutamisega.

Kvalitatiivne lahendus leiti alles 20. sajandi keskpaigale lähemal ning robotmehaanika hakati masstootma alles viimase 10-15 aasta jooksul (näiteks AMT või DSG eelvalikukast).

Automaatkäigukasti edasiarendus: hüdromehaanilise automaatkäigukasti areng

Enne automaatkäigukasti juurde asumist tuleb mainida Wilsoni käigukasti. Juht valis käigu roolisamba lüliti abil ja kaasamine toimus eraldi pedaali vajutamisega.

Selline käigukast oli eelvaliku käigukasti prototüüp, kuna juht valis käigu eelnevalt, samal ajal kui see lülitati sisse alles pärast pedaali vajutamist, mis seisis manuaalkäigukasti siduripedaali asemel.

See otsus hõlbustas sõiduki juhtimise protsessi, käiguvahetused nõudsid minimaalselt aega võrreldes manuaalkäigukastidega, millel neil aastatel sünkroniseerijaid polnud. Samas seisneb Wilsoni kasti märkimisväärne roll selles, et tegemist on esimese režiimilülitiga käigukastiga, mis meenutab tänapäevaseid analooge (PRND režiimid).

Tuleme tagasi automaatkäigukasti juurde. Niisiis tutvustas General Motors 1940. aastal täisautomaatset hüdromehaanilist käigukasti Hydra-Matic. See käigukast paigaldati Cadillaci, Pontiaci jne mudelitele.

Selline jõuülekanne oli pöördemomendi muundur (vedeliku sidur) ja automaatse hüdraulika juhtimisega planetaarkäigukast. Juhtimine viidi ellu, võttes arvesse nii auto kiirust kui ka gaasipedaali asendit.

Hydra-Matic kast paigaldati nii GM mudelitele kui ka Bentleyle, Rolls-Royce’ile, Lincolnile jne. 50ndate alguses võtsid Mercedes-Benzi spetsialistid selle kasti aluseks ja töötasid välja oma analoogi, mis töötas sarnasel põhimõttel, kuid millel oli disaini osas mitmeid erinevusi.

60ndate keskpaigale jõudsid automaatsed hüdromehaanilised käigukastid oma populaarsuse haripunkti. Samuti võimaldas sünteetiliste määrdeainete ilmumine kütuse- ja määrdeainete turule vähendada nende tootmis- ja hoolduskulusid ning suurendada seadme töökindlust. Juba neil aastatel ei erinenud automaatkäigukastid palju tänapäevastest versioonidest.

1980. aastatel hakati jälgima suundumust ülekannete arvu pideva kasvu suunas. Automaatkastides ilmus esmakordselt neljas käik, see tähendab suurendatud. Samal ajal kasutati ka pöördemomendi muunduri lukustusfunktsiooni.

Samuti hakati neljakäigulist automaatikat juhtima ECU abil, mis võimaldas vabaneda paljudest mehaanilistest juhtseadistest, asendades need solenoididega.

Näiteks Toyota võttis 1983. aastal esimesena kasutusele elektroonilise automaatkäigukasti juhtimissüsteemi. Seejärel läks Ford 1987. aastal üle ka elektroonika kasutamisele ülekäigu ja GDT lukustussiduri juhtimiseks.

Muide, tänapäeval areneb automaatkäigukast jätkuvalt. Võttes arvesse rangeid keskkonnastandardeid ja tõusvaid kütusehindu, püüavad tootjad tõsta ülekande efektiivsust ja saavutada kütusesäästlikkust.

Selleks suureneb käikude koguarv, lülituskiirus on muutunud väga suureks. Tänapäeval leiate automaatkäigukastid, millel on 5, 6 või enam kiirust. Peamine ülesanne on edukalt võistelda DSG tüüpi eelselektiivsete robotkastidega.

Samuti soovitame lugeda artiklit selle kohta, kuidas hüdromehaaniline automaatkäigukast on paigutatud ja töötab. Sellest artiklist saate teada automaatkäigukasti konstruktsiooni ja struktuuri ning selle seadme tööpõhimõtte kohta.

Paralleelselt täiustatakse pidevalt automaatkäigukasti juhtseadmeid ja ka tarkvara. Algselt olid need süsteemid, mis määrasid ainult käiguvahetuse hetke ja vastutasid lisade kvaliteedi eest.

Hiljem hakati plokkidesse “õmblema” programme, mis suudavad kohaneda sõidustiiliga, dünaamiliselt muutuvate käiguvahetusalgoritmidega (näiteks ökonoomsed adaptiivsed automaatkäigukastid, sportlikud režiimid).

Hiljem ilmus automaatkäigukasti (näiteks Tiptronic) käsitsi juhtimise võimalus, kui juht saab käiguvahetuse hetked iseseisvalt määrata nagu manuaalkasti. Lisaks sai automaatkäigukast täiustatud võimalusi enesediagnostika, käigukasti vedeliku temperatuuri reguleerimise jms osas.