Automatycznie. Pierwsze skrzynie biegów zaprojektowano w Szczecinie [MOTO 2030]

U zarania historii samochodu nikt nie myślał o tym, że zmiana biegów to jakiś kłopot. Po pierwsze nikt nie wiedział, że może być łatwiejsza. Po drugie niewielkie natężenie ruchu sprawiało, że częsta zmiana przełożeń nie była konieczna. Szybko to się jednak zmieniło.

MOTO 2030 to copiątkowy cykl Gazeta.pl, w którym poruszamy najważniejsze tematy dotyczące przyszłości motoryzacji, transportu, technologii. Samochody, drogi i miasta bardzo dynamicznie zmieniają się na naszych oczach. Co piątek dziennikarze Moto.pl będą o tych zmianach pisać. Tutaj znajdują się wszystkie artykuły z cyklu MOTO 2030.

Operowanie wczesnymi skrzyniami biegów wymagało nie tylko dużej wprawy, ale także sporej siły fizycznej. Pionierska w pełni zsynchronizowana przekładnia to patent marki Cadillac i pojawiła się dopiero w roku 1928. To była pierwsza jaskółka zmian, ale względy kosztowe sprawiły, że jeszcze w latach 70. XX wieku popularne samochody miały skrzynie biegów pozbawione synchronizatorów na niektórych biegach.

Dobrym przykładem takiego rozwiązania jest choćby Fiat 126. Ten sam bystry inżynier E. A. Thompson, który był autorem przekładni z synchronizacją sprzęgieł zębatych zastosowanej w autach koncernu General Motors, pracował intensywnie nad czymś bardziej zaawansowanym: skrzynią zmieniającą biegi automatycznie, kompletnie bez udziału kierowcy.

Powszechnie uważa się, że autorami pierwszego projektu automatycznej przekładni dla "wozów bez koni" byli bracia Sturtevant z Bostonu. Ich projekt powstał w 1904 roku, ale zastosowane rozwiązanie nie było zbyt skuteczne. Mechanizm nie wytrzymywał szarpnięć wywołanych przy zmianie biegów przez przesuwanie się ciężkich przeciwwag.

Automatycznie skrzynie biegów - OldsmobileAutomatycznie skrzynie biegów - Oldsmobile fot. GM

Automatyczne przekładnie. Pierwsze sprzęgło hydrauliczne powstało w Szczecinie

Wielu ówczesnych wynalazców próbowało skonstruować lepsze systemy, ale raczej bezskutecznie. Chwalebnym wyjątkiem jest projekt firmy Vulcan, działającej w niemieckim wówczas mieście Stettin, czyli dzisiejszym Szczecinie. Pracujący tam inżynier Hermann Föttinger wymyślił pierwsze na świecie sprzęgło hydrauliczne.

Następnie w tym samym biurze konstrukcyjnym w 1924 roku stworzono dwubiegową przekładnię samoczynną z hydraulicznym przetwornikiem momentu obrotowego. Teoretycznie nawet bardziej zaawansowaną inżyniersko niż pierwsza amerykańska seryjna skrzynia automatyczna, wprowadzona do sprzedaży piętnaście lat później!

I tu wracamy do Ameryki, gdzie od początku lat 30. wspomniany Thompson starał się wyręczyć amerykańskich kierowców zmęczonych koniecznością ręcznej zmiany przełożeń. Natomiast w Europie panowała tradycja budowy tak zwanych skrzyń preselekcyjnych typu Wilson lub Cotal, częściowo upraszczających ręczną zmianę biegów.

Niemal zapomniane skrzynie preselekcyjne miały swój udział w historii

Kierowca nie musiał uczyć się idealnie zgrywać w czasie pracy sprzęgła, ani używać podwójnego wysprzęglenia w skrzyniach bez synchronizacji. Takie skrzynie z różnymi rozwiązaniami były montowane wyłącznie w bardzo drogich samochodach i według Amerykanów stanowiła ślepą uliczkę.

Automatyczne skrzynie biegówAutomatyczne skrzynie biegów fot. Daimler

Dywizje Cadillaca oraz Oldsmobile'a wewnątrz koncernu General Motors przygotowały do produkcji automatyczną skrzynię biegów Hydra-Matic, zaopatrzoną w sprzęgło hydrauliczne. Takie rozwiązanie było gotowe w roku 1939.

Przekładnię oferowano najpierw jako dodatkowo płatną opcję w niektórych samochodach koncernu, na przykład w Oldsmobile'u Series 60. Podczas drugiej wojny światowej stosowano ją także w wybranych amerykańskich pojazdach wojskowych.

Po wojnie amerykański rynek wewnętrzny stał się bardzo łatwym łupem dla lokalnych producentów, którzy nie czuli już presji tworzenia innowacji technicznych. Samochody były konstruowane coraz prościej i taniej, bo okazało się, że atrakcyjność wizualna zadowalała klientów.

Rosnąca popularność automatycznych skrzyń biegów oferowanych przez wszystkich producentów pasowała do atmosfery beztroskich lat 50. i 60. w USA, gdy w cieniu atomowego zagrożenia ludzie starali się w pełni korzystać z życia. Pod koniec lat 60. skrzynie ze zwykłym sprzęgłem hydraulicznym ustąpiły miejsca takim z przekładniami hydrokinetycznymi.

Zazwyczaj oferowały trzy biegi do jazdy w przód. Mniej więcej w tym samym okresie rezygnowano z udziału tłuszczu wielorybów w specjalnych olejach hydraulicznych stosowanych w przekładniach automatycznych. Niewiarygodne!

Rolls-Royce Silver Cloud LWB Saloon 1959Rolls-Royce Silver Cloud LWB Saloon 1959 fot. mat. producentów

Rolls-Royce próbował poprawić Hydra-Matic. Skrzynia przestała działać

Także w Europie skrzynie automatyczne zyskiwały na popularności, początkowo głównie w samochodach luksusowych. Choć ukrywano to skrzętnie latami, bardzo prestiżowi producenci często zmuszeni byli korzystać z rozwiązań innych firm.

Ale czego oczy nie widzą... W 1952 brytyjski Rolls-Royce zakupił licencję na produkcję skrzyń biegów Hydra-Matic od koncernu General Motors. Montował je w różnych modelach Bentleya i Rolls-Royce'a do 1965 roku.

W pewnym momencie Brytyjczycy z Rollsa próbowali ulepszyć amerykański produkt, zmniejszając tolerancje wykonania poszczególnych elementów, co sprawiło, że skrzynia przestała działać! Później w 1991 roku Rolls-Royce zakupił prawa do produkcji nowszej skrzyni koncernu General Motors 4L80 i po przeróbkach stosował ją w wielu modelach Rollsa i Bentleya.

Skrzynia, która w USA stosowana była w plebejskich pikapach, trafiła także do ekskluzywnego Astona Martina DB7 oraz kilku modeli Jaguara. W tej branży korzystanie z czyjegoś solidnego produktu bez rozgłaszania tego faktu wszem i wobec zdarzało się także innym producentom klasy premium. Automatyczna skrzynia biegów użyta w Porsche 928 pochodziła od Mercedesa.

Plotki o śmierci automatycznych skrzyń biegów są znacznie przesadzone

W ostatnich dekadach pojawiło się kilka rozwiązań, które rzekomo zwiastowały upadek tradycyjnych hydraulicznych automatycznych skrzyń biegów. Przerobiliśmy już zautomatyzowane przekładnie mechaniczne, skrzynie bezstopniowe, skrzynie dwusprzęgłowe, ale tradycyjne automaty tak łatwo się nie poddają. Alternatywne rozwiązania zyskują popularność na kilka lub kilkanaście lat, a następnie ją stopniowo tracą.

Dzieje się tak częściowo dlatego, że równocześnie ewoluują również automatyczne skrzynie biegów. Wraz z postępem technicznym stają się coraz lepsze i okazuje się, że mają większy od spodziewanego potencjał. Nie po raz pierwszy tak się dzieje w motoryzacji. Rozwiązania skazywane na porażkę robią koncernom samochodowym psikusa.

Selektor trybów nowoczesnej automatycznej przekładniSelektor trybów nowoczesnej automatycznej przekładni fot. Opel

W wielu zastosowaniach automatyczne skrzynie biegów wciąż sprawdzają się lepiej od rozwiązań, które miały je wyprzeć z rynku. W międzyczasie powstały systemy ręcznej zmiany biegów, także z łopatkami przy kierownicy, układy elektronicznego sterowania pracą mechanizmów. Stosowane są rozwiązania z akumulatorami ciśnienia hydraulicznego pozwalające na pracę hydraulicznych przekładni automatycznych w autach hybrydowych i z systemami stop-start.

Nadto skrzyniom przybyło przełożeń. Niedawno zaskakiwała nas skrzynia ZF o sześciu biegach, dziś oferuje się skrzynie ośmio-, dziewięcio- i nawet dziesięciobiegowe. W dodatku coraz sprawniej przekazują moment obrotowy na koła, minimalizując jego utratę.

Skrzynie biegów wyposażone w kilka przełożeń są znacznie mniej potrzebne dopiero w samochodach z silnikami elektrycznymi, ale często i w nich mają rację bytu. Zobaczymy, co przyniesie przyszłość. Póki co wymyślony bardzo dawno temu automat ma się dobrze, na przekór jednym producentom i ku uciesze innych.