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La Hydramatic (también conocida como Hydra-Matic ) es una transmisión automática desarrollada por las divisiones Cadillac y Oldsmobile de General Motors . Introducida en 1939 para los vehículos del año modelo 1940, la Hydramatic fue la primera transmisión totalmente automática producida en serie desarrollada para su uso en automóviles de pasajeros .
Durante la década de 1930, los fabricantes de automóviles intentaron reducir o eliminar la necesidad de cambiar de marcha. En ese momento, el cambio de marchas sincronizado todavía era una novedad (y se limitaba a las marchas más altas en la mayoría de los casos), y cambiar de marcha en una caja de cambios manual requería más esfuerzo del que la mayoría de los conductores estaban dispuestos a hacer. La excepción en este caso fue la revolucionaria transmisión manual totalmente sincronizada sincronizada de Cadillac , diseñada por el ingeniero de Cadillac Earl A. Thompson y presentada en el otoño de 1928. [1]
En 1932, Cadillac, bajo la dirección de Thompson, comenzó a trabajar en una transmisión "sin cambios de marchas" y se creó un nuevo departamento dentro de Cadillac Engineering, encabezado por Thompson y que incluía a los ingenieros Ernest Seaholm, Ed Cole , Owen Nacker y Oliver Kelley. Durante 1934, el grupo de transmisión de Cadillac había desarrollado una caja de cambios de relación escalonada que cambiaba de marcha automáticamente con el par máximo. Este mismo grupo de ingenieros se trasladó después al Laboratorio de Investigación de General Motors , donde construyó unidades de transmisión piloto durante 1935-36 que luego se entregaron a Oldsmobile para realizar pruebas.
La transmisión automática de seguridad (AST) fue una consecuencia tangente de este trabajo. La AST era una transmisión semiautomática que utilizaba engranajes planetarios y un embrague de fricción convencional , lo que requería que el conductor usara el embrague para cambiar de marcha, pero no entre las dos marchas de avance. Oldsmobile ofreció la AST de 1937 a 1939, mientras que Buick la ofreció solo en 1938.
La HydraMatic fue diseñada para combinar el funcionamiento hidráulico de una caja de cambios planetaria (que permitía automatizar gran parte de los cambios) con un acoplamiento de fluido en lugar de un embrague de fricción, eliminando la necesidad de desembragar. La transmisión tendría cuatro velocidades de avance (3,82:1, 2,63:1, 1,45:1 y 1,00:1) [2] más la marcha atrás, con toda la aceleración proporcionada por el engranaje; su acoplamiento de fluido no multiplicaba la potencia del motor como lo hace un convertidor de par . (De esta manera, era menos sofisticado que el prototipo Vulcan (Vulcan-Werke Hamburg und Stettin) de 1924 , que tenía un convertidor de par.) [3] Incorporaba un trinquete de estacionamiento que se activaba cuando el selector de cambios se colocaba en marcha atrás con el motor apagado. No había una posición de estacionamiento separada como la que se encuentra en las transmisiones modernas.
El resultado, bautizado como « Hydra-Matic Drive », entró en producción en mayo de 1939 para el año modelo 1940. Los primeros Oldsmobiles así equipados se entregaron en octubre de 1939 en las Oldsmobile Serie 60 y la Oldsmobile Serie 70. Oldsmobile fue elegida para introducir la Hydra-Matic por dos razones: economías de escala (Oldsmobile producía más coches que Cadillac y Buick en aquel momento, proporcionando así una mejor base de pruebas) y para proteger la reputación de Cadillac y Buick en caso de un fracaso en el mercado de la nueva transmisión. La publicidad la proclamó «el mayor avance desde el arranque automático ».
En 1940, el Hydra-Matic era una opción de 57,00 dólares (1.240 dólares en dólares de 2023 [4] ), [3] aumentando a 100,00 dólares (2.071 dólares en dólares de 2023 [4] ) para 1941. En 1941, también se convirtió en una opción en los Cadillacs [3] [5] por 125,00 dólares (2.589 dólares en dólares de 2023 [4] ). Se habían vendido casi 200.000 cuando se detuvo la producción de automóviles de pasajeros para la producción en tiempos de guerra en febrero de 1942.
Durante la guerra, la Hydramatic se utilizó en diversos vehículos militares, incluido el tanque M5 Stuart (donde dos de ellos estaban acoplados a dos motores Cadillac V8 ) y el tanque ligero M24 Chaffee . El extenso servicio durante la guerra mejoró enormemente la ingeniería de posguerra de la transmisión, que más tarde se publicitó como "probada en batalla".
A partir de 1948, el Hydramatic pasó a ser opcional para los Pontiac (y estaba en el 70% de ellos ese año), [6] aunque Buick y Chevrolet decidieron desarrollar sus propias transmisiones automáticas, llamadas Dynaflow y Powerglide . Todos los Oldsmobiles instalados con el Hydramatic tenían en el borde inferior del guardabarros delantero, directamente detrás de la rueda delantera, una insignia que decía "Futuramic", que identificaba un enfoque de Oldsmobile para la conducción simplificada y la presencia de una transmisión automática. Los Oldsmobile V8 eran solo automáticos en 1949, ya que Oldsmobile carecía de una caja de cambios manual que pudiera manejar el torque del nuevo motor Rocket V8. Introducción del Oldsmobile Futuramic en 1948. Se habían vendido un millón de Hydramatics en 1949. A principios de la década de 1950, varios fabricantes sin los recursos para desarrollar una transmisión automática patentada compraron Hydra-Matics a GM. Los usuarios incluyeron:
En 1952, Rolls-Royce adquirió una licencia para producir el HydraMatic para automóviles Rolls-Royce y Bentley . La producción continuó hasta 1967.
Un incendio masivo que destruyó la planta Hydra-Matic de GM en Livonia, Michigan , el 12 de agosto de 1953, dejó a la corporación y a las tres divisiones que usaban esta transmisión luchando por otras fuentes de transmisiones automáticas para completar la producción del modelo de ese año. Como resultado, los Oldsmobiles y Cadillacs durante el tiempo de inactividad se ensamblaron con la transmisión Dynaflow de Buick , mientras que los Pontiacs usaron Powerglide de Chevrolet , ambas unidades de convertidor de par de dos velocidades. Las marcas no pertenecientes a GM que compraron Hydra-Matic a la corporación, incluida la división Lincoln de Ford Motor Co. y los fabricantes de automóviles independientes Hudson, Kaiser y Nash, también terminaron buscando otras fuentes de transmisiones automáticas, y Lincoln usó la transmisión Ford-O-Matic diseñada por Borg-Warner , mientras que otros fabricantes de automóviles también cambiaron a las automáticas de Borg-Warner durante el tiempo de inactividad.
Aproximadamente nueve semanas después del incendio de Livonia, GM abrió una nueva fuente para la producción de Hydra-Matic en Willow Run , Michigan. Cuando los modelos de 1954 debutaron a fines de 1953, la producción de Hydra-Matic había regresado a los niveles normales y todos los modelos Cadillac, Oldsmobile y Pontiac de 1954 con transmisión automática estaban nuevamente equipados con Hydra-Matic .
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Evolucionando por la presión de la competencia industrial de otros fabricantes como el convertidor de par con bloqueo de tres velocidades de Studebaker co-diseñado por Detroit Gear (una división de Borg-Warner), llamado DG 200/250, y el convertidor de par con bloqueo de dos velocidades de rango doble de Packard acoplado al Ultramatic , el Hydra-Matic de GM experimentó varias revisiones hasta 1955, antes de ser reemplazado gradualmente por el HydraMatic de acoplamiento controlado sustancialmente rediseñado (también llamado Jetaway , por Oldsmobile, y StratoFlight , y más tarde Super Hydra-Matic , por Pontiac, o 315 HydraMatic , por Cadillac, o Hydra-Matic de acoplamiento doble ) en 1956.
El Hydra-Matic de acoplamiento controlado incorporaba un acoplamiento de fluido secundario y un par de embragues de cuña en lugar del antiguo embrague de fricción y las bandas de freno, y cambiaba de marcha en parte drenando y llenando alternativamente el acoplamiento secundario. Era una versión posterior del "Hydra-Matic de doble rango" de GM, introducido por primera vez en algunos modelos de 1952. La función de doble rango permitía al conductor mantener la transmisión en tercera marcha hasta los puntos máximos permitidos de cambio ascendente, para un mejor rendimiento en el tráfico o en la conducción en montaña. La nueva transmisión de doble acoplamiento también incorporaba una posición de estacionamiento independiente, en línea con otras transmisiones automáticas de la época.
El Hydra-Matic de acoplamiento controlado era sustancialmente más suave que el Hydra-Matic original , pero también más complejo y costoso de producir, tan eficiente como el HydraMatic original porque todas las transmisiones HydraMatic , incluidas Roto Hydra-Matic y Tempest Torque , utilizan el diseño de torque dividido.
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En 1961, se produjo el modelo 375 Roto Hydramatic. El Roto es una unidad de tres velocidades y cuatro rangos. El Roto eliminó el acoplamiento hidráulico delantero que se usaba en el Hydramatic de acoplamiento controlado y la conexión entre el motor y la transmisión se realizó mediante el uso del pequeño acoplamiento hidráulico que también se usa para controlar el conjunto de engranajes planetarios delanteros (en el que se mantuvo el principio de cambio de "descarga y llenado" del antiguo Hydramatic de acoplamiento controlado). El Roto se adoptó para todos los Oldsmobile, así como para los modelos Catalina, Ventura y Grand Prix de tamaño completo de Pontiac, mientras que todos los modelos Cadillac y Bonneville y Star Chief de Pontiac conservaron la antigua unidad Hydra-Matic de acoplamiento controlado de cuatro velocidades . Tanto la HydraMatic de acoplamiento controlado como la Roto HydraMatic tienen la "función de par dividido", por la cual, en marchas altas, el par se divide en un 40 % a través del acoplamiento de fluido y en un 60 % a través de la conexión mecánica, lo que hizo que estas transmisiones fueran más eficientes que cualquier otra transmisión automática antes de que se usara el convertidor de par con bloqueo. Las transmisiones Hydramatic fueron finalmente reemplazadas por una nueva transmisión automática de convertidor de par de tres velocidades llamada Turbo-Hydramatic en 1964 y 1965, cuyo diseño era más similar en principio al Chrysler TorqueFlite y al Ford Cruise-O-Matic diseñado por Borg-Warner de 1951 que el Hydra-Matic de acoplamiento de fluido que el "Turbo" reemplazó.
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El Hydra-Matic original continuó utilizándose en camionetas livianas y otros vehículos comerciales hasta 1962. Posteriormente fue reemplazado en esa función por el Powerglide de la División Chevrolet (donde se lo denominó "Pow-R-Flow") en la línea de camionetas livianas de GMC, y más tarde, en 1966, por el Turbo Hydra-Matic (THM) en las camionetas livianas de GMC, cuyo diseño simplificado era mucho menos costoso de fabricar. La línea de camionetas ligeras de la División Chevrolet utilizó el Powerglide, que no era el adecuado, durante toda la década de 1960 hasta que el Turbo-Hydramatic se convirtió en estándar en 1969. La producción del Hydra-Matic de hierro fundido cesó en Willow Run después del año modelo 1962, y el Hydramatic de acoplamiento controlado cesó a principios de 1964, lo que permitió tiempo para reequipar el Turbo Hydra-Matic 400, que debutó en los modelos Cadillac de 1964 a mediados de año, siendo los modelos Star Chief y Bonneville de la División Pontiac los últimos en utilizar el Hydramatic de acoplamiento controlado (modelo HM315) de cualquier automóvil GM. La producción del Turbo-Hydramatic de 1964 utilizó un cuadrante selector similar al Powerglide de Chevrolet en el que solo había una posición "Drive" y una "Low", aunque era una verdadera unidad de tres velocidades. Esto se mejoró para todos los modelos de 1965 con el cuadrante "D L2 L1" o "DS L", que permitió la flexibilidad de "doble rango" al igual que el Hydramatic de doble rango de 1953-1955. Fue esta versión la que reemplazó a todos los modelos Roto Hydramatic y Controlled-Coupling Hydramatic en los automóviles GM en ese año, poniendo fin a veinticuatro años de producción de transmisiones automáticas de cuatro velocidades que obviaron la necesidad de un convertidor de par. A pesar del nombre, el Turbo-Hydramatic no tiene ninguna mecánica o diseño relacionado con el Hydra-Matic original o el Hydramatic de acoplamiento controlado.
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La Hydra-Matic era un diseño complejo y costoso de producir. A pesar de algunos problemas iniciales, era confiable y tan resistente que se usó ampliamente en carreras de aceleración durante la década de 1960. No era tan suave como las transmisiones de algunos competidores (en particular, la Dynaflow de Buick ), pero era más eficiente, especialmente a velocidades de autopista. La Hydra-Matic allanó el camino para la aceptación generalizada de los cambios automáticos.
Una versión liviana de tres velocidades del Turbo Hydra-Matic , llamada Turbo-Hydramatic 180 , fue producida por la división Hydra-Matic de GM entre 1981 y 1998 para su uso en una amplia variedad de automóviles y camionetas pequeños.
Hydramatic es un nombre comercial de la división de transmisiones automáticas de GM, que produce una variedad de transmisiones, la más notable de las cuales es la Turbo Hydra-Matic de la década de 1960 a la de 1990.
El Hydramatic utilizaba un acoplamiento de fluido de dos elementos (no un convertidor de par , que tiene al menos tres elementos, la bomba, la turbina y el estator, aunque Roto Hydra-Matic tiene un acoplamiento de fluido y un estator fijo) y tres juegos de engranajes planetarios , proporcionando cuatro velocidades de avance más marcha atrás. Las relaciones estándar para el Hydra-Matic original eran 3,82:1, 2,63:1, 1,45:1 y 1,00:1 en aplicaciones automotrices, y 4,08:1, 2,63:1, 1,55:1 y 1,00:1 en camiones ligeros y otras aplicaciones comerciales. El Hydra-Matic de acoplamiento controlado utilizó 3,97:1, 2,55:1, 1,55:1 y 1,00:1. Roto Hydramatic 375 ; una automática de tres velocidades y cuatro rangos tiene una relación de 3,56:1, 2,93:1, 1,56:1 y 1,00:1. Roto Hydramatic 240 ; una automática de tres velocidades y cuatro rangos tiene relaciones de 3,64:1, 3,03:1, 1,57:1 y 1,00:1 La Hydramatic estaba equipada con dos bombas para presurizar su sistema de control hidráulico y proporcionar lubricación a los componentes internos. La bomba delantera era una unidad de paletas de desplazamiento variable impulsada desde la carcasa del acoplamiento de fluido, lo que significaba que la presión de aceite estaría disponible inmediatamente al arrancar el motor. Se mantenía una presión relativamente constante moviendo una corredera dentro de la bomba, lo que tenía el efecto de cambiar el desplazamiento de la bomba y, por lo tanto, el volumen de aceite que se suministraba.
La bomba trasera era una bomba de engranajes no regulada impulsada desde el eje de salida de la transmisión, lo que significaba que era capaz de presurizar la transmisión si el vehículo estaba en movimiento. Esta característica hacía posible empujar el arranque de un vehículo con la batería descargada si el vehículo podía acelerarse al menos a 15-20 mph (24-32 km/h). A velocidades más altas, la bomba trasera proporcionaba todo el volumen de aceite necesario para operar la transmisión y la corredera de la bomba delantera estaba casi centrada, lo que hacía que esa bomba produjera poca salida.
En la primera marcha, el flujo de potencia se realizaba a través del conjunto de engranajes planetarios de avance (reducción de 1,45:1 o 1,55:1, según el modelo), luego el acoplamiento de fluido , seguido por el conjunto de engranajes traseros (reducción de 2,63:1) y a través del conjunto de engranajes de reversa (normalmente bloqueado) hasta el eje de salida. Es decir, el toro de entrada del acoplamiento de fluido funcionaba a una velocidad más lenta que el motor, debido a la reducción del conjunto de engranajes de avance. Esto producía un arranque excepcionalmente suave debido a la cantidad relativamente grande de deslizamiento que se producía inicialmente en el acoplamiento de fluido. Este deslizamiento disminuía rápidamente a medida que aumentaban las RPM del motor .
Cuando la transmisión cambiaba a segunda marcha, el conjunto de marchas de avance se bloqueaba y el toro de entrada funcionaba a la velocidad del motor. Esto tenía el efecto deseado de "apretar" el acoplamiento y reducir el deslizamiento, pero también producía un cambio algo brusco. No era nada raro que el vehículo se tambaleara hacia adelante durante el cambio de 1 a 2, especialmente cuando el acelerador estaba completamente abierto.
Al cambiar a tercera, el conjunto de engranajes delanteros volvió a la reducción y el conjunto de engranajes traseros se bloqueó. Debido a la forma en que se dispuso el conjunto de engranajes traseros, el acoplamiento pasó de manejar el 100 por ciento del torque del motor a aproximadamente el 40 por ciento, y el resto quedó a cargo únicamente del tren de engranajes. Esto redujo en gran medida el deslizamiento, que se percibía por la reducción sustancial que se produjo en las RPM del motor cuando se produjo el cambio.
El cambio de tercera a cuarta marcha bloqueó el conjunto de marchas de avance, lo que produjo una transmisión de 1,00:1. [5] El acoplamiento hidráulico ahora solo manejaba alrededor del 25 por ciento del torque del motor, lo que reducía el deslizamiento a una cantidad insignificante. El resultado fue un nivel notablemente eficiente de transferencia de potencia a velocidades de autopista, algo que las automáticas equipadas con convertidor de torque no podían lograr sin el beneficio de un embrague de convertidor.
Muchas Hydramatics no ejecutaban muy bien el cambio 2-3, ya que el cambio implicaba el funcionamiento simultáneo de dos bandas y dos embragues. La coordinación precisa de estos componentes era difícil de lograr, incluso en transmisiones nuevas. A medida que los sellos de la transmisión y otros elastómeros envejecían, las características del control hidráulico cambiaban y el cambio 2-3 causaba un destello momentáneo (aumento repentino de la velocidad del motor) o un atasco (un período corto en el que la transmisión está en dos marchas simultáneamente), lo último a menudo contribuía a la falla de la banda delantera. Gran parte de la dificultad para realizar un cambio 2-3 o 3-2 "limpio" en cualquier Hydramatic de hierro fundido era la elasticidad cambiante de los resortes reguladores en los cuerpos de válvulas. Incluso la temperatura ambiente afectaría a esta variable, de modo que una Hydramatic que cambiara perfectamente en un día de verano generalmente exhibiría un "destello" 2-3 cuando estuviera fría. Otra queja de larga data de los conductores sería el "broche de presión" al intentar obtener un cambio descendente "3-2" al tomar una curva, lo que generalmente resultaba en una sacudida que rompía el cuello al aplicar la banda.
Desde 1939 hasta 1950, el anclaje de marcha atrás se utilizó para bloquear el engranaje de anillo de la unidad de marcha atrás para que no girara al enganchar los dientes externos mecanizados en ese engranaje de anillo. A partir de 1951, un embrague cónico hizo lo mismo cuando aumentaba la presión de aceite, y se permitió que un trinquete de estacionamiento con resorte bloqueara el mismo engranaje de anillo en ausencia de presión de aceite. Esto funcionó mejor ya que el anclaje no rechinaría los dientes externos si ese engranaje de anillo estuviera girando (es decir, a menos que el motor se detuviera cuando se engranó la marcha atrás). La marcha atrás se obtuvo aplicando torque desde la unidad delantera (banda activada, en reducción) a través del acoplamiento de fluido al engranaje solar de la unidad trasera. El portasatélites de este juego de engranajes estaba estriado al portasatélites de la unidad de marcha atrás. El cubo de la corona dentada de la unidad trasera tenía un pequeño engranaje mecanizado en su extremo que servía como engranaje solar de la unidad de marcha atrás. Debido a que la banda de la unidad trasera no se aplicó para la marcha atrás, la unidad trasera y la unidad de marcha atrás se combinaron, lo que provocó que los portasatélites combinados giraran en sentido opuesto al torque de entrada y a una velocidad aún más reducida. El eje de salida se mecanizó en los portasatélites de la unidad trasera y de la unidad de marcha atrás.
Al apagar el motor, la presión del aceite de la transmisión se disipaba rápidamente. Si la palanca selectora estaba en reversa o se movía a reversa después de que el motor se detuviera, dos partes mecánicas se combinaban para proporcionar un freno de estacionamiento. El engranaje de anillo de la unidad de reversa se mantenía estacionario mediante el anclaje de reversa. El eje de transmisión aún podía girar para hacer que el engranaje solar de la unidad de reversa y el engranaje de anillo de la unidad trasera acoplado giraran a una velocidad muy alta, si no fuera por el hecho de que la banda del engranaje de anillo de la unidad trasera ahora estaba aplicada por un resorte pesado. Por lo general, las bandas se aplican mediante un servomotor y se liberan mediante la presión del resorte, pero en este caso, la banda se mantuvo suelta mediante el servomotor y se aplicó mediante la presión del resorte (en realidad, cuando el motor estaba en marcha, la banda se aplicaba mediante una combinación de presión del resorte asistida por la presión del aceite). Con el motor apagado, esta banda de freno que actuaba sobre el engranaje de anillo de la unidad trasera tenía una tremenda ventaja mecánica. Dado que el engranaje de anillo de la unidad trasera con su engranaje solar de la unidad de reversa acoplado y el engranaje de anillo de la unidad de reversa estaban bloqueados a la caja de la transmisión, los portasatélites y el eje de transmisión no podían girar. Como tal, proporcionó un freno de estacionamiento montado en el eje de transmisión eficaz para usarse solo o como complemento del freno de mano.
La primera generación de Hydramatic (no la versión de acoplamiento controlado que la sucedió en 1956) no tenía una posición de estacionamiento independiente como la que se encuentra en las transmisiones automáticas modernas. El conductor tenía que apagar el motor y luego poner la transmisión en reversa para bloquear la línea de transmisión y evitar que el automóvil se moviera. Además, el Hydramatic original requería ajustes periódicos de la banda como un elemento de mantenimiento de rutina que las versiones posteriores no requerían. Los modelos Oldsmobile de principios de 1940 con transmisión Hydra-Matic podían arrancarse con la palanca selectora de transmisión en cualquier posición. El automóvil comenzaba a moverse a menos que la palanca de transmisión se hubiera dejado en N, punto muerto.
La Hydramatic, fabricada íntegramente en hierro fundido, fue la transmisión automática más pesada jamás fabricada para automóviles. La más pesada de todas fue la versión Truck Hydra-Matic que ofrecía la División de Camiones y Autocares de GM en su línea de camiones ligeros y medianos y autobuses convencionales, así como en sus autobuses de tránsito con motor L6 de gas montados transversalmente producidos hasta 1963. Esa versión en particular pesaba unas increíbles 655 libras cuando estaba equipada con la transmisión angular para la aplicación de autobús de tránsito, mientras que el modelo de camioneta de ¾ de tonelada y más (HM270) todavía inclinaba la balanza a unas sólidas 435 libras. Cuando se combinaba con el pesado motor V6 de GMC de 1960-1962, el peso del tren motriz no era mucho más ligero que el peso de toda la carrocería de una camioneta modelo P-2500 de ¾ de tonelada. Incluso su sucesora, la Hydramatic de acoplamiento controlado, fue criticada por los mecánicos de taller que tenían que quitar o reinstalar una unidad de este tipo, ya que también eran bastante pesadas en comparación con otras unidades contemporáneas. Al final, la verdadera Hydramatic quedó obsoleta debido a su costo, tanto en materia prima utilizada como en el mecanizado necesario. La sucesora, la Turbo Hydramatic , era una transmisión mucho más simple, liviana y económica, aunque menos eficiente.