ハイドラマティック

ハイドラマティック( Hydra-Maticとも呼ばれる) は、ゼネラルモーターズのキャデラック部門とオールズモビル部門の両部門が開発したオートマチックトランスミッションです。1939 年に 1940 年モデルの車両用に導入されたハイドラマティックは、乗用車用に開発された最初の量産型全自動トランスミッションでした。

1930 年代、自動車メーカーはギアシフトの必要性を減らすかなくそうとしました。当時、同期ギアシフトはまだ目新しいものであり (ほとんどの場合、高ギアに限定されていました)、マニュアルギアボックスのシフトには、ほとんどのドライバーが望む以上の労力が必要でした。ここでの例外は、キャデラックの画期的なシンクロメッシュ完全同期マニュアルトランスミッションで、キャデラックのエンジニアであるアール A. トンプソンによって設計され、1928 年秋に導入されました。^[1]

キャデラックは、トンプソンの指揮下で、1932年に「シフトレス」トランスミッションの開発を開始し、キャデラックエンジニアリング内にトンプソンを責任者とし、アーネスト・シーホルム、エド・コール、オーウェン・ナッカー、オリバー・ケリーらのエンジニアで構成される新しい部門が設立された。1934年、キャデラックのトランスミッショングループは、フルトルクで自動的にシフトするステップレシオギアボックスを開発した。その後、この同じエンジニアグループはゼネラルモーターズ研究所に移り、1935年から1936年にかけてパイロットトランスミッションユニットを製造し、その後オールズモビルに引き渡されてテストされた。

オートマチックセーフティ トランスミッション(AST) は、この研究から派生したものです。AST は、遊星歯車と従来の摩擦クラッチを使用した半自動変速機で、運転者はクラッチを使用してギアを入れたり切ったりする必要がありましたが、2 つの前進ギア間でのシフト操作は必要ありませんでした。オールズモビルは 1937 年から 1939 年まで AST を提供しましたが、ビュイックは 1938 年のみ提供しました。

ハイドラマティックは、遊星ギアボックスの油圧操作（多くのシフト操作を自動化できる）と、摩擦クラッチの代わりに流体継手を組み合わせて、クラッチを切る必要がないように設計された。このトランスミッションには前進4速（3.82:1、2.63:1、1.45:1、および1.00:1）^{[2]と後進があり、すべての加速はギアによって提供される。流体継手は、}トルクコンバータのようにエンジン出力を増幅することはなかった。（このため、トルクコンバータを備えた1924年のバルカン（Vulcan-Werke Hamburg und Stettin）プロトタイプほど洗練されていなかった。）^[3]エンジンがオフの状態でシフトセレクターが後進に入れられると作動するパーキングポールが組み込まれていた。現代のトランスミッションにあるような独立したパーキング位置はなかった。

その結果、「ハイドラマティック ドライブ」と名付けられたこの技術は、1940年モデルとして 1939 年 5 月に生産が開始されました。この技術を搭載した最初のオールズモビルは、オールズモビル シリーズ 60とオールズモビル シリーズ 70として 1939 年 10 月に出荷されました。オールズモビルがハイドラマティックの導入に選ばれたのは、2 つの理由からです。1つは規模の経済性(オールズモビルは当時、キャデラックやビュイックよりも多くの車を生産していたため、テストのベースとしてより適していました)、もう 1 つは新しいトランスミッションが市場で失敗した場合にキャデラックとビュイックの評判を守るためです。広告では、この技術を「セルフ スターター以来の最大の進歩」と宣伝しました。

1940年にはハイドラマティックは57ドル（2023年の価値で1,240ドル^[4] ）のオプションだったが、^[3] 1941年には100ドル（2023年の価値で2,071ドル^{[4] ）に値上がりした。1941年には}キャデラックのオプションにもなり^{[3] [5]、}価格は125ドル（2023年の価値で2,589ドル^{[4] ）。1942年2月に}戦時生産のため乗用車の生産が中止されるまでに、約20万台が販売された。

戦争中、ハイドラマティックは、 M5 スチュアート 戦車(2 台がキャデラック V8エンジン 2 基と組み合わされていた) やM24 チャフィー軽戦車など、さまざまな軍用車両に使用されました。戦時中の長期にわたる運用により、戦後のトランスミッションのエンジニアリングが大幅に改善され、後に「実戦テスト済み」として宣伝されました。

1948年からハイドラマティックはポンティアックのオプションとなり（同年、70%のポンティアックに搭載されていた）、^[6]ビュイックとシボレーは、ダイナフローとパワーグライドと呼ばれる独自のオートマチックトランスミッションの開発を選択した。ハイドラマティックを搭載したオールズモビルにはすべて、前輪のすぐ後ろのフロントフェンダーの下端に「Futuramic」と書かれたバッジがあり、オールズモビルの簡素化された運転へのアプローチとオートマチックトランスミッションの存在を示していた。オールズモビルには新型ロケットV8エンジンのトルクを処理できるマニュアルギアボックスがなかったため、1949年当時、V8オールズモビルはオートマチックのみだった。1948年、オールズモビルフューチュラミックの発表。1949年までに100万台のハイドラマティックが販売された。1950年代初頭、独自のオートマチックトランスミッションを開発するリソースを持たないさまざまなメーカーがGMからハイドラマティックを購入した。ユーザーには次の人たちが含まれていた。

• 1951–1957ハドソン
• 1950–1957ナッシュ
• 1951–1956ナッシュ ランブラー
• 1957ランブラー
• 1958–1960ランブラー アメリカン(AT&T 関連会社のフリート ユニットのみ)
• 1951フレイザー
• 1951–1955カイザー
• 1954–1955ウィリス
• 1949–1954リンカーン
• 1956–1968オースティンとヴァンデンプラスプリンセス

1952 年、ロールスロイスはロールスロイスおよびベントレーの自動車 向けにハイドラマティックを製造するライセンスを取得しました。生産は 1967 年まで継続されました。

1953年8月12日、ミシガン州リヴォニアのGMのハイドラマティック工場を大火災が破壊したため、GMとこのトランスミッションを使用していた3つの部門は、その年のモデルイヤーの生産を完了するために、他のオートマチックトランスミッションの供給元を急いで探さざるを得なくなった。その結果、生産休止期間中のオールズモビルとキャデラックはビュイックのダイナフロートランスミッションで組み立てられ、ポンティアックはシボレーのパワーグライドを使用していたが、どちらも2速トルクコンバータユニットであった。GMからハイドラマティックを購入した非GMメーカー、たとえばフォードモーターカンパニーのリンカーン部門や独立系自動車メーカーのハドソン、カイザー、ナッシュも、結局は他のオートマチックトランスミッションの供給元を探すことになり、リンカーンはボルグワーナー設計のフォード・オー・マチックトランスミッションを使用し、他の自動車メーカーも生産休止期間中にボルグワーナー製のオートマチックに切り替えた。

リヴォニア火災の約 9 週間後、GM はミシガン州ウィローランにハイドラマティックの生産拠点を開設しました。1953 年後半に 1954 年モデルがデビューした頃には、ハイドラマティックの生産は通常レベルに戻り、オートマチック トランスミッションを搭載した '54 年モデルのキャデラック、オールズモビル、ポンティアックにはすべてハイドラマティックが搭載されました。

GMのハイドラマティックは、デトロイト・ギア（ボルグワーナーの部門）と共同設計したスチュードベーカーの3速ロックアップ・トルクコンバーター（DG 200/250）や、パッカードのデュアルレンジ2速ロックアップ・トルクコンバーター連結ウルトラマティックなど、他のメーカーとの産業競争の圧力によって進化し、1955年を通して数回の改訂を経て、1956年に大幅に再設計されたコントロールド・カップリング・ハイドラマティック（オールズモビルではジェッタウェイ、ストラトフライトとも呼ばれ、後にポンティアックでは スーパー・ハイドラマティック、キャデラックでは315 ハイドラマティック、あるいはデュアルカップリング・ハイドラマティックとも呼ばれた）に徐々に置き換えられた。

制御カップリング ハイドラマティックは、以前の摩擦クラッチとブレーキバンドの代わりに、二次流体カップリングと一対のスプラグクラッチを組み込んでおり、二次カップリングの排出と充填を交互に行うことで部分的にシフトします。これは、1952 年モデルの一部で初めて導入された GM の「デュアル レンジ ハイドラマティック」の後継バージョンです。デュアル レンジ機能により、ドライバーは最大許容アップシフト ポイントまでトランスミッションを 3 速に保持できるため、渋滞時や山岳地帯での運転でのパフォーマンスが向上しました。新しいデュアル カップリング トランスミッションには、当時の他のオートマチック トランスミッションと同等の独立したパーキング ポジションも組み込まれています。

制御カップリング Hydra-Matic は、オリジナルのHydra-Maticよりも大幅にスムーズでしたが、製造がより複雑で高価でした。Roto Hydra-MaticやTempest Torqueを含むすべてのHydraMaticトランスミッションはスプリットトルク設計を使用している ため、オリジナルのHydraMaticと同じくらい効率的です。

1961 年、モデル 375 Roto Hydramatic が生産されました。Roto は 4 レンジ 3 速ユニットです。Roto では、制御カップリング Hydramatic で使用されていたフロント フルード カップリングが廃止され、エンジンとトランスミッションの接続は、フロント プラネタリー ギア セットの制御にも使用される小型フルード カップリングを使用して行われました (「ダンプ アンド フィル」シフト原理は、古い制御カップリング Hydramatic から保持されました)。Roto は、すべてのオールズモビルとポンティアックのフルサイズ カタリナ、ベンチュラ、グランプリ モデルに採用されましたが、すべてのキャデラックとポンティアックのボンネビルおよびスター チーフ モデルでは、古い 4 速制御カップリング Hydra-Maticユニットが保持されました。制御カップリング HydraMatic と Roto HydraMatic はどちらも「スプリット トルク機能」を備えており、ハイギアではトルクが流体カップリングで 40%、機械接続で 60% に分割されます。これにより、ロックアップ トルク コンバーターが使用される前の他のどのオートマチックよりも効率的なトランスミッションとなりました。Hydramaticトランスミッションは最終的に、1964 年と 1965 年にTurbo-Hydramaticと呼ばれる新しい 3 速トルク コンバータ オートマチック トランスミッションに置き換えられました。このトランスミッションの設計は、 "Turbo" が置き換えた流体カップリングHydra-Maticよりも、クライスラーTorqueFliteや '51 Borg-Warner 設計のFord Cruise-O-Maticに原理的に類似していました。

オリジナルのHydra-Matic は、 1962 年まで軽トラックやその他の商用車で使用され続けました。その後、GMC 軽トラック ラインでは、シボレー部門のPowerglide (この場合は「Pow-R-Flow」と呼ばれていました) がその役割を担い、その後、1966 年にGMC 軽トラックでは、簡素化された設計により製造コストが大幅に削減されたTurbo Hydra-Matic (THM) に置き換えられました。シボレー部門のライトトラック ラインでは、1969 年にターボ ハイドラマティックが標準装備されるまで、1960 年代を通じて十分とは言えないパワーグライドが使用されていました。鋳鉄製ハイドラマティックの生産はウィロー ランで1962 年モデルを最後に終了し、制御カップリング ハイドラマティックは1964 年初頭に終了したため、ターボ ハイドラマティック400 の改造に時間を割くことができました。ターボ ハイドラマティック 400 は、1964 年半ばにキャデラック モデルでデビューしました。ポンティアック部門のスター チーフとボンネビル モデルは、GM 車で制御カップリング ハイドラマティック(モデル HM315) を使用する最後のモデルでした。1964 年のターボ ハイドラマティック生産では、真の 3 速ユニットではありましたが、シボレーのパワーグライドに似たセレクター クアドラントが使用されていました。つまり、「ドライブ」位置が 1 つと「ロー」位置が 1 つしかありませんでした。 1965 年モデルはすべて「D L2 L1」または「DS L」象限で改良され、1953 ～ 1955 年のデュアルレンジ ハイドラマティックと同様に「デュアルレンジ」の柔軟性を実現しました。このバージョンは、その年に GM 車のすべてのRoto ハイドラマティックおよび制御カップリング ハイドラマティックモデルに取って代わり、トルク コンバーターが不要になった 24 年間の 4 速オートマチック トランスミッション生産に終止符を打ちました。名前にもかかわらず、ターボハイドラマティックには、オリジナルのハイドラマティックや制御カップリング ハイドラマティックに関連する機械的または設計上の特徴はありません。

ハイドラマティックは複雑な設計で、製造コストも高かった。初期にはいくつか問題があったものの、信頼性が高く、非常に頑丈だったため、1960 年代のドラッグ レースで広く使用されていた。競合他社のトランスミッション (特にビュイックのダイナフロー)ほどスムーズではなかったが、特に高速道路ではより効率的だった。ハイドラマティックは、自動変速機が広く受け入れられる道を切り開いた。

Turbo Hydra-Maticの 3 速軽量バージョンであるTurbo-Hydra-Matic 180 は、 1981 年から 1998 年にかけて GM のHydra-Matic部門で製造され、さまざまな小型車やトラックに使用されました。

ハイドラマティックは、GM のオートマチック トランスミッション部門の商標です。この部門ではさまざまなトランスミッションを製造しており、その中で最も有名なのは1960 年代から 1990 年代にかけて 製造されたターボ ハイドラマティックです。

Hydramaticは、2 要素の流体カップリング(少なくとも 3 つの要素、ポンプ、タービン、ステータを持つトルク コンバータではなく、 Roto Hydra-Matic には流体カップリングと固定ステータがある) と 3 つの遊星ギアセットを使用し、前進 4 速と後進を提供しました。オリジナルのHydra-Maticの標準比は、自動車用途では 3.82:1、2.63:1、1.45:1、1.00:1、小型トラックやその他の商用用途では 4.08:1、2.63:1、1.55:1、1.00:1でした。制御カップリング Hydra-Maticでは、3.97:1、2.55:1、1.55:1、1.00:1 が使用されました。Roto Hydramatic 375 ; 3速4レンジのオートマチックのギア比は、3.56:1、2.93:1、1.56:1、1.00:1です。Roto Hydramatic 240 ; 3速4レンジのオートマチックのギア比は、3.64:1、3.03:1、1.57:1、1.00:1です。 Hydramaticには、油圧制御システムを加圧し、内部部品を潤滑するためのポンプが2つ取り付けられていました。フロントポンプは、流体継手ハウジングから駆動される可変容量ベーンユニットで、エンジンを始動するとすぐに油圧が得られます。比較的一定の圧力は、ポンプ内のスライドを動かすことによって維持され、これによりポンプの容量が変化し、したがって供給されるオイルの量が変化しました。

リアポンプは、トランスミッション出力軸から駆動される非調整ギアポンプであり、車両が動いているときにトランスミッションに圧力をかけることができた。この機能により、車両を少なくとも時速 15 ～ 20 マイル (24 ～ 32 km/h) まで加速できれば、バッテリーが切れた車両を押して始動することができた。速度が上がると、リアポンプがトランスミッションの動作に必要なオイル量をすべて供給し、フロントポンプのスライドがほぼ中央に位置するため、そのポンプの出力はほとんどなかった。

1速では、動力は前方遊星歯車アセンブリ（モデルに応じて1.45:1または1.55:1の減速）を通り、次に流体カップリング、続いて後方ギアアセンブリ（2.63:1の減速）を通り、リバースギアアセンブリ（通常はロック）を通って出力シャフトに伝わります。つまり、前方ギアアセンブリの減速により、流体カップリングの入力トーラスはエンジンよりも低速で動作します。これにより、流体カップリングで最初に生成されるスリップが比較的大きいため、非常にスムーズな始動が実現します。このスリップは、エンジン回転数が上昇するにつれて急速に減少しました。

トランスミッションが 2 速にシフトアップすると、前進ギア アセンブリがロックされ、入力トーラスがエンジン速度で作動します。これにより、カップリングが「締め付けられ」 、滑りが軽減されるという望ましい効果がありましたが、やや急激なシフトも発生しました。特にスロットルが全開のときに、1 速から 2 速へのシフト中に車両が前方に急に動くことは珍しくありませんでした。

3 速にシフトすると、前方ギア アセンブリが減速状態に戻り、後方ギア アセンブリがロックされます。後方ギア アセンブリの配置により、カップリングはエンジン トルクの 100 パーセントを処理する状態から約 40 パーセントに変わり、残りはギア トレインのみで処理されます。これにより、シフト時に エンジンRPMが大幅に低下したことで確認されていたスリップが大幅に減少しました。

3速から4速へのシフトでは前進ギアアセンブリがロックされ、1.00:1のトランスミッションが実現しました。^[5]流体カップリングはエンジントルクの約25%のみを処理するようになり、スリップは無視できるほどに減少しました。その結果、高速道路での動力伝達は驚くほど効率的になりました。これは、トルクコンバーターを備えたオートマチックトランスミッションではコンバータークラッチの恩恵なしでは達成できないことです。

多くのハイドラマティックは、2-3 シフトをうまく実行しませんでした。これは、シフトに 2 つのバンドと 2 つのクラッチの同時操作が必要だったためです。これらのコンポーネントの正確な調整は、新しいトランスミッションでも実現が困難でした。トランスミッションのシールやその他のエラストマーが古くなると、油圧制御特性が変化し、2-3 シフトによって瞬間的なフレア (エンジン速度の急激な上昇) またはタイアップ (トランスミッションが 2 つのギアに同時に入る短い期間) が発生し、後者はフロント バンドの故障につながることが多かったです。鋳鉄製のハイドラマティックで「きれいな」2-3 または 3-2 シフトを行うのが困難な理由の多くは、バルブ ボディの調整スプリングの弾力性が変化することによるものでした。周囲温度もこの変数に影響するため、夏の日に完璧にシフトするハイドラマティックでも、寒いときには 2-3 の「フレア」が見られるのが普通です。ドライバーが長年抱えているもう一つの不満は、コーナーを曲がるときに「3-2」シフトダウンを行おうとすると「フレア」が発生し、バンドを当てると首が折れるような衝撃を受けるというものでした。

1939 年から 1950 年にかけて、リバース アンカーは、そのリング ギアに機械加工された外歯を噛み合わせることで、リバース ユニット リング ギアの回転をロックするために使用されました。1951 年以降、油圧が上昇するとコーン クラッチが同じ機能を果たし、油圧がない状態ではスプリング式パーキング ポールが同じリング ギアをロックできるようになりました。この方法は、リング ギアが回転している場合 (つまり、リバースが作動してエンジンが停止しない限り)、アンカーが外歯にこすれないため、より効果的でした。リバースは、フロント ユニット (バンド オン、減速) から流体カップリングを介してリア ユニット サン ギアにトルクを適用することで得られました。このギアセットのプラネット キャリアは、リバース ユニットのプラネット キャリアにスプライン接続されていました。リア ユニット リング ギア ハブの端には、リバース ユニット サン ギアとして機能する小さなギアが機械加工されていました。リア ユニット バンドはリバースには適用されなかったため、リア ユニットとリバース ユニットが複合し、結合されたプラネット キャリアは入力トルクと反対方向に、さらに減速して回転しました。出力シャフトは、リアユニットとリバースユニットのプラネットキャリアに機械加工されました。

エンジンを停止すると、トランスミッションの油圧が急速に消散します。セレクター レバーがリバースに入っているか、エンジン停止後にリバースに動かされた場合、2 つの機械部品が組み合わさってパーキング ブレーキが機能します。リバース ユニット リング ギアはリバース アンカーによって固定されています。リア ユニット リング ギア バンドが重いスプリングによって適用されなければ、ドライブシャフトは回転してリバース ユニット サン ギアとそれに取り付けられたリア ユニット リング ギアを非常に高速で回転させることができます。通常、バンドはサーボによって適用され、スプリング圧力によって解放されますが、この場合、バンドはサーボによって保持され、スプリング圧力によって適用されます (実際には、エンジンが稼働しているとき、バンドはスプリング圧力と油圧の組み合わせによって適用されます)。エンジンがオフの場合、リア ユニット リング ギアに作用するこのブレーキ バンドには、非常に大きな機械的利点があります。リア ユニット リング ギアとそれに取り付けられたリバース ユニット サン ギア、およびリバース ユニット リング ギアは両方ともトランスミッション ケースにロックされているため、プラネット キャリアとドライブシャフトは回転できません。そのため、単独で使用したり、ハンドブレーキを補助したりできる効果的なドライブシャフトに取り付けられたパーキングブレーキが提供されました。

初代ハイドラマティック( 1956 年に後継となったコントロールド カップリングバージョンではない) には、現代のオートマチック トランスミッションにあるような独立したパーキング ポジションがありませんでした。ドライバーは、エンジンを停止してからトランスミッションをリバースに入れて、ドライブラインをロックし、車が動かないようにする必要がありました。また、初代ハイドラマティックでは、後期バージョンでは不要だった定期的なメンテナンス項目として、定期的なバンド調整が必要でした。ハイドラマティック ドライブを搭載した 1940 年初頭モデルのオールズモビルは、トランスミッション セレクター レバーをどの位置にしても始動できました。トランスミッション レバーを N (ニュートラル) にしたままにしない限り、車は動き始めます。

全鋳鉄製のハイドラマティックは、自動車用に製造されたオートマチックトランスミッションの中で最も重いものでした。最も重かったのは、 GMトラック・コーチ部門が軽・中型トラックや従来型バス、および1963年まで製造されていた横置きL6ガスエンジンのトランジットバスに提供していたトラックハイドラマティックバージョンでした。この特定のバージョンは、トランジットバス用途のアングルドライブを装備すると、なんと655ポンドという重量になり、¾トン以上のピックアップトラックモデル（HM270）でも435ポンドとかなり重かったです。1960～1962年のGMCの重いV6パワープラントと組み合わせると、パワートレインの重量は¾トンのP-2500モデルピックアップトラックの車体全体の重量とそれほど変わりませんでした。その後継機であるコントロールド カップリング ハイドラマティックも、同時代の他のユニットに比べてかなり重かったため、そのようなユニットを取り外したり再取り付けしたりしなければならない整備工場の整備士からは嫌われました。結局、真のハイドラマティックは、使用される原材料と必要な機械加工の両方のコストが原因で時代遅れになりました。後継機のターボ ハイドラマティックは、効率は劣るものの、はるかにシンプルで軽量、安価なトランスミッションでした。

• GMトランスミッション一覧
• GM オートマチックトランスミッションオイルの歴史

• ゼネラルモーターズパワートレイン部門
• 世界初の量産型オートマチックトランスミッション（YouTube）、ウェーバー州立大学、ユタ州オグデン 2017