Vidaus degimo varikliai, lyginant su šiuolaikiniais elektros motorais ar dujų turbinomis, turi vieną esminį prigimtinį trūkumą – gana siaurą efektyvaus galios atidavimo ruožą.
Būtent dėl šios priežasties automobiliams prireikė sudėtingų transmisijų, kurios šiandien vairuotojams atrodo kaip savaime suprantamas dalykas.
Nors šiuolaikiniuose automobiliuose su mechaninėmis pavarų dėžėmis įprasta matyti šešis laipsnius, kelias iki šio standarto buvo stebėtinai lėtas ir prasidėjo dar XIX amžiuje nuo agregatų, turėjusių vos tris pavaras.
Fizikos dėsniai
Norint, kad vidaus degimo variklis optimaliai varytų transporto priemonę, jį būtina suporuoti su pavarų dėže. Priešingai nei elektros motoras, kuris maksimalų sukimo momentą gali atiduoti praktiškai akimirksniu, tradiciniam varikliui reikalinga mechaninė pagalba.
Transmisija atlieka kritiškai svarbų vaidmenį, mat ji leidžia palaikyti optimalius variklio sūkius esant skirtingam važiavimo greičiui ir taip užtikrina, kad ratai visada gautų pakankamą trauką ir reikiamą sukimo momentą.
Dar 1894 metais prancūzų išradėjai Louis-René Panhardas ir Émile’is Levassoras pademonstravo veikiančią trijų laipsnių rankiniu būdu valdomą transmisiją.
Tai buvo absoliutus istorinis proveržis – pirmoji pasaulyje mechaninė pavarų dėžė, pritaikyta automobiliui.
Nors technologijos bėgant metams tobulėjo, pavarų skaičius augo anaiptol ne tokiu greičiu, kokio būtų galima tikėtis žvelgiant į šio išradimo datą.
Net prabėgus daugeliui dešimtmečių, praėjusio amžiaus septintajame ir aštuntajame dešimtmečiuose, automobilių rinkoje vis dar visiškai dominavo keturių laipsnių mechaninės pavarų dėžės.
Automobilių gamintojai tokį konservatyvų kelią rinkosi ne dėl to, kad sukurti penkių ar šešių laipsnių transmisiją inžineriškai būtų buvę per sunku.
Pirmiausia, to meto eismo sąlygomis tiesiog nebuvo realaus poreikio turėti daugiau pavarų. Be to, didžiulį vaidmenį suvaidino erdvės apribojimai automobilio kėbule ir važiuoklėje.
Tuo laikotarpiu inžinieriai pradėjo populiarinti skersai priekyje montuojamus variklius, todėl didesnės ir sudėtingesnės pavarų dėžės sunkiai tilpo po variklio gaubtu.
Galiausiai, lemiamu veiksniu tapo gamybos kaštai – keturių laipsnių agregatai buvo kur kas pigesni, o tai leido išlaikyti prieinamesnę galutinę transporto priemonės kainą eiliniam pirkėjui.
Spaudimas iš šalies
Tikrasis poreikis turėti šešių laipsnių pavarų dėžes išryškėjo gerokai vėliau, kai rinkoje pradėjo dominuoti galingi sportiniai automobiliai, reikalaujantys preciziškesnio galios paskirstymo.
Ilgainiui tokia transmisija persikėlė ir į kasdieniam naudojimui skirtus modelius, o šiandien ji yra tapusi absoliučiu standartu.
Tiesa, dabartinį šešių pavarų populiarumą labiausiai lėmė ne greičio troškimas, o vis griežtėjantys ekologiniai reikalavimai. Visgi, turint daugiau pavarų, varikliui kur kas lengviau dirbti optimaliu režimu ir sumažinti degalų sąnaudas.
Visgi, pats pirmasis automobilis, galėjęs pasiūlyti šešias pavaras, dienos šviesą išvydo gerokai anksčiau nei atsirado modernūs superautomobiliai ar griežti taršos ribojimai.
Šios srities pionieriumi tapo dar 1932 metais pristatytas „Auburn Speedster 851“. Tiesa, inžineriškai tai nebuvo klasikinė šešių laipsnių pavarų dėžė, kokią esame įpratę matyti šiandienoje.
Iš tiesų šiame modelyje buvo sumontuota tradicinė trijų laipsnių pavarų dėžė, tačiau ji veikė poroje su galiniu diferencialu, turinčiu du atskirus perdavimus.
Tai reiškia, kad vairuotojas įprastai jungdavo tris pavaras, bet kiekvieną iš jų galėjo kombinuoti su vienu iš dviejų pagrindinių perdavimo skaičių sistemoje.
Pačios greičių dėžės perdavimai buvo gana specifiški: pirmoji pavara turėjo 2,86:1 perdavimą, antroji buvo neįprastai „lengva“ su 1,68:1 perdavimu, o trečioji veikė kaip tiesioginė pavara (1,0:1).
Tuo tarpu galiniame reduktoriuje slypėjo du papildomi perdavimai – 3,0:1 bei 4,5:1. Būtent ši gudri kombinacija ir suteikė „Auburn Speedster 851“ automobiliui itin platų greičių diapazoną, prilygstantį šešioms pavaroms.
Nors toks sprendimas leido varikliui dirbti kur kas lanksčiau, jis turėjo vieną esminį apribojimą: pagrindinius diferencialo perdavimus vairuotojas galėjo perjungti tik važiuodamas ne didesniu nei 64 km/val. greičiu.
Savaime suprantama, kad tokios sistemos valdymas reikalavo gerokai daugiau įgūdžių ir atidumo. Prie vairo sėdinčiam žmogui tekdavo vienu metu manipuliuoti net dviem atskiromis pavarų perjungimo svirtimis, todėl tokia kelionė tapdavo savotišku vairuotojo koordinacijos išbandymu.
Proveržį pademonstravusi „Alfa Romeo“
Kaip jau išsiaiškinome, anksčiau minėto „Auburn Speedster 851“ transmisija tebuvo sumani inžinerinė iliuzija – trijų laipsnių mechanizmas su dviem pagrindiniais perdavimais diferencialuose.
Oficialiu ir tikruoju šešių laipsnių mechaninės pavarų dėžės pionieriumi tapo 1967 metais pristatytas „Alfa Romeo 33 Stradale“.
Tiesa, epitetą „skirtas viešajam eismui“ šiuo atveju reikėtų vertinti gana atsargiai. Iš tikrųjų tai buvo ypač griežtai ribotos serijos modelis – dienos šviesą išvydo vos 18 šių automobilių, kurie buvo tiesiogiai sukurti lenktyninio „Tipo 33“ bolido pagrindu.
Šį itališką inžinerijos šedevrą į priekį varė 2,0 litrų darbinio tūrio V8 variklis, generuojantis 220 AG galią. Variklio išvystomą jėgą į galinę ašį perdavė „Colotti T.34“ šešių laipsnių mechaninė pavarų dėžė, kuri išsiskyrė ne tik inovatyvumu, bet ir neįtikėtinai mažu svoriu – visas agregatas svėrė mažiau nei 35 kilogramus.
Po šio itališko blykstelėjimo automobilių pasauliui teko palaukti net iki 1983-iųjų, kol rinkoje pasirodė kitas modelis su šešių laipsnių transmisija.
Tai buvo legendinis „Porsche 959“, automobilių entuziastų dažnai tituluojamas tiesiog „Über-Porsche“. Šis superautomobilis atnešė tiek techninių naujovių, kiek retas modelis prieš tai ar po to, o pasiekęs 317 km/val. greitį, oficialiai tapo greičiausiu serijinės gamybos automobiliu pasaulyje.
Tačiau jo šešių laipsnių pavarų dėžė taip pat nebuvo visiškai standartinė. Pažvelgus į pavarų perjungimo svirties antgalį, skaičiaus „6“ ten tiesiog nebuvo. Toje vietoje, kur vairuotojai įpratę matyti pirmąją pavarą, puikavosi raidė „G“, reiškianti „Gelände“ (liet. bekelė).
Šios pavaros perdavimo skaičius siekė 3,50:1 (esant 4,12:1 pagrindiniam perdavimui). Praktiškai tai reiškė, kad net ir varikliui kaukiant 7600 sūkių per minutę režimu, automobilis judėjo vos 59 km/val. greičiu.
Toks specifinis bekelės pavaros sprendimas buvo tiesioginis B grupės ralio lenktynių paveldo rezultatas (panaikinus šią grupę, automobilis vėliau sėkmingai demonstravo savo galimybes Dakaro ralyje).
Tuo tarpu tikroji pirmoji „Porsche 959“ pavara turėjo 2,06:1 perdavimą – ji buvo gerokai ilgesnė ir savo veikimo principu prilygo standartinei antrajai pavarai.
Viena iš pagrindinių priežasčių, kodėl inžinieriai pasirinko tokį neįprastą pavarų išdėstymą, buvo strateginis bandymas apeiti ir atitikti griežtus triukšmo limitus, galiojusius tam tikrose šalyse. Tokių išskirtinių, viešajam eismui pritaikytų „Porsche 959“ modelių buvo pagaminta tik 292 vienetai.