Tarih

İlk otomobillerde karışım oranının, ateşleme avansının kontrolü bile sürücüye bırakılmıştı. Motor soğukken ayrı avans, güç istediğinde ayrı avans, motor sıcaklığına göre ayrı karışım oranı… Bu sorunlar halledildikten sonra marş motoru icat edilerek çalıştırma derdi ortadan kaldırıldı. Geriye tek bir şey sıkıntı kalmıştı. Vitesleri değiştirme zorunluluğu.

Manuel aktarma otomobilin başlangıcından beri var oldu. Azami torkunu durağan halde üreten elektrik motorları ya da buhar makinelerinin aksine içten yanmalı motorların tork üretmesi için devire ihtiyacı vardır. Bu sebepten ilk otomobil tasarımcılarının karşılaştığı ilk sorun otomobil durağan halde iken motorun çalışmasını sağlamak, kalkış sırasında da geçişli olarak kavramayı sağlamaktı. İlk çözüm basitti. Kontrolü sürücüye bırakılmış, baskı kuvveti ayarlanabilen bir kuru kavrama. İçten yanmalı motorların güç üretebildikleri devir aralığının sınırlı olmasından dolayı da birden fazla aktarma oranı gerekti. Kavrama bu sorunu da çözdü, çünkü sürücü dişli oranını değiştirirken geçici olarak motoru aktarmadan ayırabiliyordu. Bütün bu işlemler kulağa karmaşık gelse de sürüş eyleminin zorunlu bir parçası olarak kabullenildi.

Türk tüketicisi yeni alışıyor olsa da otomatik şanzımanın tarihi 1930’lara dayanır. Yani henüz senkromeçli düz şanzımanların bile yaygınlaşmadığı yıllara. Bu yıllarda ABD’li üreticiler vites değişimi gibi bir angaryayı ortadan kaldırabilmenin yollarını aramışlardır. İlk yarı otomatik şanzıman Automatic Safety Transmision adıyla GM tarafından 1938’de Buick markası altında tüketicinin beğenisine sunuldu. Bu şanzımanda kuru bir kavrama ve gezegen dişli sistemi bulunmaktaydı. Kuru kavrama nedeniyle sonuç tatmin edici değildi.

Oldsmobile grubu bugünkü otomatik şanzımanların atası sayılabilecek akışkan kavramalı ilk gerçek otomatik şanzımanı 1939’da piyasaya sürdü. Hydra-Matic adlı bu şanzıman “marş motorundan sonraki en büyük sıçrama” olarak tanıtıldı. Earl Thompson tarafından geliştirilen bu şanzıman 1941’de Cadillac markası altında da sunulmaya başladı. Çok kısa bir süre sonra üretilmeye başlanan M5 Stuart tankında da 250 beygirlik bir motorla birlikte geliştirilmiş bir Hydra-Matic sürümü görev yaptı.

Otomatik şanzımanlı ilk tank, M5 stuart

14 tonluk tank 50km/s’nin üzerindeki hızlara çıkabiliyordu. Ağır şartlarda başarısını kanıtlayan bu şanzıman 10 yılda 1 milyonun üzerinde tüketicinin tercihi oldu. İlk nesil Hydra-Matic tamamen dökme çelikten üretilmişti ve otomobillerde kullanılmış en ağır otomatik şanzımandı.

Üç büyüklerden tam otomatik şanzımanı son geliştiren Chrysler grubu oldu(Powerflite, 1954). Hatta görece küçük fabrikalardan Packard, 1949’da Ultramatic’i;  Studebaker Automatic Drive’ı 1950’de piyasaya çıkararak bu yarışta Chrysler’in geride bıraktı. Chrysler ilk olarak 1941’de Fluid Drive adıyla kendi versiyonunu üretti. DeSoto modellerinde Powerflite adıyla anılan bu şanzımanda yine bir debriyaj pedalı bulunuyordu. Akışkan kavrama ile debriyajı kullanmadan kalkış yapılabiliyordu. Overdrive da elektrikli olarak devreye giriyordu fakat birinci ve ikinci vites arasında geçiş yaparken pedala basmanız gerekiyordu.

1967 öncesi Chrysler modellerinde kullanılan kontrol paneli.

1956 Packard Carribean kontrol paneli

1953 model yılının sonunda Chrysler’in Imperial markasında ortaya çıkan Powerflite iki hızlıydı. Kısa süre sonra 1956’da yerini üç hızlı Torqueflite’a bıraktı. Torqueflite’ın overdrive ve elektronik kumanda eklenmiş versiyonları 1990’lara kadar üretilmeye devam etti. 1970’li yıllarda A404 adıyla önden çekişe uyarlanarak küçük ve orta boy otomobillerde 2001’e dek kullanıldı.

Chrysler Torqueflite

1950’lere kadar aralarında Ford, Willys gibi büyük markaların da olduğu üreticiler Hydra-Matic’i ürünlerinde kullandılar. Rolls-Royce 1967’ye kadar bu şanzımanı GM lisansı altında üretip kullanmaya devam etmiştir.

1948’de GM’in ucuz markası Pontiac da otomatik şanzıman ile satılmaya başlanır oldu. Buick ve Chevrolet ise kendi şanzımanlarını geliştirdiler. 1948’de piyasaya çıkan Buick Dynaflow şanzıman iki kademeli bir tork konvertörü ve bir gezegen dişli setiyle iki ileri vites oranı sağlıyordu. Bu aslında bir otomatik şanzıman değildi, çünkü vites değişimi olmuyordu. Otomobil sürekli ikinci viteste yol alıyordu. Sürücü isterse vitesi low konumuna yani bire alıyordu. 1955’te kanat açısı değişebilen stator, daha fazla esneklik sağladı. İki hızlılar serisi 1970’lere dek Powerglide, Turboglide, Super Turbine 300 şeklinde devam etti.

Hydra-Matic

Bu şanzıman günümüz otomatik şanzımanlarının atasıdır. Aradan geçen uzun yıllar içinde otomatik şanzıman ilke olarak çok az değişikliğe uğramıştır. Roto-Hydramatic, Turbo-Hydramatic vb. geliştirilmiş varyasyonları ilerleyen yıllarda kullanıma sunuldu. Bu şanzıman Ford ve Chrysler gruplarının şanzımanlarına öncülük etti.

Bu şanzımanda motor doğrudan bir gezegen dişli setine bağlıydı. Bu dişli setiyle ikinci dişli seti arasında bir akışkan kavrama görev yapıyordu. (Tork konvertörleri stator dahil en az 3 elemandan oluşur. Akışkan kavramada stator yoktur) Modern otomatiklerde volan sırasıyla önce tork konvertörüne, sonra dişli kutusuna bağlıdır. Tork konvertörleri, kilit(lock-up) mekanizması içermiyorsa sürekli kaydırma oluşur. Kaydırma, verimliliği düşürür ki bu Hydra-Matic’te ihmal edilebilir düzeydedir.

Birinci viteste motor hareketi birinci dişli setinde bir indirgemeye uğrar, daha sonra kavramaya iletilir. Kavrama pompası motordan daha yavaş döndüğü için çok yumuşak bir ilk hareket elde edilir. İkinci vitese geçildiğinde birinci dişli seti kilitlenir, kavrama pompası motorla aynı hızda döner. Pompa hızı arttığı için kaydırma, dolayısıyla güç kaybı azalır. Kavrama %100’e yakın verimlilikle çalışır. Üçüncü viteste ilk dişli seti ile birlikte ikinci dişli seti de indirgeme konumuna geçer. Kavramanın verimliliği yeniden %40’lara düşer. 3. vitese geçişteki sorun, her iki dişli setinin fren bandının ve debriyajının eşzamanlı olarak çalışmasının zorluğu nedeniyle yolcuların hissettiği sarsılmadır. Dördüncü vitese geçişte ise birinci dişli seti kilitlenir ve 1:1 oranı elde edilir. Geri vites ise ikinci gezegen dişli setinin ters çalışması sağlanarak elde edilir.

Roto Hydra-Matic ya da Turbo Hydra-Matic, Hydra-Matic’in gelişmiş ve hafifletilmiş sürümü olarak 1961-1964 arasında kullanıldı. 3 ileri oranlıydı ve akışkan kavramanın yerini tork konvertörü almıştı. “Roto” adı kavrama sistemindeki farklılıktan, yani statordan geliyordu. Alüminyum kasa sayesinde 66~70kg gibi bugün için bile normal sayılacak bir ağırlığa sahipti. Tork konvertörü sayesinde daha yumuşak geçişlerle birlikte daha fazla performans kaybına neden olan şanzıman Avrupa’da 1961-1962 model Opel Kapitan’da kullanıldı. Bu şanzıman Hydra-Matic kadar dayanıklı değildi. Hydra-Matic’in sağlamlığı onu uzun yıllar drag yarışçılarının tercihi yapmıştı. Roto Hydra-Matic 1964’te yerini iki hızlı Jetaway ve üç hızlı Turbo Hydra-Matic’e bıraktı. Günümüzde askeri Humvee ve onun sivil kardeşi olan Hummer H1 modelleri hala Turbo-Hydra-Matic ailesinden olan THM400 ve 4L80E şanzımanları ile üretilir. Bu iki şanzıman GM grubu dışında Jeep, Rolls-Royce ve hatta 1997’ye kadar Jaguar modellerinde de kullanılmıştır. Elektronik kumandalı sürümler güncel otomobillerde standart donanım olarak sunulmaktadır. THM400(diğer adıyla Turbo 400) sağlamlığı sayesinde drag ve canavar kamyon yarışlarında bugüne kadar kullanılagelmiştir.

Ford-O-Matic

1950’de montaj bandı yüzü gören ilk Ford otomatik şanzımanı 1958’de Cruise-O-Matic, 1968’de FMX’e dönüştü. 1980’de AOD şanzıman görevi devralana kadar hayatını otomobil, dört çeker ve kamyonetlerde sürdürdü. Bu seride Simpson, Ravigneaux gibi değişik gezegen dişli düzenlemeleri kullanıldı. Ford’un elektronik kumandaya geçmesi 1991’i buldu. AODE adı verilen modeller 2004’e kadar otomobilden kamyonete birçok modelde görev yaptı.

İyileştirmeler

Hidrolik şanzımanlar vites seçme kabiliyetinde oldukça ilerledi. Ama iki sorun vardı. Tork konvertörü akışkan nedeniyle oldukça fazla enerji tüketiyordu. Benzinin ucuz olduğu zamanlarda ve coğrafyalarda bu önemsizdi, ta ki 1973’teki ilk petrol krizine kadar.

İkincisi, otomatik şanzımanlar büyük ve tembel Amerikan V8’leriyle birlikte kullanıldığından, iki ya da üç vites oranı her devirde çok büyük torka sahip bu motorlara yetip arttı. Bu durum büyük V8’ler yüksek tüketim nedeniyle gözden düşmeye başlayınca değişti. Otomatik şanzımandan vazgeçilmek üzereydi ki, yapılan bir dizi iyileştirme, tutumlu otomobillerin de kendiliğinden vites değiştirebileceğini gösterdi.

Bu iyileştirmelerden ilki tork konvertörüne eklenen sürtünmeli kavrama oldu. Taşıt belli bir hıza ulaşınca hidrolik ya da elektrikli kumanda marifetiyle tok konvertöründeki pompa, türbine mekanik olarak kilitleniyordu. Diğer sorun olan az sayıda vites oranı, birkaç gezegen dişli grubunun arka arkaya eklenmesiyle çözüldü. Gruplar arasında yapılan kombinasyon çok sayıda vites oranını ortaya çıkardı.

Gelecek

Hangi ülkenin satış istatistiğine bakarsanız bakın, aynı eğilimi görürsünüz: Otomatik şanzımanın pazar payı sürekli artar. Japonya’da %98, Kuzey Amerika’da %95 gibi rakamlarda gerçekleşen satış oranı Avrupa’da çok daha geridedir. Avrupalının sürüş alışkanlıkları, farklı öncelikleri talebi nispeten düşük tuttu. Buna Avrupalı üreticilerin geliştirme konusundaki isteksizliği ile verimli, sorun çıkarmayan şanzımanlar üretmekteki göreceli başarısızlığı da eklenince satışlar uzun yıllar marjinal seviyelerde kaldı. Bu durum son yıllarda değişti. Artık silecekler bile otomatik iken, trafik her zamankinden daha yoğun iken sürücünün otomatik şanzımana bakışı değişmeye başladı. Bu eğilim üreticilerin geleneksel hidrolik sistem dışında çözümleri(Otomatikleştirilmiş manuel sistemler,  Tiptronik®, Sportshift vb.) kullanıcıya sunmasıyla desteklendi. Sadece orta-üst ve üst sınıf otomobillere özgü olan otomatik sistemler giderek tabana yayılmaya başladı.

1997 Honda Prelude “Sportshift”

Otomatik şanzımanla ilgili gerçek, gerçek araba tutkunları tarafından çok sevilen manuel şanzımanı demode kılacağıdır. Manuel şanzıman sürücüsü vitesi “hissettiği” zaman değiştirir. Bu çoğu zaman hem ekonomi hem de emisyon için avantajlıdır. Otomatik şanzıman bu davranışı taklit edebilecek şekilde programlanabilir. İşin aslı, sürücü davranışını gözleyip kendini yeniden programlayan, yani “öğrenen” şanzımanlar uzun süredir zaten piyasada. Dahası, sürücü müdahalesine açık otomatik şanzımanlar hızla yaygınlaşmakta.

Düşük verimlilik, bugünkü teknolojiyle üstesinden gelinebilen bir sorun. Yukarıda bahsedilen kilitli kavrama düzenekleri, giderek yaygınlaşan ve geliştirilen CVT’ler, kısa süre sonra otomatik şanzımanların verimlilikte manuelleri geçeceğinin habercisi. Eski nesil Nissan Micra’ların %30’unun CVT ile satılması hem Nissan’ı hem de diğer üreticileri teşvik eden önemli bir başarı oldu.

Eski zamanlara özgü bir diğer şikayet konusu vites değişimlerindeki sarsılmaydı. Tamamen bilgisayar kontrollü güncel otomatik şanzımanlar bu konuda o kadar başarılı ki, birçok otomobil vites değişimini sadece devir göstergesine bakarak anlayabileceğimiz seviyeye geldi. Bu konunun da halledilmesiyle birlikte, otomatik şanzımanların eleştirilecek hiçbir tarafı kalmamış oluyor.

Yakın zamanda yol kullanımı için üretilen otomobillerde seçimimizi manuel şanzımandan yana yapmak için tek gerçek sebep hoş bir nostalji yaşamak olacak.