català
Quan es mouen, els vehicles es veuen afectats per diferents forces de resistència, com ara la força de fricció de la interacció amb la superfície de la carretera. Per tant, els vehicles han d'acumular la potència necessària per vèncer les forces de resistència per començar des de parat i accelerar. La resistència a la carretera s'anomena resistència a la tracció, i la tracció, que supera aquesta resistència, crea l'efecte de tracció. A més de la resistència a la carretera, els vehicles han de suportar la resistència a l'aire. Per als camions és especialment important, ja que la resistència de l'aire és proporcional a l'àrea de projecció frontal del vehicle i la seva velocitat elevada a la tercera potència (s^3). Així, els fabricants de camions han de prestar molta atenció no només a la caixa de canvis i al paràmetre de relació de transmissió (mínim i màxim), sinó que també han de relacionar aquests paràmetres amb la potència, el pes propi del vehicle, el pes brut del vehicle, etc. Quan es seleccionen la caixa de canvis per a un vehicle, els especialistes tenen en compte la relació potència-pes, és a dir, la relació entre la potència màxima del motor i el seu pes brut.
Les característiques de la caixa de canvis tenen un efecte significatiu en l'eficiència del combustible. Empreses conegudes com Eaton, Allison, ZF estan desenvolupant contínuament noves solucions de caixa de canvis, que proporcionen avantatges importants als propietaris de camions comercials. Cal tenir en compte que el rendiment de la transmissió depèn de les condicions de la carretera, el cicle de funcionament del motor (períodes llargs de conducció amb velocitat constant o aturades i arrencades freqüents), la velocitat mitjana del vehicle, etc.
Els camions varien molt en grandària, potència i configuració; les varietats més petites poden ser mecànicament similars a alguns automòbils de passatgers. Aquests vehicles poden ser molt grans i potents, i es poden configurar per ajustar equips especialitzats, com en el cas dels camions de bombers i formigoners i excavadores d'aspiració. Els camions moderns funcionen en gran part amb motors dièsel, tot i que als EUA, Canadà i Mèxic hi ha camions de mida petita i mitjana amb motors de gasolina. Els camions moderns estan dissenyats per córrer llargues distàncies. Per tant, aquests vehicles haurien d'estar equipats amb caixes de canvis molt fiables i duradores.
La transmissió del camió és una combinació d'unitats interrelacionades, que ajuden a transmetre el parell motor a les rodes motrius. A més, el valor del parell i la seva direcció es poden canviar en funció d'altres factors. Les transmissions de diferents marques i models de camions tenen les seves peculiaritats, que estan determinades per factors com el nombre d'eixos motrius, les característiques individuals del disseny del vehicle, etc. Les transmissions estàndard de camions manuals inclouen necessàriament components com l'embragatge, la caixa de canvis, l'arbre de transmissió, la transferència. Caixa.
Pel que fa al parell, que es transmet amb l'ajuda de la transmissió a les rodes davanteres del camió, és directament proporcional a les relacions de transmissió. Les relacions de transmissió les determinen els enginyers per a cada vehicle en particular durant el procés de desenvolupament. El valor del parell està determinat per les característiques tècniques i dinàmiques, que s'han d'implementar en el model que s'està desenvolupant.
Arrossegar-se per zones urbanes estretes en el trànsit amb parades i parades freqüents, moure's per les pistes dels pneumàtics d'una obra enfangada o passar per les obligacions d'escombraries residencials: l'aplicació específica de camions o vehicles comercials de classe 6 - 8 pot establir requisits específics per a les caixes de canvis. en comparació amb els seus homòlegs a l'autopista. No obstant això, no ha aturat una tendència generalitzada d'automatització en camions i vehicles comercials, que afectava especialment a les caixes de canvis.
La caixa de canvis manual ha estat provada durant dècades per milions de camioners comercials, que consideren que aquesta solució és la solució més adequada per als camions: les caixes de canvis manuals són senzilles, relativament barates tant en producció com en manteniment, i garanteixen un consum de combustible reduït. No obstant això, les caixes de canvis manuals tenen un inconvenient important, que pot eclipsar tots els mèrits esmentats anteriorment i generar disgust entre els conductors: el canvi de marxes manual i les manipulacions simultànies amb els pedals poden ser força molestos, especialment en el trànsit urbà. No és estrany que avui dia els fabricants de camions, amb les últimes tecnologies a la seva disposició, intentin satisfer els requisits dels conductors i fer que el procés de canvi de marxes sigui més còmode i segur. Segons nombrosos treballs de recerca, Amèrica del Nord està seguint Europa en la tendència de "sense canvis", ja que les caixes de canvis manuals automàtiques i automatitzades continuen guanyant popularitat en el segment dels camions comercials. Els motius inclouen una millor eficiència del combustible i una contractació i productivitat més fàcils de conductor que amb els manuals, juntament amb una major seguretat.
Als camions petits podeu trobar caixes de canvi manuals que s'assemblen a solucions de canvi aplicades als cotxes de passatgers. Sovint tenen aproximadament sis engranatges i normalment tenen un sincronitzador. Per a aquests camions, el senzill patró en H és fàcil d'utilitzar. Tanmateix, es complica una mica més quan es tracta de camions més grans i vehicles comercials amb més marxes. En aquests camions més grans normalment hi ha controls addicionals per ajudar a gestionar el control de les diferents marxes. En camions més antics, el control és sovint una palanca independent muntada al terra o més recentment: un interruptor pneumàtic muntat a la palanca "H"; en els camions més nous, el control és sovint un interruptor elèctric muntat a la palanca "H". Les caixes de canvis multicontrol estan construïdes amb potències molt més altes, però rarament utilitzen sincronització. Hi ha diverses alternatives comunes per al patró de canvi: Range, Splitter, Range-Splitter. Les caixes de canvis manuals dels camions d'avui solen ser "divisors de rang".
Les transmissions automàtiques modernes tenen diferències significatives respecte als seus predecessors, que s'utilitzaven en camions comercials. La diferència principal rau en la quantitat de gammes d'engranatges i en el principi mateix del control de la transmissió del camió. La quantitat d'engranatges de les antigues caixes de canvis automàtiques es limitava a 5, i el control es realitzava amb l'ajuda de la hidràulica. Actualment, els fabricants de transmissions ofereixen caixes de canvis automàtiques amb més de 5 marxes, que es controlen mitjançant electrònica. A més, les modernes caixes de canvis automàtiques estan equipades amb el bloqueig del convertidor de parell.
La llista d'avantatges de les caixes de canvis automàtiques modernes per a camions comercials inclou un procés de canvi de marxes suau. El consum de combustible a les carreteres rurals és comparable al nivell de consum quan s'utilitza la caixa de canvis manual. La transmissió automàtica permet als conductors conduir el camió amb més facilitat i seguretat, prestant més atenció a la carretera i sense distreure's amb el canvi de marxes manual. Els principals inconvenients competitius de les caixes de canvis automàtiques per a camions comercials són l'augment del consum de combustible, el manteniment i els problemes de transmissió automàtica que donen lloc a costosos serveis de reparació.
La transmissió manual automatitzada (AMT) es considera una altra solució de transmissió prometedora per a camions i vehicles comercials. Els AMT són similars a les transmissions manuals pel que fa a les capacitats funcionals i els principis de funcionament. Es pot dir que AMT és gairebé el mateix que la caixa de canvis manual, però inclou servomotors i accionaments hidràulics, que controlen el funcionament de l'embragatge i el procés de canvi de marxes. Els AMT destaquen per la seva eficiència. A més, les transmissions automàtiques no són tan cares en manteniment i reparació com les transmissions automàtiques, i el consum de combustible de les transmissions automatitzades és compatible amb el nivell de les caixes de canvis manuals (de vegades els AMT poden estalviar encara més combustible). Si els camions amb caixes de canvis automàtiques són fàcils d'utilitzar, però requereixen despeses considerables de combustible i serveis, els camions amb AMT resulten no només convenients, sinó també econòmicament viables.
Tanmateix, cal tenir en compte que quan canvieu una caixa de canvis manual o AMT i enganxeu l'embragatge, el parell del motor s'interromp i la potència no es transfereix cap a la transmissió a les rodes. En una transmissió totalment automàtica, el convertidor de parell permet canviar les marxes de la transmissió sense interrompre el parell que va del motor a les rodes.
Atès que les caixes de canvis automàtiques i les solucions AMT impulsen gradualment les opcions de canvi manual del mercat de transmissions per a camions i vehicles comercials, revisarem aquest tipus de caixes amb més detall.
La transmissió automàtica comuna inclou el convertidor de parell, la part mecànica, el sistema de control i els mecanismes auxiliars. El convertidor de parell serveix com a mecanisme de transmissió hidràulic, en el qual la potència es transfereix pel flux d'ATF. El convertidor de parell està format per l'impulsor de la bomba, el corredor de la turbina i l'arrencada. El mecanisme de bloqueig garanteix una millor economia de combustible. El convertidor de parell proporciona la connexió entre el motor i la transmissió, redueix les càrregues dinàmiques, evita que el motor s'aturi durant les sobrecàrregues i augmenta el parell del motor quan arrenca des d'aturada i en condicions de carretera difícils.
Les transmissions automàtiques tenen 3 engranatges planetaris i embragatges de fricció, que garanteixen el procés de canvi d'engranatges de la transmissió. El valor de la relació d'engranatges canvia gradualment sense interrompre el flux de potència. El canvi de la transmissió d'engranatges es realitza pel sistema de control en mode automàtic. Molts models de transmissions automàtiques estan equipats amb un retardador hidrodinàmic, que serveix per frenar el vehicle i reduir el desgast de les pastilles de fre. El retardador sol instal·lar-se en transmissions automàtiques d'autobusos i maquinària i vehicles que operen en zones muntanyoses. Les unitats de control electrònic (ECU) avançades de transmissions automàtiques garanteixen una gran adaptabilitat a les condicions de la carretera i a l'estil de conducció, i permeten implementar funcions addicionals. A petició del client, la transmissió automàtica pot estar equipada amb els canvis de canvi automàtic de tipus botó o palanca.
Allison Transmission, un dels majors fabricants mundials de transmissions automàtiques per a camions i vehicles comercials, equipa les seves solucions de transmissió amb el sistema de diagnòstic de transmissió de camions anomenat Prognostics, que permet al conductor controlar l'estat dels components principals del vehicle. La funció Oil Life Filter controla el consum de combustible, estalviant-lo durant la conducció i durant el funcionament al ralentí del motor. La funció Filter Life Monitor informa al conductor sobre la necessitat de canviar el filtre de transmissió. La funció Monitor de salut de la transmissió supervisa l'estat dels circuits d'accionament de la transmissió i avisa el conductor sobre la necessitat d'un manteniment i un reajustament puntuals.
Avui Allison Transmission ofereix una àmplia gamma de solucions de transmissió per a camions i vehicles comercials (models de transmissió de les sèries 1000, 2000, 3000 i 4000). Una altra solució de transmissió automàtica TC10 va ser dissenyada per Allison per a vehicles de tracció. Les transmissions Allison de la sèrie Torqmatic s'utilitzen per als autobusos. Els camions de càrrega pesada, que s'utilitzen a la indústria de la mineria i la construcció, solen estar equipats amb transmissions Allison 5000, 6000, 8000 i 9000.
Volvo, un conegut fabricant de camions, també ofereix solucions eficients de transmissió automàtica, com ara Powertronic. El Powertronic és una transmissió automàtica totalment de 6 velocitats amb control electrònic, que està dissenyada per al moviment amb operacions freqüents d'aturada i arrencada. La transmissió del camió Powertronic està equipada amb el convertidor de parell per garantir una gran força de propulsió en arrencar des d'una parada sense cap interrupció del parell transmès a les rodes motrius. Per tant, aquesta transmissió és una opció ideal per als camions Volvo que operen en obres i en trànsit urbà.
L'empresa Voith ofereix la família de transmissions automàtiques anomenades DIWA, destinades a autobusos urbans i autobusos suburbans. La característica principal d'aquestes transmissions automàtiques és que el parell motor es transmet tant mecànicament com hidràulicament. La sortida des de l'aturada es realitza hidràulicament, i a mesura que augmenta la velocitat de moviment la participació hidràulica es substitueix gradualment per la part mecànica. Cal tenir en compte que la potència del motor es divideix abans de l'engranatge del convertidor de parell i es combina després. Així, el convertidor de parell i dos engranatges planetaris formen el primer engranatge hidromecànic. Per tant, la transmissió DIWA funciona amb una alta eficiència en una àmplia gamma de velocitats, assegurant un arrencada suau des d'una parada i una acceleració constant. Aleshores, el sistema de transmissió activa la transferència de parell purament mecànica, que funciona amb menys pèrdues. El convertidor de parell funciona simultàniament com un retardador hidràulic, que garanteix l'activació immediata del fre hidràulic independentment de l'engranatge engranat.
L'alta eficiència d'aquesta transmissió s'aconsegueix gràcies a la combinació "convertidor de parell diferencial". Mentre que les transmissions automàtiques habituals canvien de marxa de 2 a 3 vegades al començament, Voith DIWA continua utilitzant la 1a marxa, enganxant simultàniament el convertidor de parell i les peces de transmissió mecànica del camió. Per tant, un nombre menor de torns fa que el moviment de l'autobús sigui més suau i redueix el desgast dels discos de fricció. El convertidor de parell a DIWA es troba al centre de la caixa de canvis, aquest posicionament va ajudar a desfer-se de tubs excessius i mànegues de connexió.
L'empresa alemanya ZF també ofereix solucions de transmissió notables per a camions i vehicles comercials. Per exemple, la transmissió automàtica de 6 velocitats ZF EcoLife està pensada per a camions i autobusos. Aquesta transmissió té un sistema de refrigeració eficient, que permet operar en condicions de temperatura més severes quan la temperatura de l'oli de transmissió a l'intercanviador de calor arriba fins als 120 °C. A més, els enginyers de ZF van utilitzar aquí el convertidor de parell amb majors taxes d'acceleració quan el paràmetre de RPM del motor és baix. L'amortidor de vibracions de parell incorporat redueix el consum de combustible en arrencar des d'un parat mitjançant la desactivació ràpida del bloqueig del convertidor de parell.
Una altra transmissió automàtica de 6 velocitats ZF-PowerLine, destinada a vehicles comercials lleugers, destaca per la seva economia de combustible gràcies a un convertidor de parell avançat. Cal tenir en compte que el convertidor de parell de transmissió automàtica a les caixes de canvis ZF s'utilitza al començament del moviment i deixa de funcionar quan el cotxe accelera fins a la velocitat de 10-15 km/h. en aquest cas no cal utilitzar la 1a marxa "allargada". La família de transmissions ZF Ecomat va ser dissenyada específicament per a autobusos urbans i vehicles especials.
Avui en dia, l'electrònica juga un paper important en el control de diferents sistemes implementats en camions. Actualment, el microprocessador regula el funcionament no només de l'encesa del motor, sinó també de l'embragatge i la caixa de canvis. El principal avantatge del control electrònic sobre les opcions mecàniques, hidràuliques o pneumàtiques és la millor capacitat de resposta i la possibilitat de combinar un gran nombre de paràmetres. Es poden canviar diferents modes de funcionament reconfigurant el programari, en lloc de fer canvis en el disseny de la transmissió. Així, l'electrònica garanteix un funcionament més rendible del vehicle i una experiència de conducció més segura. Per tant, cada cop hi ha més camions (especialment camions pesats) equipats amb transmissions manuals automatitzades. Molta gent confon aquest tipus de transmissió amb la solució de canvi automàtic de marxes, però les transmissions automàtiques, a diferència de l'AMT, tenen convertidors de parell.
El disseny de la transmissió automatitzada pot incloure un accionament electromecànic, electropneumàtic o electrohidràulic, que converteix els senyals rebuts de la unitat de control electrònic (ECU) en un desplaçament angular de la forquilla de l'embragatge. El mateix AMT inclou l'electromotor amb el servoaccionament, que mou la forquilla de l'embragatge. Aquesta solució tècnica aparentment senzilla està controlada pel complicat programari, que processa els senyals de la palanca del joystick, situada a la cabina del camió, quan el conductor canvia de marxa. Per tant, només hi ha dos pedals a la cabina del camió equipat amb l'AMT: gas i fre. Aquesta transmissió de camions va aparèixer a finals dels 90 i inicialment aquesta tecnologia va ser percebuda pels conductors amb desconfiança. A més, en aquells dies, les transmissions automatitzades eren significativament més cares que les transmissions manuals. Però en aquests dies, amb el desenvolupament de tecnologies més avançades i rendibles, cada cop més camions estan equipats amb transmissions automatitzades. Eaton va ser la primera empresa al mercat de transmissions automatitzades amb la seva transmissió AutoShift llançada als anys 90. Des d'aleshores, la cartera de productes d'Eaton s'ha complementat amb un UltraShift de gamma mitjana de 6 velocitats i un UltraShift Plus de 10, 11, 13 i 18 velocitats.
La transmissió mecànica automàtica (AMT) està guanyant popularitat a la indústria de l'automòbil, a causa de la seva combinació dels avantatges de les transmissions mecàniques i les transmissions automàtiques en termes de consum de combustible, baix cost, millora del confort de conducció i qualitat de canvi. Avui en dia, les transmissions manuals automatitzades de camions són produïdes per una àmplia gamma d'empreses: ZF, Volvo, Daimler AG, Eaton, Mack, Detroit Diesel, Mercedes, Man, etc. Ara analitzem amb més detall les destacables solucions AMT que ofereixen aquestes empreses.
Volvo Trucks ofereix la transmissió manual automatitzada de 6 velocitats I-Sync, destinada als camions Volvo FL. Aquesta transmissió de camions està especialment dissenyada per al motor D7 i per circular per carrers urbans i zones suburbanes. L'accionament electrohidràulic garanteix un canvi de marxes suau quan es condueix en un trànsit dens de la ciutat amb parades freqüents . La transmissió I-Sync està disponible en dues versions: per al motor D5K i per al motor D8K. La palanca, muntada darrere del volant, permet al conductor seleccionar el mode de canvi de marxes manual o automàtic. No hi ha pedal d'embragatge en camions amb transmissió I-Sync: el canvi de marxes manual es realitza amb l'ajuda de la palanca esmentada. En el mode automàtic, la transmissió I-Sync canvia de marxa de manera independent en un moment ben escollit. La capacitat de parell d'aquesta transmissió pot arribar als 1050 Nm, la qual cosa fa que la transmissió I-Sync sigui una opció ideal per als camions que operen en zones urbanes.
Una altra solució AMT coneguda desenvolupada per Volvo Trucks és la transmissió I-Shift. Aquesta transmissió es basa en una caixa de canvis manual de malla constant. El component principal d'aquesta transmissió "intel·ligent" és la unitat de control electrònic (ECU), que controla el funcionament de l'embragatge de la transmissió i el procés de canvi de marxes. L'ECU canvia de marxa amb molta precisió gràcies a l'anàlisi de dades sobre la velocitat del camió, el pes, el parell requerit, el nivell de la carretera i altres paràmetres. El sistema també intercanvia dades amb el motor, que, al seu torn, regula la velocitat de revolucions i el frenat del motor per obtenir la màxima eficiència. Aquesta solució de transmissió està dissenyada per estalviar fins a un 5% de combustible. Aquesta transmissió automatitzada pot tenir un o dos engranatges reductors de velocitat, així com l'opció amb marxes de marxa enrere addicionals. Els engranatges reductors de velocitat milloren significativament la capacitat d'arrencada des d'aturada, redueixen la càrrega de l'embragatge al 75% i ajuden a evitar serveis de reparació addicionals.
Mack Trucks ofereix transmissions automatitzades mDrive (12 velocitats) i mDrive HD (variants de 13 i 14 velocitats) destinades a diferents models de camions Mack.
Les transmissions de camions Mack estan desenvolupades per funcionar sense problemes amb els motors i eixos Mack MP, de manera que no hi ha cap problema de compatibilitat o rendiment. Amb materials duradors, un funcionament senzill i una fabricació nord-americana, aquestes solucions de transmissió garanteixen no només un canvi de marxa eficient, sinó també una economia de combustible, un desgast reduït i una experiència de conducció còmoda.
Detroit Diesel Corporation, una filial de Daimler Trucks North America (propietat íntegrament de German Daimler AG), ofereix la transmissió manual automatitzada DT12 destinada a camions pesats. Aquesta transmissió de camions garanteix un bon rendiment de canvi de marxes, durabilitat i facilitat d'operació.
La transmissió DT12 enllaça el motor amb els eixos i es comunica amb el DD13 i el DD15 en una xarxa electrònica integrada per compartir dades de reducció de danys, com ara la sobrecàrrega de l'embragatge de la transmissió i la protecció de la línia de transmissió. El DT12 utilitza informació d'un mapa topogràfic per manipular tant les funcions del motor com de la caixa de canvis, aprofitant l'entorn del camió.
La família de transmissions automatitzades Mercedes-Benz PowerShift inclou diversos models de transmissions. El procés de canvi de marxa en camions equipats amb el PowerShift de 12 velocitats s'implementa de manera ràpida i suau. Aquesta transmissió té un mode de "maniobra" i marxes per al trànsit de la línia principal a altes velocitats i un nivell baix de RPM. Els camions de transport de línia Mercedes-Benz Actros estan equipats amb una versió millorada PowerShift 2. Gràcies a l'ús del sistema de sensors avançat, les marxes es canvien de manera més ràpida i suau. Els camions de construcció Mercedes-Benz Actros estan equipats amb l'AMT PowerShift Off-road de 12 velocitats, amb diversos modes de funcionament i 4 marxes enrere. El disseny d'aquesta caixa de canvis també inclou un sensor d'inclinació i un sistema avançat d'arrencada suau des d'aturada. L'AMT PowerShift GO 240-8 de 8 velocitats està instal·lat en autocars turístics Mercedes-Benz Travego i Tourismo.
MAN Nutzfahrzeuge Gruppe produeix transmissions TipMatic automatitzades, que creen una síntesi perfecta de confort i eficiència. La transmissió TipMatic de 12 velocitats amb el mode "tot a terra" i 2 marxes enrere va ser dissenyada per a camions pesats TGX i TGS.
Aquesta transmissió automatitzada pot tenir un engranatge directe o sobremarça. Els modes de funcionament es seleccionen amb l'ajuda del commutador de la consola central, mentre que les marxes es canvien mitjançant la palanca de canvis sota la direcció. La transmissió TipMatic pot estar equipada amb el retardador MAN PriTarder o amb el ZF intarder. A petició, TipMatic pot estar equipat amb programes de control especials: Profi (mode de canvi manual kick-down), Fleet (per a conductors sense experiència).
Tot i que cada cop són més els fabricants de camions que prefereixen instal·lar transmissions automàtiques o automatitzades als seus productes, les transmissions manuals encara tenen una quota important en el segment dels camions comercials. Encara hi ha molts admiradors de solucions de transmissió manual fiables i a un preu raonable, que els agrada encarregar-se del procés de canvi de marxes amb l'ajuda del canvi de transmissió manual del camió. Les transmissions de deu velocitats segueixen sent el tipus manual més comú per als camions pesats de carretera, tot i que les caixes de 13 i 18 velocitats són populars entre els conductors de camions de llarga distància i s'apliquen habitualment amb motors de gran potència. Els camions que s'utilitzen en la construcció i altres vocacions solen tenir caixes de canvis "baixa-baixa" d'11 velocitats amb tres rangs de relació en lloc de les dues en les transmissions per carretera. Empreses tan conegudes com Eaton, ZF i Volvo no renuncien a les opcions de transmissió manual per a camions i vehicles comercials. L'adopció de transmissions totalment automàtiques i AMT als camions ha estat impulsada en gran mesura per les demandes dels conductors de comoditat i comoditat, així com per problemes de seguretat. Per tant, és difícil fer prediccions precises per a una indústria tan d'alta tecnologia, on les empreses posen un gran esforç i recursos financers importants per desenvolupar solucions tècniques extremadament complicades que fa 10 o 15 anys semblaven increïbles. Qui sap, potser en un futur no tan llunyà totes les operacions comercials es faran amb camions autònoms.