dansk
Ved bevægelse påvirkes køretøjer af forskellige modstandskræfter, såsom friktionskraft fra interaktion med vejbanen. Derfor skal køretøjer akkumulere den nødvendige kraft for at overvinde modstandskræfter for at starte fra stilstand og accelerere. Vejmodstanden kaldes trækmodstand, og trækkraften, som overvinder denne modstand, skaber trækkraften. Ud over vejmodstand skal køretøjer modstå luftmodstand. For lastbiler er det særligt vigtigt, da luftmodstanden er proportional med arealet af køretøjets frontale projektion og dets hastighed hævet til tredje potens (s^3). Lastbilfabrikanterne skal således være meget opmærksomme ikke kun på gearkassen og gearforholdsparameteren (min og max), men også bringe disse parametre i sammenhæng med effekt, køretøjets egenvægt, totalvægt osv. Ved valg af gearkasse til en køretøj, tager specialister hensyn til effekt-til-vægt-forholdet, dvs. forholdet mellem maksimal motoreffekt og bruttovægt.
Gearkassens egenskaber har en betydelig effekt på brændstofeffektiviteten. Kendte virksomheder som Eaton, Allison, ZF udvikler løbende nye gearkasseløsninger, som giver betydelige fordele for ejere af kommercielle lastbiler. Det skal bemærkes, at transmissionsydelsen afhænger af vejforhold, motorens driftscyklus (lange perioder med kørsel med konstant hastighed eller hyppige stop og starter), køretøjets gennemsnitshastighed osv.
Lastbiler varierer meget i størrelse, kraft og konfiguration; mindre varianter kan være mekanisk lig nogle personbiler. Disse køretøjer kan være meget store og kraftige og kan konfigureres til at justere specialudstyr, såsom i tilfælde af brandbiler og betonblandere og sugegravemaskiner. Moderne lastbiler drives stort set af dieselmotorer, selvom små til mellemstore lastbiler med benzinmotorer findes i USA, Canada og Mexico. Moderne lastbiler er designet til at køre over lange afstande. Derfor bør disse køretøjer være udstyret med meget pålidelige og holdbare gearkasser.
Lastbilens transmission er en kombination af indbyrdes forbundne enheder, som hjælper med at overføre motorens drejningsmoment til de drivende hjul. Ydermere kan drejningsmomentværdien og dens retning ændres afhængigt af andre faktorer. Transmissioner af forskellige mærker og modeller af lastbiler har deres særegenheder, som bestemmes af sådanne faktorer som antallet af drivaksler, individuelle designfunktioner af køretøjet osv. Manuelle lastbilstandardtransmissioner inkluderer nødvendigvis sådanne komponenter som kobling, gearkasse, kardanaksel, overførsel sag.
Med hensyn til drejningsmomentet, som overføres ved hjælp af transmissionen til lastbilens forreste hjul, er det direkte proportionalt med transmissionens gearforhold. Gearforhold bestemmes af ingeniører for hvert enkelt køretøj under udviklingsprocessen. Momentværdien bestemmes af tekniske og dynamiske egenskaber, som bør implementeres i den model, der udvikles.
At kravle gennem snævre byområder i trafikken med hyppige stop og gå, bevæge sig gennem de udgravede dækspor på en mudret byggeplads eller rulle gennem boligrenovationsopgaver – målrettet anvendelse af klasse 6 - 8 lastbiler eller erhvervskøretøjer kan stille specifikke krav til gearkasser sammenlignet med deres modstykker på motorvejen. Alligevel har det ikke stoppet en generel tendens til automatisering i lastbiler og erhvervskøretøjer, som især påvirkede gearkasser.
Den manuelle gearkasse er blevet testet i årtier af millioner af kommercielle lastbilchauffører, som anser denne løsning for at være den bedst egnede løsning til lastbiler: Manuelle gearkasser er enkle, relativt billige i produktion såvel som i vedligeholdelse, og de sikrer et reduceret brændstofforbrug. Manuelle gearkasser har dog en væsentlig ulempe, som kan overskygge alle ovennævnte fordele og forårsage utilfredshed blandt chauffører: Manuelt gearskift og samtidige manipulationer med pedaler kan være ret besværlige, især i bytrafik. Ikke underligt, at producenter af lastbiler i dag, med de nyeste teknologier til deres rådighed, forsøger at opfylde chaufførernes krav og gøre processen med gearskifte mere bekvem og fejlsikker. Ifølge talrige forskningsarbejder, Nordamerika følger Europa i trenden med "skiftløshed", da automatiske og automatiske manuelle gearkasser fortsætter med at vinde popularitet i segmentet for kommercielle lastbiler. Årsagerne omfatter øget brændstofeffektivitet og lettere rekruttering af chauffører og produktivitet end med manualer, sammen med større sikkerhed.
På små lastbiler kan du finde manuelle gearkasser, der ligner skifteløsninger, der anvendes i personbiler. De har ofte cirka seks gear og har almindeligvis en synkronisering. For disse lastbiler er det enkle H-mønster let at betjene. Det bliver dog lidt mere kompliceret, når du har at gøre med større lastbiler og erhvervskøretøjer med flere gear. På disse større lastbiler er der sædvanligvis yderligere styringer til at hjælpe med at styre styringen af de forskellige gear. I ældre lastbiler er styringen ofte et separat håndtag monteret på gulvet eller for nylig - en pneumatisk kontakt monteret på "H" håndtaget; i nyere lastbiler er styringen ofte en elektrisk kontakt monteret på "H"-håndtaget. Multi-kontrol gearkasser er bygget i meget højere effekt, men bruger sjældent synchromesh. Der er flere almindelige alternativer til skiftemønsteret - Range, Splitter, Range-Splitter. Nutidens lastbils manuelle gearkasser er oftest "range-splitter".
Moderne automatiske transmissioner har betydelige forskelle fra deres forgængere, som blev brugt i kommercielle lastbiler. Den største forskel ligger i mængden af gearområder og i selve princippet om lastbiltransmissionskontrol. Mængden af gear i gamle automatgearkasser var begrænset til 5, og kontrollen blev udført ved hjælp af hydraulik. I dag tilbyder transmissionsproducenter automatiske gearkasser med mere end 5 gear, som styres ved hjælp af elektronik. Desuden er moderne automatiske gearkasser udstyret med momentomformer-lock-up.
Listen over fordele ved moderne automatiske gearkasser til kommercielle lastbiler inkluderer glat gearskifteproces. Brændstofforbruget på landevejene kan sammenlignes med forbrugsniveauet ved brug af den manuelle gearkasse. Den automatiske gearkasse gør det muligt for chauffører at køre lastbilen lettere og mere sikkert, idet de er mere opmærksomme på vejen og ikke bliver distraheret af manuelt gearskift. De største konkurrencemæssige ulemper ved automatiske gearkasser til kommercielle lastbiler er øget brændstofforbrug, vedligeholdelse og automatgearproblemer, hvilket resulterer i dyre reparationstjenester.
Den automatiske manuelle gearkasse (AMT) anses for at være endnu en lovende transmissionsløsning til lastbiler og erhvervskøretøjer. AMT'er ligner manuelle gearkasser med hensyn til funktionelle egenskaber og driftsprincipper. Det kan siges, at AMT er næsten det samme som den manuelle gearkasse, men den inkluderer servo- og hydrauliske drev, som styrer koblingsbetjeningen og gearskifteprocessen. AMT'er er bemærkelsesværdige for deres effektivitet. Derudover er automatiserede transmissioner ikke så dyre i vedligeholdelse og reparation som automatiske transmissioner, og brændstofforbruget for automatiserede transmissioner er kompatibelt med niveauet af manuelle gearkasser (nogle gange kan AMT'er være endnu mere brændstofbesparende). Hvis lastbiler med automatiske gearkasser er nemme at bruge, men kræver betydelige udgifter til brændstof og service, så viser lastbiler med AMT'er ikke kun praktiske, men også økonomisk rentable.
Det skal dog bemærkes, at når du skifter en manuel gearkasse eller AMT og aktiverer koblingen, afbrydes motorens drejningsmoment, og at kraften ikke bliver overført ned i drivlinjen til hjulene. I en fuldautomatisk transmission giver momentomformeren dig mulighed for at skifte gear uden at afbryde drejningsmomentet fra motoren til hjulene.
Da automatiske gearkasser og AMT-løsninger gradvist driver manuelle gearskiftemuligheder fra markedet for transmissioner til lastbiler og erhvervskøretøjer, vil vi gennemgå disse typer gearkasser mere detaljeret.
Den almindelige automatiske gearkasse inkluderer momentomformeren, mekanisk del, styresystem og hjælpemekanismer. Momentomformeren fungerer som en hydraulisk transmissionsmekanisme, hvor kraften overføres af ATF-strømmen. Momentomformeren består af pumpehjulet, turbineløberen og starteren. Låsemekanismen sikrer bedre brændstoføkonomi. Momentomformeren sørger for forbindelsen mellem motor og transmission, reducerer dynamiske belastninger, forhindrer motoren i at stoppe under overbelastning og øger drejningsmomentet fra motoren ved start fra stilstand og under vanskelige vejforhold.
Automatgear har 3 planetgear og friktionskoblinger, som sikrer gearskifteprocessen. Udvekslingsværdien ændres gradvist uden at forstyrre kraftstrømmen. Geartransmissionsskiftet udføres af styresystemet i automatisk tilstand. Mange modeller af automatiske gearkasser er udstyret med en hydrodynamisk retarder, som tjener til at bremse køretøjet og reducere slid på bremseklodser. Retarderen er normalt installeret i automatgear til busser og maskiner og køretøjer, der kører i bjergområder. Avancerede elektroniske styreenheder (ECU) i automatiske transmissioner sikrer høj tilpasningsevne til vejforhold og kørestil og tillader implementering af yderligere funktioner. På kundens anmodning kan automatgearet udstyres med automatiske gearskiftere af knap- eller håndtagstype.
Allison Transmission, en af verdens største producenter af automatiske gearkasser til lastbiler og erhvervskøretøjer, udstyrer sine transmissionsløsninger med lastbiltransmissionsdiagnosesystemet Prognostics, som gør det muligt for chaufføren at overvåge status for de vigtigste køretøjskomponenter. Funktionen Oil Life Filter styrer brændstofforbruget og sparer brændstof under kørsel og under tomgang af motoren. Funktionen Filter Life Monitor informerer føreren om nødvendigheden af at skifte transmissionsfilteret. Funktionen transmission Health Monitor overvåger status for transmissionsdrevkredsløb og advarer føreren om nødvendigheden af veltimet vedligeholdelse og efterjustering.
I dag tilbyder Allison Transmission en bred vifte af transmissionsløsninger til lastbiler og erhvervskøretøjer (transmissionsmodeller i serierne 1000, 2000, 3000 og 4000). En anden automatgearløsning TC10 blev designet af Allison til traktorer. Allison transmissioner af Torqmatic-serien bruges til busser. Kraftige lastbiler, som bruges i minedrift og byggeindustrien, er ofte udstyret med Allison 5000, 6000, 8000 og 9000 serie transmissioner.
Volvo, en kendt producent af lastbiler, leverer også effektive automatgearløsninger, såsom Powertronic. Det Powertronic er en fuld 6-trins automatgearkasse med elektronisk styring, som er designet til bevægelse med hyppige stop-start operationer. Powertronic lastbiltransmissionen er udstyret med momentomformeren for at sikre høj fremdriftskraft ved start fra stilstand uden afbrydelser af drejningsmomentet, der overføres til drivhjulene. Derfor er denne transmission en ideel mulighed for Volvo-lastbiler, der kører på byggepladser og i bytrafik.
Virksomheden Voith tilbyder familien af automatgear ved navn DIWA, som er beregnet til bybusser og forstadsbusser. Hovedtræk ved disse automatiske gearkasser er, at motorens drejningsmoment overføres mekanisk såvel som hydraulisk. Start fra stilstand foregår hydraulisk, og efterhånden som bevægelseshastigheden øges, erstattes hydraulikdeltagelsen gradvist af den mekaniske del. Det skal bemærkes, at motoreffekten deles før momentomformerens indgreb og kombineres efterfølgende. Således udgør momentomformeren og to planetgear det 1. hydromekaniske gear. Derfor fungerer DIWA transmission med høj effektivitet i en lang række hastigheder, hvilket sikrer en jævn start fra stilstand og stabil acceleration. Derefter aktiverer transmissionssystemet rent mekanisk momentoverførsel, som fungerer med færre tab. Momentomformeren fungerer samtidig som en hydraulisk retarder, som sikrer øjeblikkelig aktivering af den hydrauliske bremse uanset det indkoblede gear.
Høj effektivitet af denne transmission opnås takket være kombinationen "differensmomentomformer". Mens almindelige automatiske transmissioner skifter gear 2-3 gange i starten, fortsætter Voith DIWA med at bruge 1. gear - samtidig med at momentomformeren og lastbilens mekaniske transmissionsdele. Derfor gør et mindre antal skift bussens bevægelser jævnere og reducerer slid på friktionsskiver. Momentomformeren i DIWA er placeret i midten af gearkassen, en sådan positionering hjalp med at slippe af med overdrevne rør og tilslutningsslanger.
Det tyske firma ZF tilbyder også bemærkelsesværdige transmissionsløsninger til lastbiler og erhvervskøretøjer. For eksempel er den 6-trins automatgearkasse ZF EcoLife beregnet til lastbiler og busser. Denne transmission har et effektivt kølesystem, som gør det muligt at arbejde under mere hårde temperaturforhold, når transmissionsolietemperaturen i varmeveksleren når op til 120°C. Derudover brugte ZF-ingeniører her momentomformeren med højere accelerationshastigheder, når motorens RPM-parameter er lav. Den indbyggede momentvibrationsdæmper reducerer brændstofforbruget ved start fra stilstand ved hjælp af hurtig deaktivering af momentomformerens låsning.
En anden 6-trins automatisk gearkasse ZF-PowerLine, beregnet til lette erhvervskøretøjer, er kendt for sin brændstoføkonomi takket være en avanceret momentomformer. Det skal bemærkes, at den automatiske transmissions momentomformer i ZF gearkasser bruges i begyndelsen af bevægelsen, og den stopper med at fungere, når bilen accelererer op til hastigheden på 10-15 km/t. i dette tilfælde er der ingen grund til at bruge "langvarig" 1. gear. Familien af ZF transmissioner Ecomat er specielt designet til bybusser og specialkøretøjer.
I dag spiller elektronik en stor rolle i styringen af forskellige systemer implementeret i lastbiler. I øjeblikket regulerer mikroprocessoren driften af ikke kun motorens tænding, men også af koblingen og gearkassen. Den største fordel ved den elektroniske kontrol i forhold til mekaniske, hydrauliske eller pneumatiske muligheder er bedre reaktionsevne og muligheden for at kombinere et stort antal parametre. Forskellige driftstilstande kan ændres ved at omkonfigurere softwaren i stedet for at foretage ændringer i transmissionsdesignet. Elektronik sikrer således mere omkostningseffektiv drift af køretøjet og sikrere køreoplevelse. Derfor er flere og flere lastbiler (især tunge lastbiler) udstyret med automatiserede manuelle gearkasser. Mange mennesker forveksler denne type transmission med den automatiske gearskifteløsning, men automatiske gearkasser har i modsætning til AMT momentomformere.
Udformningen af den automatiserede transmission kan omfatte et elektromekanisk, elektro-pneumatisk eller elektrohydraulisk drev, som konverterer signaler modtaget fra den elektroniske styreenhed (ECU) til en vinkelforskydning af koblingsgaflen. Selve AMT har elektromotoren med servodrevet, som flytter koblingsgaflen. Denne tilsyneladende simple tekniske løsning styres af den komplicerede software, som behandler signaler fra joysticket, der er placeret i lastbilens førerhus, når chaufføren skifter gear. Derfor er der kun to pedaler i lastbilens kabine udstyret med AMT - gas og bremse. En sådan lastbiltransmission dukkede op i slutningen af 90'erne, og oprindeligt blev denne teknologi opfattet af chauffører med mistillid. Derudover var automatiserede transmissioner dengang betydeligt dyrere end manuelle gearkasser. Men i disse dage, med udvikling af mere avancerede og omkostningseffektive teknologier, er flere og flere lastbiler udstyret med automatiserede transmissioner. Eaton var den første virksomhed på markedet for automatiserede transmissioner med sin AutoShift-transmission, der blev lanceret i 90'erne. Siden da er Eatons produktportefølje blevet suppleret med en 6-trins mellemtone UltraShift og 10-, 11-, 13- og 18-trins tunge UltraShift Pluss.
Den automatiske mekaniske transmission (AMT) vinder popularitet i bilindustrien på grund af dens kombination af fordelene ved mekaniske transmissioner og automatiske transmissioner med hensyn til brændstofforbrug, lave omkostninger, forbedret kørekomfort og skiftekvalitet. I dag produceres automatiserede manuelle lastbilgearkasser af en lang række virksomheder: ZF, Volvo, Daimler AG, Eaton, Mack, Detroit Diesel, Mercedes, Man osv. Lad os nu se nærmere på bemærkelsesværdige AMT-løsninger, der tilbydes af disse virksomheder.
Volvo Trucks tilbyder den 6-trins automatiserede manuelle gearkasse I-Sync, som er beregnet til Volvo FL lastbiler. Denne lastbiltransmission er specielt designet til D7-motoren og til at køre på bygader og forstæder. Det elektrohydrauliske drev sikrer jævnt gearskift ved kørsel i tæt bytrafik med hyppige stop . I-Sync-transmissionen fås i to versioner - til D5K-motor og til D8K-motor. Håndtaget, der er monteret bag rattet, giver føreren mulighed for at vælge den manuelle eller automatiske gearskiftetilstand. Der er ingen koblingspedal i lastbiler med I-Sync transmission – det manuelle gearskift udføres ved hjælp af det ovennævnte håndtag. I den automatiske tilstand skifter I-Sync gearkassen uafhængigt gear på et velvalgt tidspunkt. Momentkapaciteten af denne transmission kan nå op til 1050 Nm, hvilket gør I-Sync transmission til en ideel mulighed for lastbiler, der kører i byområder.
En anden velkendt AMT-løsning udviklet af Volvo Trucks er I-Shift-transmissionen. Denne transmission er baseret på manuel konstantmasket gearkasse. Hovedkomponenten i denne "smarte" transmission er den elektroniske kontrolenhed (ECU), som styrer transmissionens koblingsfunktion og processen med gearskifte. ECU'en skifter gear meget præcist takket være analysen af data om lastbilens hastighed, vægt, påkrævet drejningsmoment, vejkvalitet og andre parametre. Systemet udveksler også data med motoren, som igen regulerer omdrejningstallet og motorbremsningen for maksimal effektivitet. Denne transmissionsløsning er designet til at spare op til 5 % brændstof. Denne automatiserede transmission kan have et eller to hastighedsreducerende gear, samt muligheden med ekstra bakgear. Hastighedsreducerende gear forbedrer markant startkapaciteten fra stilstand, reducerer belastningen på koblingen til 75 % og hjælper med at undgå yderligere reparationsservice.
Mack Trucks tilbyder mDrive (12-trins) og mDrive HD (13- og 14-trins varianter) automatiserede transmissioner beregnet til forskellige modeller af Mack-lastbiler.
Mack truck-transmissioner er udviklet til at fungere problemfrit med Mack MP-motorer og -aksler, så der er ingen problemer med kompatibilitet eller ydeevne. Med holdbare materialer, enkel betjening og amerikansk fremstilling sikrer disse transmissionsløsninger ikke kun et effektivt gearskifte, men også brændstoføkonomi, reduceret slid og bekvem køreoplevelse.
Detroit Diesel Corporation, et datterselskab af Daimler Trucks North America (selv fuldt ejet af tyske Daimler AG), tilbyder automatiseret manuel gearkasse DT12 beregnet til tunge lastbiler. Denne lastbiltransmission sikrer jævn gearskifteydelse, holdbarhed og nem betjening.
DT12-transmissionen forbinder motoren med akslerne og kommunikerer med DD13 og DD15 på et integreret elektroniknetværk for at dele skadesreducerende data såsom overbelastning af transmissionskoblingen og drivlinjebeskyttelse. DT12 bruger information fra et topografisk kort til at manipulere både motor- og gearkassefunktioner og udnytter lastbilens omgivelser.
Familien af automatiserede transmissioner Mercedes-Benz PowerShift omfatter flere modeller af transmissioner. Processen med gearskifte i lastbiler udstyret med 12-trins PowerShift implementeres hurtigt og problemfrit. Denne transmission har en "manøvre"-tilstand og gear til hovedtrafikken ved høje hastigheder og et lavt omdrejningstal. Line-haul lastbiler Mercedes-Benz Actros er udstyret med en opgraderet version PowerShift 2. Takket være brugen af det avancerede sensorsystem skiftes gear hurtigere og mere jævnt. Byggelastbiler Mercedes-Benz Actros er udstyret med 12-trins AMT PowerShift Off-road, som har flere driftsformer og 4 bakgear. Designet af denne gearkasse inkluderer også en hældningssensor og et avanceret system til jævn start fra stilstand. 8-trins AMT PowerShift GO 240-8 er installeret på turistbusser Mercedes-Benz Travego og Tourismo.
MAN Nutzfahrzeuge Gruppe producerer automatiserede TipMatic transmissioner, som skaber en perfekt syntese af komfort og effektivitet. Den 12-trins TipMatic-transmission med "off-road"-tilstand og 2 bakgear er designet til tunge lastbiler TGX og TGS.
Denne automatiserede transmission kan have et direkte gear eller overgear gear. Driftstilstande vælges ved hjælp af omskifteren på midterkonsollen, mens gear skiftes ved hjælp af understyringsskifteren. TipMatic transmissionen kan være udstyret med retarderen MAN PriTarder eller med ZF intarderen. På forespørgsel kan TipMatic udstyres med specielle styreprogrammer: Profi (manuel gearskifte-kick-down), Fleet (til uerfarne chauffører).
På trods af at flere og flere producenter af lastbiler foretrækker at installere automatiske eller automatiserede transmissioner i deres produkter, har manuelle gearkasser stadig en betydelig andel i segmentet af kommercielle lastbiler. Der er stadig mange beundrere af pålidelige og rimelige manuelle gearløsninger, der kan lide at stå for gearskifteprocessen ved hjælp af lastbilens manuelle gearskifter. Ti-trins gearkasser er fortsat den mest almindelige manuelle type for tunge motorvejslastbiler, selvom 13- og 18-trins kasser er populære blandt langdistance-lastbilchauffører og er almindeligt anvendt med motorer med høje hestekræfter. Lastbiler, der bruges i byggeri og andre erhverv, har en tendens til at have 11-trins "lav-lav" gearkasser med tre forholdsintervaller i stedet for de to i motorvejstransmissioner. Sådanne velkendte virksomheder som Eaton, ZF og Volvo giver ikke op på manuelle gearkasser til lastbiler og erhvervskøretøjer. Indførelsen af fuldautomatiske transmissioner og AMT'er i lastbiler er i høj grad drevet af chaufførernes krav om komfort og bekvemmelighed samt sikkerhedsproblemer. Derfor er det svært at komme med præcise forudsigelser for sådan en højteknologisk industri, hvor virksomheder lægger en stor indsats og betydelige økonomiske ressourcer i at udvikle ekstremt komplicerede tekniske løsninger, som for 10 eller 15 år siden virkede utrolige. Hvem ved, måske vil al kommerciel drift i en ikke så fjern fremtid blive udført af selvkørende lastbiler.