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Entre el volante del motor diésel de un camión y la dispersión de caucho desgastado en la superficie de la carretera, hay una larga fila de componentes para transferir, redirigir, distribuir y multiplicar el torque que le da vida al camión.
Lo central en este proceso es la transmisión. Dado el rango de revoluciones relativamente limitado de un diésel grande y el amplio rango contrastante de velocidades que requieren la mayoría de las aplicaciones, la función principal de una transmisión es mantener el motor funcionando con la máxima eficiencia durante el mayor tiempo posible.
Pero la tecnología que sustenta las transmisiones varía ampliamente, y diferentes tecnologías atraen a diferentes segmentos del mercado.
Como siempre, la tradición y la experiencia desempeñan papeles clave en la elección del cliente y ahora, más que nunca, las consideraciones del conductor tienen un gran impacto en la especificación elegida. Por ejemplo, un operador que tiene problemas para encontrar conductores que tengan experiencia y competencia en el manejo de la venerable y generalmente a prueba de balas Eaton Roadranger, caja de cambios de 18 velocidades de engrane constante, optará por algo que no requiera pedal de embrague.
La siguiente decisión será elegir entre una transmisión manual automatizada, que todavía tiene un embrague y un plato de presión y, por lo tanto, superficies de fricción desgastables, o una transmisión completamente automática que utiliza un acoplamiento hidráulico o un convertidor de par.
A continuación se ofrece un vistazo rápido a los tipos de transmisiones disponibles actualmente...
>> MANUAL DE SINCROMACIÓN
La mayoría de los fabricantes construyen sus propias transmisiones en esta categoría. La tecnología está probada, se exporta fácilmente a través de fronteras corporativas y geográficas y requiere la menor cantidad de capacitación de conductores por la menor cantidad de dinero. Sin embargo, no es fácil ajustar o modificar las proporciones para adaptarlas a la tarea. El fabricante tiende a solucionar esto con una serie de suposiciones sobre cómo se utilizará el modelo de camión en particular. El uso de sincronizador para hacer que la caja de cambios engrane los engranajes reduce la capacidad de torsión de estas cajas de cambios, por lo que el rango de peso de una caja sincronizada generalmente no pasa del servicio medio.
>> MANUAL DE MALLA CONSTANTE
De todas las transmisiones, ésta es la más difícil de dominar. Está diseñado teniendo en cuenta condiciones extremas y de alto torque, y sigue siendo el elemento básico en Australia para trenes de carretera y otras aplicaciones de larga distancia con combinaciones múltiples. Eaton es el proveedor elegido en esta categoría, y la palanca de cambios con patrón H extendido de 18 velocidades con botones de cambio de rango directo/sobremarcha y está grabado en la conciencia de miles de camioneros en todo el país. Un buen operador puede mantener el torque tan bien como cualquier manual automatizado, pero es una habilidad que puede requerir mucha (a veces costosa) práctica.
>> MANUAL AUTOMATIZADO (CON O SIN PEDAL DE EMBRAGUE)
Scania solía ofrecer su manual automatizado en configuraciones de dos o tres pedales. No tengo ni idea de porqué. Si va a adquirir una computadora para administrar el embrague, ¿por qué no dejar que haga su trabajo de principio a fin? Pero me dijeron que a algunas flotas les gusta que sus conductores usen el embrague para arrancar y parece que es más popular en las plataformas vocacionales.
El propio AMT es ahora un sistema probado, pero existe una gran diferencia en la velocidad del cambio. Un AMT japonés que la fábrica insiste en construir es tan lento entre marchas que probablemente puedas preparar un café mientras esperas. Uno de los suecos es muy bueno en esto y los rápidos cambios mantienen las interrupciones del par al mínimo.
Fuso le da un giro al tema: su Duonic AMT tiene embragues dobles, por lo que la caja preselecciona la siguiente marcha a medida que acelera. En mi primer viaje quedé enganchado a 100 metros. Ha habido algunos problemas de confiabilidad que la fábrica ha abordado, pero se trata principalmente de una caja liviana para el Canter. Todavía no puedes conseguirlo en los modelos de servicio mediano o pesado.
Técnicamente, una AMT es una caja de cambios de engrane constante tipo jardín con un sistema de embrague automatizado atornillado y enchufado. Esto brinda confiabilidad establecida y facilidad de servicio, siempre que tenga los diagnósticos complementarios para la gestión de cambios. Pero también significa que con las mejores versiones (de Europa y EE. UU., claro está), puedes personalizar el patrón de cambios, el rango de revoluciones y el tiempo en marcha para adaptarlo a la aplicación.
Por ejemplo, en mi primer manejo de una Hino 700 con el ZF AMT, quedó inmediatamente claro que nadie había examinado detenidamente las características del motor. Aceleró, así que cambié al modo manual, bajé el gran motor Hino a 1050 rpm antes de cambiarlo, usé mucho menos combustible y disfruté de una conducción más silenciosa. Al regresar a Mount Ousley, justo al norte de Wollongong, no fui más lento que los camiones que dependían de la computadora.
>> COMPLETAMENTE AUTOMÁTICO
Mi prueba de camión favorita se llevó a cabo en Estados Unidos hace varios años. En una pista de pruebas cerrada se engancharon dos camiones idénticos a remolques con el mismo peso. Uno tenía una caja automática Allison y el otro una manual Eaton Roadranger de 18 velocidades.
El auto camión fue conducido por un estudiante universitario y el manual por un conductor profesional. La carrera de resistencia por una colina empinada vio al estudiante ganar generosamente. Luego, después de la carrera, ¡se reveló que el estudiante tenía 75 caballos de fuerza menos!
Fue un ejemplo perfecto de la diferencia que supone el par ininterrumpido, y eso sólo se puede conseguir con una transmisión totalmente automática. La caja de Allison utiliza la velocidad de la carretera, el par utilizado, la tasa de aceleración y el ángulo de inclinación para calcular el peso bruto de la plataforma. Luego gestiona la asignación de turnos en consecuencia.
La caja también significa una tracción óptima en condiciones todoterreno. Por el momento, no se ven sistemas totalmente automáticos en aplicaciones de trenes de carretera interestatales o de carretera. Hay algunos avances en proceso, pero no contenga la respiración.
Los volquetes, agitadores y autobombas de concreto, camiones de desechos y unidades de entrega metropolitanas son los lugares donde encontrará el uso más extendido de autos completos, en algunos casos debido a una alta tasa de rotación de conductores y la oportunidad de eliminar reemplazos costosos y regulares de embrague.
>> MANUAL HÍBRIDO AUTOMATIZADO CON CONVERTIDOR DE PAR
Mercedes-Benz tiene un talento único en el ámbito de la transmisión. El Actros SLT es un camión ultrapesado con un perfil Actros y un interior Actros pero con un nuevo conjunto de ropa interior. La conducción en el SLT pasa por el Powershift AMT, pero solo después de pasar primero por un convertidor de torsión.
Los beneficios son más relevantes para el transporte pesado que para cualquier otro, donde las salidas de pie con peso extremo ponen a prueba incluso la mejor línea motriz. En los AMT convencionales, cuando seleccionas conducir, la marcha de arranque se activa e incluso sin acelerar, avanzarás lentamente a medida que el sistema activa el embrague. Pero presione el botón D en el SLT y todavía no irá a ninguna parte. Está engranada la marcha pero el convertidor de par no convierte ningún par.
Solo cuando presiona el acelerador el convertidor de torque procesa la potencia en la transmisión. Entonces el embrague está completamente acoplado y el acoplamiento hidráulico maneja todo el deslizamiento. Es una solución pesada porque efectivamente tiene dos transmisiones en línea, pero para una tarea pesada, el peso de tara no es el criterio clave. Los SLT se utilizan en todo el mundo en las flotas de transporte pesado de los mayores grupos de transporte.
FABRICANTES ESPECIALISTAS
Además de las fábricas que diseñan y construyen sus propias transmisiones, hay fabricantes de cajas de cambios especializados que suministran sus productos en la fábrica y después de la venta inicial.
>> EATON
La resistente transmisión manual Roadranger sigue siendo reconocida como la transmisión elegida por muchas flotas. Pero Eaton no podía ignorar la tendencia generalizada de la industria hacia aliviar al conductor de tener que usar un embrague, por lo que se introdujeron Ultrashift y UltraShift Plus. Básicamente es un Roadranger con un embrague hidráulico gestionado electrónicamente, por lo que el coste de desarrollo ha sido principalmente la inteligencia. Aun así, después de arrancar, los hotshots pasarán de un rastreo a una velocidad de crucero sin tocar el embrague de todos modos.
>> ZF
Esta empresa alemana fabrica la mayoría de los tipos y configuraciones de cajas de cambios y ejes, y es la más popular entre los constructores europeos. Ahora comercializa una totalmente automática para competir con Allison y también disfruta de un amplio apoyo de las fuerzas militares de la OTAN en sus necesidades de suministro y transporte de tropas ligeras.
Su diseño modular TraXon es pionero. Básicamente es un conjunto de engranajes con módulos de embrague, doble embrague, híbrido o convertidor de par en la parte delantera. La aplicación determinará qué sistema se adapta mejor, pero con el núcleo común se reducen los costos.
>> AISÍN
Propiedad del grupo Toyota, la empresa fabrica transmisiones manuales y automáticas para empresas del grupo y no pertenecientes al grupo, y también suministra a algunas empresas automovilísticas europeas. Curiosamente, todavía se puede comprar un camión Hino con transmisión Allison, por lo que el Aisin aún no cubre todos los usos potenciales de la gama de camiones del fabricante.
>> ALLISON
Fue el ejército el que inició el desarrollo de las transmisiones Allison, aunque la empresa también ha diseñado y construido motores aeronáuticos. De hecho, mi primera presentación con Allison requirió tapones para los oídos. El chirrido de cuatro turbohélices Allison aullando alrededor de la bodega de carga de un Hércules C130 de la RAAF es un sonido grabado permanentemente en mi memoria de Army Air Dispatch.
Boral tiene una razón de dos palabras para marcar la casilla de opción de Allison cuando solicita nuevos camiones para concreto o grava: "tiempo de inactividad cero". La empresa suministra automóviles pesados a empresas de equipos de construcción y al ejército de EE. UU., y también proporciona unidades de propulsión para algunas aplicaciones marinas.
El jefe de ventas de Allison para Australia es Robert Cavagnino, jefe del equipo Top Fuel dragster en su tiempo "libre". Entre el ensordecedor crujido de los motores nitro en la última reunión de WA, me habló del aumento en la adopción de automóviles entre los fabricantes, impulsado en gran medida por la demanda de los clientes.
Un punto clave es que la tendencia ha evolucionado desde una tendencia de necesidad debido a las limitaciones del conductor a una de eficiencia debido a la forma en que la caja automática maximiza las características de rendimiento del motor.
"Es por eso que se está desarrollando un problema con los AMT", dijo.
"Los motores europeos en particular son seis cilindros de bajas revoluciones y alto par que realmente requieren un convertidor de par para producir el mejor rendimiento".
POR EL CAMINO
Hay cosas en el horizonte que ampliarán la diversificación de la tecnología de transmisión en los camiones en las carreteras australianas. Tanto Allison como ZF apuntan a operadores de larga distancia con características que resulten atractivas para estas aplicaciones.
La transmisión automática de 10 velocidades y doble contraeje TC10 de Allison es lo suficientemente flexible para ciclos de trabajo del motor primario tanto en ciudad como en carretera y proporciona una arquitectura combinada con cambios de potencia total, un convertidor de par y un diseño de caja de cambios de doble contraeje.
La compañía ha operado una flota de usuarios de prueba que lograron una mejora promedio del cinco por ciento en el ahorro de combustible con el TC10 en comparación con sus modelos manuales y automatizados actuales.
La caja de cambios tiene una potencia de hasta 600 CV y 2305 Nm de par con 10 velocidades de avance y dos de retroceso. Viene equipado con la última generación de controles electrónicos de Allison, que brindan pronósticos para eliminar cambios innecesarios de aceite y filtro, y una funcionalidad mejorada del selector de cambios.
El impulso a la innovación está llevando el desarrollo de las transmisiones a nuevos campos. Por ejemplo, ZF ha desarrollado un paquete Innovation Truck que cuenta con un motor eléctrico de 120 kW integrado directamente en la campana de la transmisión de 12 velocidades.
No sólo funciona como un retardador que recupera energía, sino que tiene un truco elegante bajo la manga cuando se combina con servos de dirección, un programa de software altamente complejo y una tableta de computadora. En resumen, el conductor llega al depósito y se detiene cerca del muelle de carga, salta del camión, entrega la tableta al personal del muelle de carga y se dirige al interior para echar una siesta.
Luego, la gente del depósito usa la tableta para dar marcha atrás al camión hacia la bahía sin usar el motor. El motor eléctrico se encarga de la maniobra mientras que el motor diésel también echa una siesta y el software gestiona la dirección.
El sistema se demuestra en un DAF XF que arrastra un camión con un remolque para cerdos detrás (ver imagen principal). La doble articulación parece no suponer ningún problema para el operador, que dirige el camión con un dedo arrastrando el gráfico del remolque en la tableta hasta la posición deseada. Puedo pensar en algunos conductores dobles B que necesitan un sistema como ese...
LA GRAN PREGUNTA: ¿AUTO O MANUAL?
La pregunta más importante sólo puede responderse mediante un examen detenido del uso de las aplicaciones y los controladores. Un manual, ya sea que el embrague lo accione el conductor o un ordenador, tiene limitaciones que se están magnificando por la tendencia imparable en el diseño y las características del motor.
En términos sencillos, parece que las ondas de torque, que son más como pulsos cuando se reduce el número de cilindros y las revoluciones, pueden generar sobretensiones dentro de las transmisiones que se magnifican a lo largo de la línea motriz cuando está conectada por un acoplamiento duro. como por ejemplo un embrague. Puede hacer que el ECM interprete esos pulsos como una entrada del conductor desde el acelerador, lo que hace que el motor funcione, incluso en modo crucero.
Uno de los principales fabricantes, que probablemente tenga el mejor AMT del mercado en lo que a usabilidad se refiere, está considerando seriamente las automáticas completas en este momento debido a las enormes cargas de par que atraviesan sus propios AMT.
Otro ejemplo es el de un gran sueco, cuyo techo interior V8 de 3.500 Nm tiene un par limitado de 200 Nm desde la primera a la novena marcha. Desarrollar la caja AMT para manejar ese tipo de torque en las marchas más bajas sería un esfuerzo de ingeniería enorme. Entonces, aunque pagas más por la gran cifra de torque, solo lo obtienes a partir de la décima marcha. Eso significa que un operador de transporte pesado no obtiene la calificación máxima cuando más la necesita, mientras maniobra el extraño Manly Ferry en una zona industrial, por ejemplo.
En última instancia, la multiplicación del par se realiza mediante un conjunto de engranajes en los AMT, pero mediante un acoplamiento de fluido en el automóvil, lo que reduce drásticamente el desgaste del tren de engranajes.
La electrónica en un AMT solo puede hacer mucho, ya que cuando la marcha está engranada es un acoplamiento duro. Así que el punto de cambio es el foco del ECM. Pero un automóvil puede controlar el paso del par mientras una marcha está en funcionamiento, aumentando el par cuando sea necesario (a veces sin cambiar de marcha) y manteniendo el par constante, incluso durante un cambio de marcha.
Es probable que el trabajo interestatal sea el último bastión de las transmisiones manuales o AMT. Con una frecuencia de cambios relativamente baja, el acoplamiento rígido no pierde nada en eficiencia respecto al automóvil. Los ahorros de combustible gracias al par constante en la aceleración son minúsculos cuando un camión finalmente sale a la carretera y circula con alrededor del 30 por ciento del par disponible utilizado durante uno o dos días.
Como siempre, haga sus cuentas y compre al costo de por vida. Puede significar la diferencia entre una ganancia saludable o una pérdida devastadora.