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Entre le volant d'inertie du moteur diesel d'un camion et la dispersion du caoutchouc usé sur la surface de la route, il existe une longue liste de composants pour transférer, rediriger, distribuer et multiplier le couple qui donne sa vie à un camion.
Au cœur de ce processus se trouve la transmission. Compte tenu de la plage de régime relativement limitée d'un gros moteur diesel et de la large plage de vitesses contrastée requise par la plupart des applications, la fonction principale d'une transmission est de maintenir le fonctionnement du moteur à son efficacité maximale aussi longtemps que possible.
Mais la technologie qui sous-tend les transmissions varie considérablement, différentes technologies attirant différents segments du marché.
Comme toujours, la tradition et l'expérience jouent un rôle clé dans le choix du client et, aujourd'hui plus que jamais, les considérations du conducteur ont un impact considérable sur les spécifications choisies. Par exemple, un opérateur qui a du mal à trouver des conducteurs à la fois expérimentés et compétents dans la conduite de la vénérable et généralement à l’épreuve des balles Eaton Roadranger boîte de vitesses à prise constante à 18 rapports optera pour quelque chose qui ne nécessite pas de pédale d’embrayage.
La prochaine décision sera de choisir entre une transmission manuelle automatisée, qui possède toujours un embrayage et un plateau de pression et donc des surfaces de friction portables, ou une transmission entièrement automatique qui utilise un accouplement hydraulique ou un convertisseur de couple.
Voici un aperçu rapide des types de transmissions actuellement disponibles…
>> MANUEL DE SYNCHROMES
La plupart des fabricants construisent leurs propres transmissions dans cette catégorie. La technologie est éprouvée, facilement exportable au-delà des frontières de l'entreprise et géographiques, et nécessite le moins de formation de conducteur pour le moins d'argent. Il n'est cependant pas facile d'ajuster ou de modifier les ratios en fonction de la tâche à accomplir. Le constructeur a tendance à résoudre ce problème avec une série d’hypothèses sur la manière dont le modèle de camion particulier sera utilisé. L'utilisation de la synchronisation pour que la boîte de vitesses engrène les engrenages réduit la capacité de couple de ces boîtes de vitesses, de sorte que la plage de poids d'une boîte de synchronisation ne dépasse généralement pas le poids moyen.
>> MANUEL À MAILLES CONSTANTES
De toutes les transmissions, celle-ci est la plus difficile à maîtriser. Il est conçu en tenant compte des conditions extrêmes et du couple élevé, et reste toujours l'aliment de base en Australie pour les trains routiers et autres applications longue distance multi-combinaisons. Eaton est le fournisseur de choix dans cette catégorie, et le levier de vitesses étendu à 18 vitesses en H avec boutons direct/overdrive et de changement de gamme est marqué dans la conscience de milliers de chauffeurs de camion à travers le pays. Un bon opérateur peut maintenir le couple aussi bien que n'importe quel manuel automatisé, mais c'est une compétence qui peut demander beaucoup de pratique (parfois coûteuse).
>> MANUEL AUTOMATISÉ (AVEC OU SANS PÉDALE D'EMBRAYAGE)
Scania proposait son manuel automatisé dans des configurations à deux ou trois pédales. Je ne sais pas pourquoi. Si vous envisagez de vous doter d'un ordinateur pour gérer l'embrayage, pourquoi ne pas le laisser faire son travail du début à la fin ? Mais on m'a dit que certaines flottes aiment que leurs conducteurs utilisent l'embrayage pour démarrer et il semble que ce soit le plus populaire dans les engins professionnels.
L’AMT en soi est désormais un système éprouvé, mais il existe une grande différence dans la rapidité du changement. Un AMT japonais que l'usine insiste pour construire elle-même est si lent entre les vitesses que vous pouvez probablement vous préparer un café en attendant. L'un des Suédois est très doué dans ce domaine et les changements rapides minimisent les interruptions de couple.
Fuso a une variante du thème : son Duonic AMT est doté de deux embrayages, de sorte que la boîte présélectionne le rapport suivant lorsque vous accélérez. Lors de mon premier trajet, j'ai été accroché à moins de 100 mètres. Il y a eu quelques problèmes de fiabilité que l'usine a résolus, mais il s'agit principalement d'une boîte légère pour le Canter. Vous ne pouvez pas encore l'obtenir dans les modèles moyens ou lourds.
Techniquement, une AMT est une boîte de vitesses à prise constante de type jardin avec un système d'embrayage automatisé boulonné et branché. Cela apporte une fiabilité établie et une facilité d'entretien, à condition que vous disposiez des diagnostics enfichables pour la gestion des modifications. Mais cela signifie également qu'avec les meilleures versions (d'Europe et des États-Unis, bien sûr), vous pouvez personnaliser le modèle de changement de vitesse, la plage de régime et le temps de passage des vitesses en fonction de l'application.
À titre d'exemple, lors de mon premier essai d'un Hino 700 avec le ZF AMT, il était immédiatement évident que personne n'avait examiné de près les caractéristiques du moteur. Il a fait tourner ses écrous, alors je suis passé en mode manuel, j'ai traîné le gros moteur Hino jusqu'à 1 050 tr/min avant de le changer, j'ai utilisé beaucoup moins de carburant et j'ai apprécié une conduite plus silencieuse. En remontant le mont Ousley, juste au nord de Wollongong, je n'étais pas plus lent que les camions qui comptaient sur l'ordinateur.
>> ENTIÈREMENT AUTOMATIQUE
Mon test de camion préféré a été réalisé aux États-Unis il y a plusieurs années. Sur une piste d'essai fermée, deux camions identiques ont été attelés à des remorques de même poids. L'un avait une boîte automatique Allison et l'autre une boîte manuelle Eaton Roadranger à 18 vitesses.
Le camion automobile était conduit par un étudiant et le manuel par un chauffeur professionnel. La course d'accélération sur une colline escarpée a vu l'étudiant gagner largement. Puis, après la course, il a été révélé que l'étudiant avait 75 chevaux de moins !
C’était une illustration parfaite de la différence que fait un couple ininterrompu, et cela ne peut être obtenu qu’avec une transmission entièrement automatique. La boîte d'Allison utilise la vitesse sur route, le couple utilisé, le taux d'accélération et l'angle d'inclinaison pour calculer le poids brut de la plate-forme. Il gère ensuite le mappage des équipes en conséquence.
La boîte garantit également une traction optimale dans des conditions tout-terrain. À l’heure actuelle, l’automatisation complète n’est pas visible dans les applications de trains routiers interétatiques ou routiers. Certains développements sont en cours, mais ne retenez pas votre souffle.
Les bennes, les agitateurs et les pompes à béton, les camions à déchets et les unités de livraison dans le métro sont les endroits où l'utilisation des véhicules complets est la plus répandue, dans certains cas en raison d'un taux de rotation élevé des chauffeurs et de la possibilité d'éliminer les remplacements coûteux et réguliers des embrayages.
>> MANUEL AUTOMATISÉ HYBRIDE AVEC CONVERTISSEUR DE COUPLE
Mercedes-Benz possède une corde unique à son arc dans le domaine des transmissions. L'Actros SLT est un camion ultra-lourd doté d'un profil Actros et d'un intérieur Actros mais d'un nouvel ensemble de sous-vêtements. La conduite sur le SLT passe par le Powershift AMT mais seulement après être d'abord passé par un convertisseur de couple.
Les avantages sont plus pertinents pour le secteur du transport lourd que pour tout autre secteur, où les démarrages à l'arrêt de poids extrême mettent à l'épreuve même la meilleure transmission. Sur les AMT conventionnels, lorsque vous sélectionnez la conduite, le rapport de démarrage s'enclenche et même sans accélérateur, vous avancez lorsque le système engage l'embrayage. Mais appuyez sur le bouton D du SLT et vous n'allez toujours nulle part. La vitesse est engagée mais le convertisseur de couple ne convertit aucun couple.
Ce n’est que lorsque vous appuyez sur l’accélérateur que le convertisseur de couple transmet la puissance à la transmission. L'embrayage est donc complètement engagé et le coupleur hydraulique gère tout le glissement. C'est une solution lourde car vous avez effectivement deux transmissions en ligne, mais pour une tâche lourde, la tare n'est pas le critère clé. Les SLT sont utilisés partout dans le monde dans les flottes de transports lourds des plus grands groupes de transport.
FABRICANTS SPÉCIALISÉS
Outre les usines qui conçoivent et fabriquent leurs propres transmissions, il existe des constructeurs de boîtes de vitesses spécialisés qui fournissent leurs produits en usine et après la vente initiale.
>> EATON
La transmission manuelle Roadranger, très résistante, est encore réputée comme la transmission de choix pour de nombreuses flottes. Mais Eaton ne pouvait pas ignorer la tendance à l'échelle de l'industrie visant à soulager le conducteur de l'utilisation d'un embrayage, et c'est pourquoi l'Ultrashift et l'UltraShift Plus ont été introduits. Il s'agit essentiellement d'un Roadranger doté d'un embrayage hydraulique à gestion électronique, le coût de développement a donc été principalement intelligent. Même ainsi, après avoir démarré, les hotshots passeront de l'exploration à la croisière sur autoroute sans de toute façon toucher à l'embrayage.
>>ZF
Cette société allemande fabrique la plupart des types et configurations de boîtes de vitesses et d’essieux et est la plus populaire auprès des constructeurs européens. Elle commercialise désormais un modèle entièrement automatique pour concurrencer Allison et bénéficie également d'un large soutien des forces militaires de l'OTAN dans leurs besoins en matière de ravitaillement et de transport de troupes légères.
Sa conception modulaire TraXon est pionnière. Il s'agit essentiellement d'un ensemble d'engrenages avec des modules d'embrayage, de double embrayage, hybride ou de convertisseur de couple à l'avant. L'application déterminera quel système convient le mieux, mais avec le tronc commun, les coûts sont réduits.
>> AISIN
Propriété du groupe Toyota, l'entreprise fabrique des transmissions manuelles et automatiques pour des sociétés du groupe et hors groupe, et fournit également certains constructeurs automobiles européens. Fait intéressant, vous pouvez toujours acheter un camion Hino avec une transmission Allison, donc l'Aisin ne couvre pas encore toutes les utilisations potentielles de la gamme de camions du constructeur.
>> ALLISON
C'est l'armée qui a lancé le développement de la transmission Allison, bien que la société ait également conçu et construit des moteurs d'avion. En fait, ma première rencontre avec Allison nécessitait des bouchons d'oreilles. Le cri de quatre turbopropulseurs Allison hurlant autour de la soute d’un RAAF C130 Hercules est un son gravé en permanence dans ma mémoire Army Air Dispatch.
Boral a une raison en deux mots de cocher la case d'option Allison lors de la commande de nouveaux camions à béton ou à gravier : « zéro temps d'arrêt ». La société fournit des véhicules lourds aux entreprises d'équipement de construction et à l'armée américaine, fournissant également des unités de transmission pour certaines applications marines.
Le directeur des ventes d'Allison pour l'Australie est Robert Cavagnino, patron de l'équipe de dragsters Top Fuel pendant son temps libre. Entre le crépitement assourdissant des moteurs nitro lors de la dernière rencontre de WA, il m'a parlé de l'augmentation de l'adoption de l'automobile parmi les constructeurs, en grande partie motivée par la demande des clients.
Un point clé est que la tendance est maintenant passée d'une nécessité en raison des limitations du conducteur à une tendance à l'efficacité en raison de la manière dont la boîte automatique maximise les caractéristiques de performance du moteur.
"C'est pourquoi il y a un problème croissant avec les AMT", a-t-il déclaré.
"Les moteurs européens en particulier sont des six cylindres à faible régime et à couple élevé qui nécessitent réellement un convertisseur de couple pour produire les meilleures performances."
EN BAS DE LA ROUTE
Il y a des choses à l’horizon qui élargiront la diversification de la technologie de transmission dans les camions sur les routes australiennes. Allison et ZF visent les opérateurs longue distance avec des fonctionnalités qui séduiront ces applications.
La transmission automatique à 10 vitesses à double arbre intermédiaire TC10 d'Allison est suffisamment flexible pour les cycles de service des moteurs principaux en ville et sur autoroute et offre une architecture mixte avec des changements de puissance complets, un convertisseur de couple et une conception de boîte de vitesses à double arbre intermédiaire.
La société a exploité une flotte d'utilisateurs tests qui ont réalisé une amélioration moyenne de la consommation de carburant de 5 % avec le TC10 par rapport à leurs modèles manuels et manuels automatisés actuels.
La boîte de vitesses développe jusqu'à 600 ch et 2 305 Nm de couple avec 10 vitesses avant et deux vitesses arrière. Il est équipé de la dernière génération de commandes électroniques Allison, qui fournissent des pronostics pour éliminer les changements inutiles d'huile et de filtre, ainsi qu'une fonctionnalité améliorée du sélecteur de vitesses.
La poussée en faveur de l’innovation amène le développement de la transmission dans de nouveaux domaines. Par exemple, ZF a développé un ensemble Innovation Truck qui comprend un moteur électrique de 120 kW intégré directement dans le carter de cloche de la transmission à 12 vitesses.
Il fonctionne non seulement comme un ralentisseur qui récupère de l'énergie, mais il a aussi un tour de classe dans son sac lorsqu'il est combiné avec des servos de direction, un logiciel très complexe et une tablette informatique. En bref, le chauffeur arrive au dépôt et s'arrête près du quai de chargement, saute hors du camion, remet la tablette au personnel du quai de chargement et rentre à l'intérieur pour faire sa sieste.
Les employés du dépôt utilisent ensuite la tablette pour faire reculer le camion dans le quai sans utiliser le moteur. Le moteur électrique gère la manœuvre tandis que le moteur diesel fait également une sieste et le logiciel gère la direction.
Le système est démontré sur un DAF XF tirant un semi-remorque avec une remorque à cochons derrière (voir photo principale). La double articulation ne semble poser aucun problème à l'opérateur, qui dirige le camion avec un doigt en faisant glisser le graphique de la remorque sur la tablette jusqu'à la position souhaitée. Je peux penser à quelques pilotes B-double qui ont besoin d'un système comme celui-là...
LA GRANDE QUESTION : AUTO OU MANUEL ?
La plus grande question ne peut être résolue que par un examen attentif de l’utilisation des applications et des pilotes. Un manuel, que l'embrayage soit actionné par le conducteur ou par un ordinateur, présente des limites qui sont amplifiées par la tendance imparable en matière de conception et de caractéristiques des moteurs.
En termes simples, il semble que les vagues de couple, qui ressemblent davantage à des impulsions lorsque vous réduisez le nombre de cylindres et le régime, peuvent provoquer des surtensions dans les transmissions qui sont amplifiées le long de la transmission lorsqu'elle est reliée par un accouplement dur, comme un embrayage. Cela peut amener l'ECM à interpréter ces impulsions comme une entrée du conducteur provenant de l'accélérateur, provoquant une chasse au moteur, même en mode croisière.
L'un des principaux fabricants, possédant probablement le meilleur AMT du marché en termes de convivialité, envisage actuellement sérieusement l'automatisation complète en raison des charges de couple massives transmises par ses propres AMT.
Un autre exemple typique est un grand Suédois, dont la garniture de pavillon V8 de 3 500 Nm a un couple limité à 200 Nm de la première à la neuvième vitesse. Développer la boîte AMT pour gérer ce type de couple dans les rapports inférieurs représenterait un effort d'ingénierie énorme. Ainsi, même si vous payez un supplément pour le couple élevé, vous ne l'obtenez qu'à partir de la 10e vitesse. Cela signifie qu'un opérateur de transport lourd n'obtient pas la note maximale lorsqu'il en a le plus besoin – lorsqu'il manœuvre l'étrange Manly Ferry autour d'une zone industrielle, par exemple.
En fin de compte, la multiplication du couple est effectuée par un jeu d'engrenages dans les AMT mais par un couplage hydraulique dans l'automobile, réduisant considérablement l'usure du train d'engrenages.
L'électronique d'un AMT ne peut pas faire grand-chose, car lorsque la vitesse est engagée, il s'agit d'un couplage dur. C'est donc le point de changement qui est au centre de l'ECM. Mais une voiture peut contrôler le passage du couple pendant qu'un rapport fonctionne, en augmentant le couple si nécessaire – parfois sans changer de rapport – ainsi qu'en maintenant le couple constant, même pendant un changement de vitesse.
Le travail interétatique sera probablement le dernier bastion des transmissions manuelles ou AMT. Avec une fréquence de changement relativement faible, l'accouplement dur ne perd rien en efficacité au profit de l'auto. Les économies de carburant réalisées grâce à un couple constant à l'accélération sont minimes lorsqu'un camion arrive enfin sur l'autoroute et roule en croisière avec environ 30 % du couple disponible utilisé pendant un jour ou deux.
Comme toujours, faites vos calculs et achetez sur la base du coût de toute la vie. Cela peut faire la différence entre un bénéfice sain ou une perte écrasante.