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走行中、車両は路面との摩擦力など、さまざまな抵抗力の影響を受けます。そのため、車両は停止状態から発進して加速するための抵抗力を克服するために必要なパワーを蓄積する必要があります。路面抵抗は牽引抵抗と呼ばれ、この抵抗を克服するトラクションが牽引効果を生み出します。路面抵抗に加えて、車両は空気抵抗にも耐えなければなりません。トラックの場合、空気抵抗は車両の前面投影面積とその速度の 3 乗 (s^3) に比例するため、これは特に重要です。したがって、トラック製造業者は、ギアボックスとギア比パラメータ (最小と最大) だけでなく、これらのパラメータを出力、車両自重、車両総重量などと相関させる必要があります。車両のギアボックスを選択する際、専門家はパワーウェイトレシオ、つまり最大エンジン出力と総重量の比を考慮します。
ギアボックスの特性は燃費に大きな影響を与えます。Eaton、Allison、ZF などの有名企業は、商用トラックの所有者に大きなメリットをもたらす新しいギアボックス ソリューションを継続的に開発しています。トランスミッションのパフォーマンスは、道路状況、エンジンの動作サイクル (一定速度での長時間の運転または頻繁な停止と発進)、車両の平均速度などによって異なることに注意してください。
トラックはサイズ、パワー、構成が大きく異なります。小型のトラックは機械的に一部の乗用車に似ている場合があります。これらの車両は非常に大きくてパワフルで、消防車やコンクリートミキサー、吸引式掘削機などの特殊な機器を調整するように構成されている場合があります。現代のトラックは主にディーゼルエンジンで駆動されていますが、米国、カナダ、メキシコにはガソリンエンジンを搭載した小型から中型のトラックも存在します。現代のトラックは長距離を走行するように設計されています。したがって、これらの車両には非常に信頼性が高く耐久性のあるギアボックスを装備する必要があります。
トラックのトランスミッション 相互に関連するユニットの組み合わせで、エンジン トルクを駆動輪に伝達するのに役立ちます。さらに、トルク値とその方向は、他の要因に応じて変更される場合があります。さまざまなブランドやモデルのトラックのトランスミッションには、駆動車軸の数、車両の個々の設計機能などの要因によって決まる独自の特性があります。マニュアル トラックの標準トランスミッションには、クラッチ、ギアボックス、プロペラシャフト、トランスファー ケースなどのコンポーネントが必ず含まれています。
トランスミッションの助けを借りてトラックの前輪に伝達されるトルクは、トランスミッションのギア比に正比例します。ギア比は、各車両の開発プロセス中にエンジニアによって決定されます。トルク値は、開発中のモデルに実装する必要がある技術的および動的特性によって決定されます。
頻繁に停止と発進を繰り返す狭い市街地の交通をゆっくりと進む、泥だらけの建設現場の掘り出しタイヤ跡を進む、あるいは家庭ゴミ処理場を通り抜けるなど、クラス 6 - 8 のトラックや商用車を対象にしたアプリケーションでは、オンハイウェイのトラックや商用車と比較して、ギアボックスに特定の要件が課される可能性があります。しかし、トラックや商用車の自動化の一般的な傾向は止まらず、特にギアボックスに影響を与えています。
マニュアル ギアボックスは、何十年にもわたり、何百万人もの商用トラック ドライバーによってテストされてきました。彼らは、このソリューションがトラックに最も適していると考えています。マニュアル ギアボックスはシンプルで、製造もメンテナンスも比較的安価で、燃料消費量も確実に抑えられます。しかし、マニュアル ギアボックスには、上記のメリットをすべて覆い隠し、ドライバーの不満を招く可能性がある重大な欠点が 1 つあります。それは、マニュアル ギア シフトとペダルの同時操作が、特に市街地の交通では非常に面倒になる可能性があるということです。今日、最新技術を駆使したトラック メーカーが、ドライバーの要件を満たし、ギア シフトのプロセスをより便利で安全なものにしようとしているのも不思議ではありません。多数の研究によると、 北米では、商用トラックの分野でオートマチックおよび自動マニュアル ギアボックスの人気が高まり、ヨーロッパに続いて「シフトレス化」のトレンドが進んでいます。その理由としては、燃費の向上、マニュアル車よりもドライバーの採用と生産性が容易なこと、安全性の向上などが挙げられます。
小型トラックには、乗用車に適用されるシフト ソリューションに似たマニュアル ギアボックスが装備されていることがあります。これらのトラックには、約 6 つのギアがあり、シンクロナイザーが装備されているのが一般的です。これらのトラックでは、シンプルな H パターンで簡単に操作できます。ただし、ギアの数が多い大型トラックや商用車の場合は、操作が少し複雑になります。これらの大型トラックには、通常、さまざまなギアの制御を管理するために追加のコントロールがあります。古いトラックでは、コントロールは床に取り付けられた別のレバーであることが多く、最近では「H」レバーに取り付けられた空気圧スイッチです。新しいトラックでは、コントロールは「H」レバーに取り付けられた電気スイッチであることが多いです。マルチ コントロール ギアボックスは、はるかに高い出力定格で構築されていますが、シンクロメッシュを使用することはほとんどありません。シフト パターンには、レンジ、スプリッター、レンジ スプリッターなど、いくつかの一般的な選択肢があります。今日のトラックのマニュアル ギアボックスは、「レンジ スプリッター」が最も一般的です。
現代のオートマチックトランスミッションは、商用トラックで使用されていた以前のものとは大きく異なります。主な違いは、ギア範囲の数とトラックトランスミッション制御の原理にあります。古いオートマチックトランスミッションのギア数は 5 に制限されており、制御は油圧を使用して実行されていました。今日では、トランスミッションメーカーは 5 ギア以上のオートマチックトランスミッションを提供しており、これらは電子制御されています。さらに、現代のオートマチックトランスミッションには、トルクコンバーターロックアップが装備されています。
商用トラック用の最新のオートマチック ギアボックスの利点のリストには、スムーズなギア シフト プロセスが含まれます。田舎道での燃料消費量は、マニュアル ギアボックスを使用した場合の消費量と同等です。オートマチック トランスミッションにより、ドライバーはトラックをより容易かつ安全に運転でき、道路にもっと注意を払い、マニュアル ギア シフトに気を取られることがなくなります。商用トラック用のオートマチック ギアボックスの主な競争上の欠点は、燃料消費量の増加、メンテナンス、オートマチック トランスミッションの問題による修理サービスのコストの増大です。
自動マニュアルトランスミッション（AMT）は、トラックや商用車向けのもう1つの有望なトランスミッションソリューションと考えられています。AMTは、機能と動作原理の点でマニュアルトランスミッションに似ています。AMTはマニュアルギアボックスとほぼ同じであると言えますが、クラッチ操作とギアシフトプロセスを制御するサーボドライブと油圧ドライブが含まれています。AMTは効率性に優れています。さらに、自動トランスミッションはオートマチックトランスミッションほどメンテナンスや修理に費用がかからず、自動トランスミッションの燃料消費量はマニュアルギアボックスと同レベルです（場合によっては、AMTの方がさらに燃料を節約できます）。自動ギアボックスを備えたトラックは使いやすいですが、燃料とサービスにかなりの費用がかかりますが、AMTを備えたトラックは便利なだけでなく経済的にも実現可能です。
ただし、マニュアル ギアボックスまたは AMT をシフトしてクラッチを繋ぐと、エンジン トルクが中断され、そのパワーがドライブトレインを通じて車輪に伝達されないことに注意してください。フルオートマチック トランスミッションでは、トルク コンバーターにより、エンジンから車輪に伝達されるトルクを中断せずにトランスミッション ギアをシフトできます。
自動ギアボックスと AMT ソリューションにより、トラックや商用車用トランスミッションの市場から手動ギアシフト オプションが徐々に排除されるため、これらのタイプのギアボックスについて詳しく見ていきます。
一般的なオートマチックトランスミッションには、トルクコンバータ、機械部品、制御システム、補助機構が含まれます。トルクコンバータは油圧伝達機構として機能し、ATF の流れによって動力が伝達されます。トルクコンバータは、ポンプインペラ、タービンランナー、スターターで構成されます。ロック機構により、燃費が向上します。トルクコンバータは、エンジンとトランスミッションを接続し、動的負荷を軽減し、過負荷時にエンジンが停止するのを防ぎ、停止状態から始動するときや困難な道路状況でのエンジンからのトルクを増加させます。
オートマチックトランスミッションには、トランスミッションのギアシフトプロセスを確実にする3つの遊星ギアと摩擦クラッチがあります。ギア比の値は、動力の流れを中断することなく徐々に変化します。ギアトランスミッションのシフトは、自動モードで制御システムによって実行されます。オートマチックトランスミッションの多くのモデルには、車両の速度を落とし、ブレーキパッドの摩耗を減らすのに役立つ流体力学的リターダーが装備されています。リターダーは通常、バスや山岳地帯で稼働する機械や車両のオートマチックトランスミッションに取り付けられています。オートマチックトランスミッションの高度な電子制御ユニット（ECU）は、道路状況や運転スタイルへの高い適応性を保証し、追加機能を実装できるようにします。顧客の要求に応じて、オートマチックトランスミッションにボタン型またはレバー型のオートマチックトランスミッションシフターを装備することができます。
トラックや商用車用オートマチックトランスミッションの世界最大手メーカーの 1 つであるアリソントランスミッションは、トランスミッションソリューションにトラックトランスミッション診断システム「プログノスティックス」を搭載しています。これにより、ドライバーは車両の主要コンポーネントの状態を監視できます。オイルライフフィルター機能は燃料消費を制御し、走行中およびエンジンのアイドリング中に燃料を節約します。フィルターライフモニター機能は、トランスミッションフィルターの交換の必要性をドライバーに通知します。トランスミッションヘルスモニター機能は、トランスミッション駆動回路の状態を監視し、適切なタイミングでメンテナンスと再調整を行う必要があることをドライバーに警告します。
現在、アリソントランスミッションは、トラックや商用車向けの幅広いトランスミッションソリューションを提供しています (トランスミッションモデルはシリーズ 1000、2000、3000、4000)。別のオートマチックトランスミッションソリューション TC10 は、牽引車両向けにアリソンによって設計されました。アリソントランスミッションの Torqmatic シリーズはバスに使用されています。鉱業や建設業で使用される大型トラックには、アリソン 5000、6000、8000、9000 シリーズのトランスミッションが装備されていることがよくあります。
有名なトラックメーカーであるボルボも、Powertronic などの効率的なオートマチックトランスミッション ソリューションを提供しています。 の パワートロニック 電子制御の完全 6 速オートマチック トランスミッションで、頻繁な停止と発進を繰り返す動作向けに設計されています。Powertronic トラック トランスミッションにはトルク コンバーターが装備されており、停止状態から発進するときに駆動輪に伝達されるトルクが途切れることなく高い推進力を確保します。そのため、このトランスミッションは建設現場や市街地で稼働するボルボ トラックに最適なオプションです。
Voith 社は、市内バスおよび郊外バス向けの DIWA という名のオートマチック トランスミッション ファミリーを提供しています。これらのオートマチック トランスミッションの主な特徴は、エンジン トルクが油圧だけでなく機械的にも伝達されることです。停止状態からの発進は油圧で行われ、移動速度が増加するにつれて、油圧の関与は徐々に機械部分に置き換えられます。エンジン出力はトルク コンバーターの係合前に分割され、その後結合されることに注意してください。このように、トルク コンバーターと 2 つの遊星歯車が第 1 油圧機械式ギアを形成します。したがって、DIWA トランスミッションは、広い速度範囲で高効率で動作し、停止状態からのスムーズな発進と安定した加速を保証します。次に、トランスミッション システムは、損失の少ない純粋な機械式トルク伝達を起動します。トルク コンバーターは同時に油圧リターダーとしても動作し、係合しているギアに関係なく油圧ブレーキが即座に作動します。
このトランスミッションの高効率は、「差動トルクコンバータ」の組み合わせにより実現されています。一般的なオートマチックトランスミッションは始動時にギアを2～3回シフトしますが、Voith DIWAは1速ギアを使用し続け、トルクコンバータとトラックトランスミッションの機械部品を同時に作動させます。そのため、シフト回数が少なくなるとバスの動きがスムーズになり、摩擦ディスクの摩耗が軽減されます。DIWAのトルクコンバータはギアボックスの中央に配置されており、この配置により余分なチューブや接続ホースがなくなりました。
ドイツの ZF 社も、トラックや商用車向けの優れたトランスミッション ソリューションを提供しています。たとえば、6 速オートマチック トランスミッション ZF EcoLife は、トラックやバス向けです。このトランスミッションには効率的な冷却システムがあり、熱交換器内のトランスミッション オイルの温度が 120°C に達するような厳しい温度条件でも動作できます。さらに、ZF のエンジニアは、エンジン RPM パラメータが低いときに、加速率の高いトルク コンバータを使用しました。内蔵のトルク振動ダンパーは、トルク コンバータのロックアップを迅速に解除することで、停止状態からの発進時に燃料消費量を削減します。
小型商用車向けのもう 1 つの 6 速オートマチック トランスミッション ZF-PowerLine は、高度なトルク コンバーターのおかげで燃費が優れていることで知られています。ZF ギアボックスのオートマチック トランスミッション トルク コンバーターは、動きの始めに使用され、車が 10 ～ 15 km/h の速度まで加速すると動作が停止することに注意してください。この場合、「延長」1 速ギアを使用する必要はありません。ZF トランスミッション Ecomat ファミリーは、市営バスや特殊用途車両向けに特別に設計されました。
今日、トラックに実装されているさまざまなシステムの制御において、電子機器が重要な役割を果たしています。現在、マイクロプロセッサは、エンジン点火だけでなく、クラッチとギアボックスの動作も制御しています。機械式、油圧式、空気圧式のオプションに対する電子制御の主な利点は、応答性が高く、多数のパラメータを組み合わせることができることです。さまざまな動作モードは、トランスミッションの設計を変更するのではなく、ソフトウェアを再構成することで変更できます。したがって、電子機器により、車両のよりコスト効率の高い操作とより安全な運転体験が保証されます。そのため、ますます多くのトラック（特に大型トラック）に自動マニュアルトランスミッションが装備されています。多くの人がこのタイプのトランスミッションを自動ギアシフトソリューションと混同していますが、オートマチックトランスミッションはAMTとは異なり、トルクコンバータを備えています。
自動変速機の設計には、電子制御ユニット (ECU) から受信した信号をクラッチ フォークの角度変位に変換する電気機械式、電気空気式、または電気油圧式のドライブが含まれる場合があります。 AMT 自体は、クラッチ フォークを動かすサーボ ドライブを備えた電気モーターを備えています。 この一見単純な技術的ソリューションは、ドライバーがギアをシフトするときにトラックのキャビンにあるジョイスティック レバーからの信号を処理する複雑なソフトウェアによって制御されます。 したがって、AMT を搭載したトラックのキャビンには、アクセルとブレーキの 2 つのペダルしかありません。 このようなトラック トランスミッションは 90 年代後半に登場し、当初、このテクノロジーはドライバーに不信感を抱かれました。 さらに、当時は、自動変速機は手動変速機よりも大幅に高価でした。 しかし、今日では、より高度でコスト効率の高いテクノロジーの開発により、ますます多くのトラックに自動変速機が搭載されています。 イートンは、90 年代に AutoShift トランスミッションを発売し、自動変速機市場で最初の企業となりました。それ以来、Eaton の製品ポートフォリオには、6 速ミッドレンジ UltraShift と 10、11、13、18 速ヘビー UltraShift Plus が追加されました。
自動機械式トランスミッション (AMT) は、燃費、低コスト、運転快適性の向上、シフト品質の点で機械式トランスミッションと自動トランスミッションの利点を兼ね備えているため、自動車業界で人気が高まっています。 現在、自動マニュアルトラックトランスミッションは、ZF、ボルボ、ダイムラーAG、イートン、マック、デトロイトディーゼル、メルセデス、マンなど、さまざまな企業によって製造されています。ここで、これらの企業が提供する注目すべきAMTソリューションを詳しく見てみましょう。
ボルボトラックは、ボルボFLトラック向けの6速オートマチックマニュアルトランスミッションI-Syncを提供しています。このトラックトランスミッションは、D7エンジンと市街地や郊外での走行用に特別に設計されています。電気油圧式ドライブにより、頻繁に停止する混雑した市街地での運転時にスムーズなギアシフトが保証されます。 I-Sync トランスミッションには、D5K エンジン用と D8K エンジン用の 2 つのバージョンがあります。ステアリングホイールの後ろに取り付けられたレバーで、ドライバーは手動または自動のギアシフトモードを選択できます。I-Sync トランスミッションを搭載したトラックにはクラッチペダルがありません。手動のギアシフトは、上記のレバーを使用して行います。自動モードでは、I-Sync トランスミッションは、適切なタイミングでギアを自動的にシフトします。このトランスミッションのトルク容量は最大 1050 Nm に達するため、I-Sync トランスミッションは、都市部で運行するトラックに最適なオプションです。
ボルボトラックが開発したもう 1 つの有名な AMT ソリューションは、I-Shift トランスミッションです。このトランスミッションは、手動のコンスタント メッシュ ギアボックスに基づいています。この「スマート」トランスミッションの主要コンポーネントは、トランスミッション クラッチの操作とギア シフトのプロセスを制御している電子制御ユニット (ECU) です。ECU は、トラックの速度、重量、必要なトルク、道路の勾配、その他のパラメーターに関するデータの分析により、非常に正確にギアをシフトします。このシステムはエンジンともデータを交換し、エンジンは RPM 率とエンジン ブレーキを調整して効率を最大化します。このトランスミッション ソリューションは、最大 5% の燃料を節約するように設計されています。この自動トランスミッションには、1 つまたは 2 つの減速ギアと、追加のリバース ギアのオプションがあります。減速ギアにより、停止状態からの始動能力が大幅に向上し、クラッチの負荷が 75% に軽減され、追加の修理サービスを回避するのに役立ちます。
Mack Trucks は、Mack トラックのさまざまなモデル向けに、mDrive (12 速) および mDrive HD (13 速および 14 速バリアント) の自動変速機を提供しています。
マック トラック トランスミッションは、マック MP エンジンおよび車軸でスムーズに動作するように開発されているため、互換性やパフォーマンスの問題はありません。耐久性のある素材、簡単な操作、米国での製造により、これらのトランスミッション ソリューションは、効率的なギア シフトだけでなく、燃費、摩耗の低減、快適な運転体験も保証します。
ダイムラー・トラック・ノース・アメリカ（ドイツのダイムラーAGが100％所有）の子会社であるデトロイト・ディーゼル・コーポレーションは、大型トラック向けの自動マニュアルトランスミッションDT12を提供しています。このトラックトランスミッションは、スムーズなギアシフト性能、耐久性、操作性を保証します。
DT12 トランスミッションはエンジンを車軸に連結し、統合電子ネットワーク上で DD13 および DD15 と通信して、トランスミッション クラッチの過負荷やドライブライン保護などの損傷軽減データを共有します。DT12 は地形図の情報を使用して、トラックの周囲の環境を活用しながらエンジンとギアボックスの両方の機能を操作します。
メルセデス・ベンツのパワーシフト自動変速機ファミリーには、いくつかのモデルの変速機が含まれています。12速パワーシフトを搭載したトラックでは、ギアシフトのプロセスが迅速かつスムーズに実行されます。このトランスミッションには、「操縦」モードがあり、高速および低回転数レベルでの幹線交通用のギアがあります。長距離トラックのメルセデス・ベンツ・アクトロスには、アップグレード版のパワーシフト2が装備されています。高度なセンサーシステムの使用により、ギアはより迅速かつスムーズにシフトされます。メルセデス・ベンツ・アクトロス建設トラックには、複数の操作モードと4つのリバースギアを備えた12速AMTパワーシフトオフロードが装備されています。このギアボックスの設計には、傾斜センサーと停止状態からのスムーズな発進の高度なシステムも含まれています。8速AMTパワーシフトGO 240-8は、観光バスのメルセデス・ベンツ・トラベゴとツーリズムに搭載されています。
MAN Nutzfahrzeuge Gruppe は、快適性と効率性を完璧に融合させた自動 TipMatic トランスミッションを製造しています。「オフロード」モードと 2 つのリバース ギアを備えた 12 速 TipMatic トランスミッションは、大型トラック TGX および TGS 用に設計されました。
この自動変速機には、ダイレクトギアまたはオーバードライブギアがあります。操作モードはセンターコンソールのスイッチャーで選択され、ギアはアンダーステアリングシフターでシフトされます。TipMatic 変速機には、リターダー MAN PriTarder または ZF インターダーが装備されています。リクエストに応じて、TipMatic に Profi (手動シフトモード キックダウン)、Fleet (初心者ドライバー向け) などの特別な制御プログラムを装備できます。
ますます多くのトラックメーカーが自社製品にオートマチックトランスミッションまたは自動変速機を搭載することを好むという事実にもかかわらず、商用トラックの分野ではマニュアルトランスミッションが依然として大きなシェアを占めています。信頼性が高く手頃な価格のマニュアルトランスミッションソリューションのファンは依然として多くいます。 トラックのマニュアルトランスミッションシフターの助けを借りてギアシフトプロセスを管理したい人。 10速トランスミッションは依然として大型高速道路トラックの最も一般的なマニュアルタイプですが、13速および18速ボックスは長距離トラックの運転手の間で人気があり、高馬力エンジンによく使用されています。建設業やその他の職業で使用されるトラックは、高速道路トランスミッションの2つの比率範囲ではなく、3つの比率範囲を持つ11速「ローロー」ギアボックスを備えている傾向があります。イートン、ZF、ボルボなどの有名企業は、トラックや商用車のマニュアルトランスミッションオプションをあきらめていません。トラックでのフルオートマチックトランスミッションとAMTの採用は、主に快適性と利便性に対するドライバーの要求と安全性の問題によって推進されてきました。したがって、企業が10年または15年前には信じられなかった非常に複雑な技術的ソリューションを開発するために多大な努力と多額の資金を費やしているこのようなハイテク産業について正確な予測を行うことは困難です。誰にもわかりませんが、それほど遠くない将来、すべての商用操作が自動運転トラックによって実行されるかもしれません。