norsk
Ved bevegelse påvirkes kjøretøy av ulike motstandskrefter, for eksempel friksjonskraft fra interaksjon med veibanen. Derfor må kjøretøy akkumulere kraft som kreves for å overvinne motstandskrefter for å starte fra stillstand og akselerere. Veimotstanden kalles trekkraft, og trekkraften, som overvinner denne motstanden, skaper trekkraften. I tillegg til veimotstand, må kjøretøy tåle luftmotstand. For lastebiler er det spesielt viktig, ettersom luftmotstanden er proporsjonal med arealet av kjøretøyets frontprojeksjon og hastigheten hevet til tredje potens (s^3). Dermed må lastebilprodusenter ikke bare følge nøye med på girkassen og girforholdsparameteren (min og maks), men også bringe disse parametrene i samsvar med effekt, kjøretøyets egenvekt, totalvekt, osv. Ved valg av girkasse for en kjøretøy, spesialister tar hensyn til kraft-til-vekt-forholdet, dvs. forholdet mellom maksimal motoreffekt og bruttovekt.
Girkasseegenskapene har en betydelig effekt på drivstoffeffektiviteten. Kjente selskaper som Eaton, Allison, ZF utvikler kontinuerlig nye girkasseløsninger, som gir betydelige fordeler for eiere av kommersielle lastebiler. Det skal bemerkes at girytelsen avhenger av veiforholdene, motorens driftssyklus (lange perioder med kjøring med konstant hastighet eller hyppige stopp og start), kjøretøyets gjennomsnittshastighet, etc.
Lastebiler varierer sterkt i størrelse, kraft og konfigurasjon; mindre varianter kan være mekanisk lik noen passasjerbiler. Disse kjøretøyene kan være veldig store og kraftige, og kan konfigureres for å justere spesialutstyr, for eksempel i tilfelle brannbiler og betongblandere og sugegravere. Moderne lastebiler drives i stor grad av dieselmotorer, selv om små til mellomstore lastebiler med bensinmotorer finnes i USA, Canada og Mexico. Moderne lastebiler er designet for å kjøre lange avstander. Derfor bør disse kjøretøyene være utstyrt med svært pålitelige og holdbare girkasser.
Lastebiltransmisjonen er en kombinasjon av sammenkoblede enheter, som bidrar til å overføre motormomentet til drivhjulene. Dessuten kan dreiemomentverdien og retningen endres avhengig av andre faktorer. Transmisjoner av forskjellige merker og modeller av lastebiler har sine særegenheter, som bestemmes av slike faktorer som antall drivaksler, individuelle designfunksjoner til kjøretøyet, etc. Manuelle lastebilstandardtransmisjoner inkluderer nødvendigvis slike komponenter som clutch, girkasse, kardanaksel, overføring sak.
Når det gjelder dreiemomentet, som overføres ved hjelp av girkassen til de forreste hjulene på lastebilen, er det direkte proporsjonalt med girutvekslingene. Girforhold bestemmes av ingeniører for hvert enkelt kjøretøy under utviklingsprosessen. Dreiemomentverdien bestemmes av tekniske og dynamiske egenskaper, som bør implementeres i modellen som utvikles.
Å krype gjennom trange byområder i trafikken med hyppig stopp og gå, bevege seg gjennom de utgravde dekksporene på en gjørmete byggeplass, eller rulle gjennom boligavfallsplikter – målrettet bruk av klasse 6 - 8 lastebiler eller nyttekjøretøyer kan stille spesifikke krav til girkasser sammenlignet med sine motparter på motorveien. Likevel har det ikke stoppet en generell trend med automatisering i lastebiler og nyttekjøretøyer, som spesielt påvirket girkasser.
Den manuelle girkassen har blitt testet i flere tiår av millioner av kommersielle lastebilsjåfører, som anser denne løsningen for å være den mest passende løsningen for lastebiler: Manuelle girkasser er enkle, relativt rimelige i produksjon så vel som i vedlikehold, og de sikrer redusert drivstofforbruk. Imidlertid har manuelle girkasser en betydelig ulempe, som kan overskygge alle fordeler nevnt ovenfor og forårsake misnøye blant sjåfører: manuell girskifting og samtidige manipulasjoner med pedaler kan være ganske plagsomt, spesielt i bytrafikk. Ikke rart at produsenter av lastebiler i dag, med den nyeste teknologien til rådighet, prøver å tilfredsstille sjåførenes krav og gjøre prosessen med girskift mer praktisk og feilsikker. I følge en rekke forskningsarbeider, Nord-Amerika følger Europa i trenden med "skiftløshet" ettersom automatiske og automatiserte manuelle girkasser fortsetter å vinne popularitet i segmentet kommersielle lastebiler. Årsakene inkluderer økt drivstoffeffektivitet og enklere sjåførrekruttering og produktivitet enn med manualer, sammen med større sikkerhet.
På små lastebiler kan du finne manuelle girkasser som ligner girløsninger brukt i personbiler. De har ofte omtrent seks gir og har vanligvis en synkronisator. For disse lastebilene er det enkle H-mønsteret lett å betjene. Det blir imidlertid litt mer komplisert når du har å gjøre med større lastebiler og nyttekjøretøy med flere gir. På disse større lastebilene er det vanligvis ekstra kontroller for å hjelpe til med å styre kontrollen av de forskjellige girene. I eldre lastebiler er kontrollen ofte en separat spak montert på gulvet eller nylig – en pneumatisk bryter montert på "H"-spaken; i nyere lastebiler er kontrollen ofte en elektrisk bryter montert på "H"-spaken. Multi-kontroll girkasser er bygget i mye høyere effekt, men bruker sjelden synchromesh. Det er flere vanlige alternativer for skiftemønsteret – Range, Splitter, Range-Splitter. Dagens manuelle girkasser for lastebiler er oftest "range-splitter".
Moderne automatiske girkasser har betydelige forskjeller fra forgjengerne, som ble brukt i kommersielle lastebiler. Hovedforskjellen ligger i mengden av girområder og i selve prinsippet for lastebiltransmisjonskontroll. Antall gir i gamle automatkasser var begrenset til 5, og kontrollen ble utført ved hjelp av hydraulikk. I dag tilbyr girprodusenter automatiske girkasser med mer enn 5 gir, som styres ved hjelp av elektronikk. Dessuten er moderne automatiske girkasser utstyrt med momentomformerlås.
Listen over fordeler med moderne automatiske girkasser for kommersielle lastebiler inkluderer jevn girskifteprosess. Drivstofforbruket på landlige veier er sammenlignbart med forbruksnivået ved bruk av manuell girkasse. Den automatiske girkassen lar sjåførene kjøre lastebilen enklere og sikrere, ta mer hensyn til veien og ikke bli distrahert av manuelt girskift. De største konkurranseulempene med automatiske girkasser for kommersielle lastebiler er økt drivstofforbruk, vedlikehold og automatgirproblemer som resulterer i kostbare reparasjonstjenester.
Den automatiske manuelle girkassen (AMT) anses å være en annen lovende girkasseløsning for lastebiler og nyttekjøretøy. AMT-er ligner på manuelle girkasser når det gjelder funksjonelle egenskaper og driftsprinsipper. Det kan sies at AMT er nesten det samme som den manuelle girkassen, men den inkluderer servo- og hydrauliske drev, som styrer clutchdriften og girskifteprosessen. AMT-er er kjent for sin effektivitet. I tillegg er automatiserte girkasser ikke så dyre i vedlikehold og reparasjon som automatiske girkasser, og drivstofforbruket til automatiserte girkasser er kompatibelt med nivået på manuelle girkasser (noen ganger kan AMT-er være enda mer drivstoffbesparende). Hvis lastebiler med automatiske girkasser er enkle å bruke, men krever betydelige utgifter til drivstoff og tjenester, viser lastebiler med AMT seg å være ikke bare praktiske, men også økonomisk levedyktige.
Det skal imidlertid bemerkes at når du skifter en manuell girkasse eller AMT og kobler inn clutchen, blir motormomentet avbrutt og at kraften ikke blir overført nedover drivverket til hjulene. I en helautomatisk girkasse lar momentomformeren deg skifte gir uten å avbryte dreiemomentet som går fra motoren til hjulene.
Siden automatiske girkasser og AMT-løsninger gradvis driver manuelle girskiftalternativer fra markedet for girkasser for lastebiler og nyttekjøretøyer, vil vi gjennomgå denne typen girkasser mer detaljert.
Den vanlige automatgirkassen inkluderer momentomformeren, mekanisk del, kontrollsystem og hjelpemekanismer. Momentomformeren fungerer som en hydraulisk overføringsmekanisme, der kraften overføres av strømmen av ATF. Momentomformeren består av pumpehjulet, turbinløperen og startmotoren. Låsemekanismen sikrer bedre drivstofføkonomi. Momentomformeren gir forbindelsen mellom motor og girkasse, reduserer dynamiske belastninger, hindrer motoren i å stoppe ved overbelastning, og øker dreiemomentet fra motoren ved start fra stillestående og under vanskelige veiforhold.
Automatgir har 3 planetgir og friksjonsclutcher, som sikrer girskifteprosessen. Utvekslingsverdien endres gradvis uten å forstyrre kraftflyten. Girskiftingen utføres av kontrollsystemet i automatisk modus. Mange modeller av automatiske girkasser er utstyrt med en hydrodynamisk retarder, som tjener til å bremse kjøretøyet og redusere slitasje på bremseklosser. Retarderen er vanligvis installert i automatiske girkasser for busser og maskiner og kjøretøy som opererer i fjellområder. Avanserte elektroniske kontrollenheter (ECU) for automatiske girkasser sikrer høy tilpasningsevne til veiforhold og kjørestil, og tillater implementering av tilleggsfunksjoner. På forespørsel fra kunden kan automatgiret utstyres med girskiftere med knapp- eller spakautomatikk.
Allison Transmission, en av verdens største produsenter av automatiske girkasser for lastebiler og nyttekjøretøy, utstyrer sine girløsninger med lastebiltransmisjonsdiagnosesystemet Prognostics, som lar sjåføren overvåke statusen til de viktigste kjøretøykomponentene. Funksjonen Oil Life Filter kontrollerer drivstofforbruket, sparer drivstoff under kjøring og under tomgang av motoren. Funksjonen Filter Life Monitor informerer sjåføren om nødvendigheten av å skifte girfilter. Funksjonstransmisjonens helsemonitor overvåker statusen til transmisjonens drivkretser og advarer sjåføren om nødvendigheten av godt timet vedlikehold og etterjustering.
I dag tilbyr Allison Transmission et bredt spekter av girløsninger for lastebiler og nyttekjøretøy (girmodeller i serien 1000, 2000, 3000 og 4000). En annen automatgirløsning TC10 ble designet av Allison for trekkvogner. Allison girkasser av Torqmatic-serien brukes til busser. Kraftige lastebiler, som brukes i gruve- og byggeindustrien, er ofte utstyrt med girkasser i Allison 5000, 6000, 8000 og 9000-serien.
Volvo, en kjent produsent av lastebiler, leverer også effektive automatgirløsninger, som Powertronic. De Powertronic er en hel 6-trinns automatgirkasse med elektronisk kontroll, som er designet for bevegelse med hyppige stopp-start operasjoner. Powertronic lastebiltransmisjonen er utstyrt med momentomformer for å sikre høy fremdriftskraft ved start fra stillestående uten avbrudd i dreiemomentet som overføres til drivhjulene. Derfor er denne girkassen et ideelt alternativ for Volvo-lastebiler som kjører på byggeplasser og i bytrafikk.
Selskapet Voith tilbyr familien av automatiske girkasser kalt DIWA, som er beregnet for bybusser og forstadsbusser. Hovedtrekket til disse automatgirene er at motorens dreiemoment overføres mekanisk så vel som hydraulisk. Start fra stillstand utføres hydraulisk, og etter hvert som bevegelseshastigheten øker, erstattes hydraulikkdeltakelsen gradvis av den mekaniske delen. Det skal bemerkes at motoreffekten deles før momentomformeren kobles inn og kombineres etterpå. Dermed utgjør momentomformeren og to planetgir det 1. hydromekaniske giret. Derfor opererer DIWA-transmisjonen med høy effektivitet i et bredt spekter av hastigheter, noe som sikrer jevn start fra stillestående og jevn akselerasjon. Deretter aktiverer girsystemet rent mekanisk dreiemomentoverføring, som fungerer med mindre tap. Momentomformeren fungerer samtidig som en hydraulisk retarder, som sikrer umiddelbar aktivering av den hydrauliske bremsen uavhengig av innkoblet gir.
Høy effektivitet av denne girkassen oppnås takket være kombinasjonen "differensial-momentomformer". Mens vanlige automatgir gir gir 2-3 ganger i starten, fortsetter Voith DIWA å bruke 1. gir – samtidig kobler momentomformeren og mekaniske lastebiltransmisjonsdeler. Derfor gjør et mindre antall skift bussbevegelsen jevnere og reduserer slitasjen på friksjonsskiver. Momentomformeren i DIWA er plassert i midten av girkassen, slik posisjonering bidro til å bli kvitt overflødige rør og koblingsslanger.
Det tyske selskapet ZF tilbyr også bemerkelsesverdige girløsninger for lastebiler og nyttekjøretøy. For eksempel er 6-trinns automatgir ZF EcoLife beregnet på lastebiler og busser. Denne girkassen har et effektivt kjølesystem, som tillater drift under mer tøffe temperaturforhold når transmisjonsoljetemperaturen i varmeveksleren når opp til 120°C. I tillegg brukte ZF-ingeniører her momentomformeren med høyere akselerasjonshastigheter når motorens turtallsparameter er lav. Den innebygde dreiemomentvibrasjonsdemperen reduserer drivstofforbruket ved start fra stillestående ved hjelp av rask deaktivering av momentomformerlåsen.
En annen 6-trinns automatisk girkasse ZF-PowerLine, beregnet for lette nyttekjøretøyer, er kjent for sin drivstofføkonomi takket være en avansert dreiemomentomformer. Det skal bemerkes at momentomformeren for automatisk girkasse i ZF-girkasser brukes i begynnelsen av bevegelsen, og den slutter å fungere når bilen akselererer opp til en hastighet på 10-15 km/t. i dette tilfellet er det ikke nødvendig å bruke "langvarig" 1. gir. Familien av ZF-transmisjoner Ecomat ble spesielt designet for bybusser og spesialkjøretøyer.
I dag spiller elektronikk en stor rolle i styringen av ulike systemer implementert i lastebiler. For øyeblikket regulerer mikroprosessoren driften av ikke bare motortenningen, men også av clutchen og girkassen. Den største fordelen med den elektroniske kontrollen over mekaniske, hydrauliske eller pneumatiske alternativer er bedre respons og muligheten til å kombinere et stort antall parametere. Ulike driftsmoduser kan endres ved å rekonfigurere programvaren, i stedet for å gjøre endringer i overføringsdesignet. Dermed sikrer elektronikk mer kostnadseffektiv drift av kjøretøyet og sikrere kjøreopplevelse. Derfor er flere og flere lastebiler (spesielt tunge lastebiler) utstyrt med automatiserte manuelle girkasser. Mange forveksler denne typen girkasser med den automatiske girskifteløsningen, men automatgir har, i motsetning til AMT, momentomformere.
Utformingen av den automatiserte girkassen kan inkludere en elektromekanisk, elektropneumatisk eller elektrohydraulisk drivenhet, som konverterer signaler mottatt fra den elektroniske kontrollenheten (ECU) til en vinkelforskyvning av clutchgaffelen. Selve AMT har elektromotoren med servodrevet, som beveger clutchgaffelen. Denne tilsynelatende enkle tekniske løsningen styres av den kompliserte programvaren, som behandler signaler fra joystickspaken, plassert i førerhuset på lastebilen, når sjåføren skifter gir. Derfor er det bare to pedaler i kabinen på lastebilen utstyrt med AMT – gass og brems. Slik lastebiloverføring dukket opp på slutten av 90-tallet, og i utgangspunktet ble denne teknologien oppfattet av sjåfører med mistillit. I tillegg, på den tiden var automatiserte girkasser betydelig dyrere enn manuelle girkasser. Men i disse dager, med utvikling av mer avanserte og kostnadseffektive teknologier, er flere og flere lastebiler utstyrt med automatiserte girkasser. Eaton var det første selskapet på markedet for automatiserte girkasser med sin AutoShift-transmisjon lansert på 90-tallet. Siden den gang har produktporteføljen til Eaton blitt supplert med en 6-trinns mellomtone UltraShift og 10-, 11-, 13- og 18-trinns tunge UltraShift Pluss.
Den automatiske mekaniske girkassen (AMT) blir stadig mer populær i bilindustrien, på grunn av kombinasjonen av fordelene med mekaniske girkasser og automatiske girkasser når det gjelder drivstofforbruk, lave kostnader, forbedret kjørekomfort og girkvalitet. I dag produseres automatiserte manuelle lastebiltransmisjoner av et bredt spekter av selskaper: ZF, Volvo, Daimler AG, Eaton, Mack, Detroit Diesel, Mercedes, Man, etc. La oss nå se nærmere på bemerkelsesverdige AMT-løsninger som tilbys av disse selskapene.
Volvo Trucks tilbyr den 6-trinns automatiserte manuelle girkassen I-Sync, som er beregnet på Volvo FL-lastebiler. Denne lastebiltransmisjonen er spesialdesignet for D7-motoren og for kjøring i urbane gater og forstadsområder. Den elektrohydrauliske driften sørger for jevn girskifting ved kjøring i tett bytrafikk med hyppige stopp . I-Sync-transmisjonen er tilgjengelig i to versjoner - for D5K-motor og for D8K-motor. Spaken, montert bak rattet, lar føreren velge manuell eller automatisk girskiftemodus. Det er ingen clutchpedal i lastebiler med I-Sync girkasse – det manuelle girskiftet utføres ved hjelp av den ovennevnte spaken. I automatisk modus skifter I-Sync girkasse uavhengig av hverandre på et velvalgt tidspunkt. Dreiemomentkapasiteten til denne girkassen kan nå opptil 1050 Nm, noe som gjør I-Sync-transmisjon til et ideelt alternativ for lastebiler som kjører i urbane områder.
En annen kjent AMT-løsning utviklet av Volvo Trucks er I-Shift-transmisjonen. Denne girkassen er basert på manuell konstantmasket girkasse. Hovedkomponenten i denne "smarte" girkassen er den elektroniske kontrollenheten (ECU), som styrer transmisjonens clutchoperasjon og prosessen med girskifting. ECU-en skifter gir svært nøyaktig takket være analysen av data om lastebilhastighet, vekt, nødvendig dreiemoment, veigrad og andre parametere. Systemet utveksler også data med motoren, som igjen regulerer turtallet og motorbremsen for maksimal effektivitet. Denne girløsningen er designet for å spare opptil 5 % drivstoff. Denne automatiserte girkassen kan ha ett eller to hastighetsreduserende gir, samt muligheten med ekstra revers. Hastighetsreduserende gir forbedrer kapasiteten ved start fra stillestående betraktelig, reduserer belastningen på clutchen til 75 % og bidrar til å unngå ytterligere reparasjonstjenester.
Mack Trucks tilbyr mDrive (12-trinns) og mDrive HD (13- og 14-trinns varianter) automatiserte girkasser beregnet for ulike modeller av Mack-lastebiler.
Mack lastebiltransmisjoner er utviklet for å fungere jevnt med Mack MP-motorer og -aksler, så det er ingen problemer med kompatibilitet eller ytelse. Med slitesterke materialer, enkel betjening og amerikansk produksjon, sikrer disse girkasseløsningene ikke bare effektivt girskift, men også drivstofføkonomi, redusert slitasje og praktisk kjøreopplevelse.
Detroit Diesel Corporation, et datterselskap av Daimler Trucks North America (selv heleid av tyske Daimler AG), tilbyr automatisert manuell girkasse DT12 beregnet for tunge lastebiler. Denne lastebiltransmisjonen sikrer jevn girskifteytelse, holdbarhet og enkel betjening.
DT12-transmisjonen kobler motoren til aksler, og kommuniserer med DD13 og DD15 på et integrert elektronikknettverk for å dele skadereduserende data som overbelastning av transmisjonsclutch og drivlinjebeskyttelse. DT12 bruker informasjon fra et topografisk kart for å manipulere både motor- og girkassefunksjoner, og utnytter lastebilens omgivelser.
Familien av automatiserte girkasser Mercedes-Benz PowerShift inkluderer flere modeller av girkasser. Prosessen med girskifting i lastebiler utstyrt med 12-trinns PowerShift implementeres raskt og jevnt. Denne girkassen har en "manøvreringsmodus" og gir for hovedlinjetrafikken ved høye hastigheter og lavt turtall. Line-haul lastebiler Mercedes-Benz Actros er utstyrt med en oppgradert versjon PowerShift 2. Takket være bruken av det avanserte sensorsystemet skiftes girene raskere og jevnere. Byggebiler Mercedes-Benz Actros er utstyrt med 12-trinns AMT PowerShift Off-road, som har flere driftsmoduser og 4 reversgir. Utformingen av denne girkassen inkluderer også en tiltsensor og et avansert system for jevn start fra stillestående. 8-trinns AMT PowerShift GO 240-8 er installert på turistbussene Mercedes-Benz Travego og Tourismo.
MAN Nutzfahrzeuge Gruppe produserer automatiserte TipMatic girkasser, som skaper en perfekt syntese av komfort og effektivitet. Den 12-trinns TipMatic-girkassen med "off-road"-modus og 2 revers er designet for tunge lastebiler TGX og TGS.
Denne automatiserte girkassen kan ha et direkte gir eller overdrive gir. Driftsmoduser velges ved hjelp av bryteren på midtkonsollen, mens girene skiftes ved hjelp av understyringsgirskifteren. TipMatic girkassen kan være utstyrt med retarder MAN PriTarder eller med ZF intarder. På forespørsel kan TipMatic utstyres med spesielle kontrollprogrammer: Profi (manuell giringsmodus kick-down), Fleet (for uerfarne sjåfører).
Til tross for at flere og flere produsenter av lastebiler foretrekker å installere automatiske eller automatiserte girkasser i produktene sine, har manuelle girkasser fortsatt en betydelig andel i segmentet kommersielle lastebiler. Det er fortsatt mange beundrere av pålitelige og rimelige manuelle girløsninger, som liker å ha ansvaret for girskifteprosessen ved hjelp av girgiret for lastebilen. Ti-trinns girkasser er fortsatt den vanligste manuelle typen for tunge landeveislastebiler, selv om 13- og 18-trinns bokser er populære blant langdistanse lastebilsjåfører og brukes ofte med motorer med høye hestekrefter. Lastebiler som brukes i konstruksjon og andre yrker har en tendens til å ha 11-trinns "lav-lav" girkasser med tre utvekslingsområder i stedet for de to i motorveitransmisjoner. Slike kjente selskaper som Eaton, ZF og Volvo gir ikke opp manuelle giralternativer for lastebiler og nyttekjøretøyer. Bruken av helautomatiske girkasser og AMT-er i lastebiler har i stor grad vært drevet av sjåførenes krav til komfort og bekvemmelighet samt sikkerhetsproblemer. Derfor er det vanskelig å gi nøyaktige spådommer for en slik høyteknologisk bransje, hvor bedrifter legger ned mye innsats og betydelige økonomiske ressurser for å utvikle ekstremt kompliserte tekniske løsninger som for 10 eller 15 år siden virket utrolige. Hvem vet, kanskje i en ikke så fjern fremtid vil all kommersiell drift bli utført av selvkjørende lastebiler.