Pomiędzy kołem zamachowym silnika wysokoprężnego ciężarówki a rozsypaną na powierzchni drogi zużytą gumą znajduje się długi szereg elementów przenoszących, przekierowujących, rozprowadzających i zwielokrotniających moment obrotowy zapewniający żywotność ciężarówki.

Kluczowym elementem tego procesu jest transmisja. Biorąc pod uwagę stosunkowo ograniczony zakres obrotów dużego silnika wysokoprężnego i kontrastujący z tym szeroki zakres prędkości wymagany w większości zastosowań, podstawową funkcją skrzyni biegów jest utrzymanie maksymalnej wydajności silnika tak długo, jak to możliwe.

Jednak technologie leżące u podstaw przekładni są bardzo zróżnicowane, a różne technologie są atrakcyjne dla różnych segmentów rynku.

Jak zawsze, tradycja i doświadczenie odgrywają kluczową rolę w wyborze klienta, a teraz, bardziej niż kiedykolwiek, względy kierowców mają duży wpływ na wybraną specyfikację. Na przykład operator, który ma problemy ze znalezieniem kierowców, którzy są zarówno doświadczeni, jak i kompetentni w obsłudze kultowej i ogólnie kuloodpornej 18-biegowej skrzyni biegów Eaton Roadranger o stałym zazębieniu, wybierze coś, co nie wymaga pedału sprzęgła.

Następną decyzją będzie wybór między zautomatyzowaną manualną skrzynią biegów, która nadal ma sprzęgło i tarczę dociskową, a tym samym zużywalne powierzchnie cierne, lub w pełni automatyczną skrzynię biegów, która wykorzystuje sprzęgło hydrokinetyczne lub przemiennik momentu obrotowego.

Oto krótki przegląd dostępnych obecnie typów skrzyń biegów…

>> INSTRUKCJA SYNCHROMACJI
Większość producentów buduje własne przekładnie w tej kategorii. Technologia ta jest sprawdzona, można ją łatwo eksportować poza granice korporacyjne i geograficzne oraz wymaga minimalnego szkolenia kierowców za najmniejsze pieniądze. Nie jest jednak łatwo dostosować lub zmodyfikować przełożenia, aby dostosować je do zadania. Producent ma tendencję do naprawiania tego, przyjmując szereg założeń dotyczących sposobu użytkowania konkretnego modelu ciężarówki. Zastosowanie synchronizatorów w celu zazębienia przekładni z biegami zmniejsza moment obrotowy tych skrzyń biegów, więc zakres wagowy synchronizatorów zwykle nie przekracza średnich obciążeń.

>> INSTRUKCJA O STAŁEJ SIATCE
Ze wszystkich transmisji ta jest najtrudniejsza do opanowania. Został zaprojektowany z myślą o wysokim momencie obrotowym i ekstremalnych warunkach i nadal jest w Australii podstawą w pociągach drogowych i innych wielozadaniowych zastosowaniach długodystansowych. Firma Eaton jest preferowanym dostawcą w tej kategorii, a 18-biegowa dźwignia zmiany biegów o rozszerzonym układzie H z przyciskami bezpośredniego/nadbiegu i zmiany zakresu zakorzeniła się w świadomości tysięcy kierowców ciężarówek w całym kraju. Dobry operator może utrzymać wysoki moment obrotowy równie dobrze, jak każdy zautomatyzowany ręczny, ale jest to umiejętność wymagająca wielu (czasami kosztownych) ćwiczeń.

>> AUTOMATYCZNA RĘCZNA (Z PEDAŁEM SPRZĘGŁA LUB BEZ)
Scania oferowała zautomatyzowaną manualną skrzynię biegów w konfiguracji z dwoma lub trzema pedałami. Nie mam pojęcia dlaczego. Jeśli chcesz mieć komputer do zarządzania sprzęgłem, dlaczego nie pozwolić mu wykonać swojej pracy od początku do końca? Powiedziano mi jednak, że niektóre floty lubią, gdy kierowcy używają sprzęgła do rozruchu i wydaje się, że jest to najbardziej popularne w pojazdach zawodowych.

Sam AMT jest obecnie sprawdzonym systemem, ale istnieje duża różnica w szybkości zmian. Jeden japoński AMT, którego fabryka nalega, aby sam go zbudować, przełącza się tak wolno między biegami, że prawdopodobnie możesz zrobić sobie kawę, czekając. Jeden ze Szwedów jest w tym bardzo dobry, a szybkie zmiany minimalizują przerwy w momencie obrotowym.

Fuso ma wariację na ten temat – Duonic AMT ma podwójne sprzęgła, więc skrzynia wstępnie wybiera następny bieg w miarę przyspieszania. Podczas mojej pierwszej jazdy uzależniłem się już w promieniu 100 metrów. Wystąpiły pewne problemy z niezawodnością, z którymi poradziła sobie fabryka, ale jest to głównie lekka skrzynia do Cantera. Nie można go jeszcze dostać w modelach średnich i ciężkich.

Technicznie rzecz biorąc, AMT to ogrodowa skrzynia biegów o stałym zazębieniu z przykręconym i podłączonym zautomatyzowanym systemem sprzęgła. Zapewnia to ustaloną niezawodność i łatwość serwisowania, pod warunkiem, że posiada się diagnostykę wtykową do zarządzania zmianami. Oznacza to jednak również, że w najlepszych wersjach (tzn. z Europy i Stanów Zjednoczonych) można dostosować schemat zmiany biegów, zakres obrotów i czas włączenia biegu, aby dopasować je do zastosowania.

Na przykład podczas mojej pierwszej jazdy Hino 700 z ZF AMT od razu stało się jasne, że nikt nie przyjrzał się bliżej charakterystyce silnika. Zwiększył obroty, więc przełączyłem się na tryb ręczny, przed zmianą zredukowałem duży silnik Hino do 1050 obr./min, zużywałem znacznie mniej paliwa i cieszyłem się cichszą jazdą. Wracając na górę Ousley, na północ od Wollongong, nie jechałem wolniej niż ciężarówki korzystające z komputera.

>> PEŁNA AUTOMATYKA
Mój ulubiony test ciężarówki został przeprowadzony w USA kilka lat temu. Na zamkniętym torze testowym dwie identyczne ciężarówki podłączono do przyczep o tej samej masie. Jeden miał automatyczną skrzynię Allison, a drugi 18-biegową manualną skrzynię biegów Eaton Roadranger.

Samochodem ciężarowym kierował student, a manualem – zawodowy kierowca. Wyścig dragsterów na stromym wzgórzu przyniósł uczniowi wspaniałe zwycięstwo. Potem po wyścigu okazało się, że uczeń miał o 75 koni mechanicznych mniej!

Była to doskonała ilustracja różnicy, jaką powoduje nieprzerwany moment obrotowy, a taki można uzyskać tylko w przypadku w pełni automatycznej skrzyni biegów. Skrzynia Allison wykorzystuje prędkość jazdy, wykorzystywany moment obrotowy, prędkość przyspieszenia i kąt nachylenia, aby obliczyć masę całkowitą platformy. Następnie odpowiednio zarządza mapowaniem przesunięć.

Pudełko zapewnia również optymalną przyczepność w warunkach terenowych. W chwili obecnej pełna automatyka nie jest spotykana w zastosowaniach międzystanowych i autostradowych pociągów drogowych. Trwają pewne prace nad rozwojem sytuacji, ale nie wstrzymuj oddechu.

Wywrotki, mieszalniki i pompy do betonu, śmieciarki i jednostki dostawcze metra to miejsca, w których najszerzej stosowane są samochody w pełni zautomatyzowane, w niektórych przypadkach ze względu na dużą rotację kierowców i możliwość wyeliminowania kosztownych i regularnych wymian sprzęgła.

>> HYBRYDOWY AUTOMATYCZNY MANUALNY Z PRZEKŁADNIKIEM MOMENTU
Mercedes-Benz ma wyjątkowy problem w dziedzinie skrzyń biegów. Actros SLT to ultraciężki samochód ciężarowy z profilem Actrosa i wnętrzem Actrosa, ale z nowym zestawem bielizny. Napęd na SLT przechodzi przez Powershift AMT, ale dopiero po przejściu przez przemiennik momentu obrotowego.

Korzyści są bardziej istotne w przypadku transportu ciężkiego niż jakiejkolwiek innej, gdzie ekstremalne obciążenia podczas startu z miejsca wystawiają na próbę nawet najlepszy układ napędowy. W konwencjonalnych pojazdach AMT po wybraniu jazdy włącza się bieg startowy i nawet bez przepustnicy będziesz pełzał do przodu, gdy system załączy sprzęgło. Ale naciśnij przycisk D na SLT, a nadal donikąd nie dojdziesz. Włącza bieg, ale przemiennik momentu obrotowego nie przetwarza żadnego momentu obrotowego.

Dopiero po naciśnięciu przepustnicy przemiennik momentu obrotowego przekazuje moc do skrzyni biegów. Dzięki temu sprzęgło jest całkowicie włączone, a sprzęgło hydrauliczne radzi sobie z całym poślizgiem. Jest to ciężkie rozwiązanie, ponieważ w rzeczywistości masz dwie skrzynie biegów w szeregu, ale przy ciężkich zadaniach masa tara nie jest kluczowym kryterium. SLT wykorzystywane są na całym świecie we flotach transportu ciężkiego największych grup transportowych.

Przekładnia do pojazdów użytkowych

SPECJALISTYCZNI PRODUCENCI
Oprócz fabryk, które projektują i budują własne skrzynie biegów, istnieją wyspecjalizowani producenci skrzyń biegów, którzy dostarczają swoje produkty do fabryki i po pierwszej sprzedaży.

>> EATON
Twarda jak skała manualna skrzynia biegów Roadranger jest nadal uznawana za przekładnię wybieraną przez wiele flot. Jednak firma Eaton nie mogła zignorować panującego w branży trendu mającego na celu odciążenie kierowcy od konieczności używania sprzęgła, dlatego wprowadzono przekładnie Ultrashift i UltraShift Plus. Zasadniczo jest to Roadranger ze sprzęgłem hydraulicznym sterowanym elektronicznie, więc koszt opracowania pokrył głównie spryt. Mimo to po ruszeniu hotshoty przejdą od pełzania do jazdy po autostradzie bez dotykania sprzęgła.

>> ZF
Ta niemiecka firma produkuje większość typów i konfiguracji skrzyń biegów i osi i jest najbardziej popularna wśród europejskich konstruktorów. Obecnie sprzedaje w pełni automatyczny, aby konkurować z Allison, a także cieszy się szerokim wsparciem sił zbrojnych NATO w zakresie ich potrzeb w zakresie zaopatrzenia i lekkiego transportu żołnierzy.

Modułowa konstrukcja TraXon jest pionierska. Zasadniczo jest to zestaw biegów ze sprzęgłem, podwójnym sprzęgłem, modułem hybrydowym lub modułem przemiennika momentu obrotowego z przodu. Aplikacja określi, który system będzie najbardziej odpowiedni, ale dzięki wspólnemu rdzeniowi koszty zostaną obniżone.

>> AISIN
Należąca do grupy Toyota firma produkuje ręczne i automatyczne skrzynie biegów dla spółek należących do grupy i spoza niej, a także zaopatruje niektóre europejskie firmy samochodowe. Co ciekawe, nadal można kupić ciężarówkę Hino ze skrzynią biegów Allison, więc Aisin nie obejmuje jeszcze wszystkich potencjalnych zastosowań gamy ciężarówek producenta.

>> ALLISON
To wojsko zapoczątkowało rozwój przekładni Allison, chociaż firma projektowała i budowała również silniki lotnicze. Prawdę mówiąc, moje pierwsze spotkanie z Allison wymagało zatyczek do uszu. Krzyk czterech samolotów turbośmigłowych Allison wyjących wokół ładowni RAAF C130 Hercules to dźwięk trwale wyryty w mojej pamięci Army Air Dispatch.

Boral ma dwuwyrazowy powód, aby zaznaczyć opcję Allison przy zamawianiu nowych ciężarówek do betonu lub żwiru – „zero przestojów”. Firma dostarcza samochody osobowe o dużej wytrzymałości dla firm zajmujących się sprzętem budowlanym i armii amerykańskiej, dostarczając także jednostki napędowe do niektórych zastosowań morskich.

Szefem sprzedaży Allison w Australii jest Robert Cavagnino, w „wolnym” czasie szef zespołu Top Fuel dragster. Pomiędzy rozdzierającym uszy trzaskiem silników nitro podczas ostatniego spotkania w WA opowiedział mi o wzroście zainteresowania samochodami wśród producentów, napędzanym głównie popytem klientów.

Kluczową kwestią jest to, że trend ten ewoluował obecnie od konieczności wynikającej z ograniczeń kierowcy do tendencji związanej z wydajnością ze względu na sposób, w jaki automatyczna skrzynia biegów maksymalizuje osiągi silnika.

„Dlatego pojawia się narastający problem z AMT” – powiedział.

„W szczególności europejskie silniki to sześciocylindrowe wolnoobrotowe i o wysokim momencie obrotowym, które naprawdę wymagają przemiennika momentu obrotowego, aby zapewnić najlepsze osiągi”.

W DÓŁ DROGI
Na horyzoncie widać rzeczy, które zwiększą dywersyfikację technologii przekładni w samochodach ciężarowych na australijskich drogach. Zarówno Allison, jak i ZF skupiają się na operatorach dalekobieżnych oferujących funkcje, które będą atrakcyjne dla tych zastosowań.

10-biegowa automatyczna skrzynia biegów Allison TC10 z podwójnym wałem pośrednim jest wystarczająco elastyczna, aby wytrzymać cykle pracy silnika głównego zarówno w mieście, jak i na autostradzie, i zapewnia mieszaną architekturę z pełną zmianą mocy, przemiennikiem momentu obrotowego i konstrukcją skrzyni biegów z podwójnym wałem pośrednim.

Firma obsługiwała flotę użytkowników testowych, którzy osiągnęli średnio pięcioprocentową poprawę zużycia paliwa dzięki TC10 w porównaniu z obecnymi modelami z manualną i zautomatyzowaną manualną skrzynią biegów.

Skrzynia biegów osiąga moc 600 KM i moment obrotowy 2305 Nm przy 10 biegach do przodu i dwóch do tyłu. Jest wyposażony w najnowszą generację elektronicznych elementów sterujących Allison, które zapewniają prognozy w celu wyeliminowania niepotrzebnych wymian oleju i filtrów oraz ulepszoną funkcjonalność selektora zmiany biegów.

Nacisk na innowacje przenosi rozwój przekładni na nowe obszary. Na przykład firma ZF opracowała pakiet Innovation Truck obejmujący silnik elektryczny o mocy 120 kW wbudowany bezpośrednio w obudowę dzwonu 12-biegowej skrzyni biegów.

Działa nie tylko jako zwalniacz odzyskujący energię, ale ma też eleganckiego asa w rękawie w połączeniu z serwami sterującymi, bardzo złożonym oprogramowaniem i tabletem komputerowym. Krótko mówiąc, kierowca dociera do magazynu, zatrzymuje się w pobliżu rampy załadunkowej, wyskakuje z ciężarówki, przekazuje tablet personelowi rampy załadunkowej i udaje się do domu, aby się zdrzemnąć.

Następnie pracownicy zajezdni za pomocą tabletu zawracają ciężarówkę do zatoki bez użycia silnika. Za manewr odpowiada silnik elektryczny, silnik wysokoprężny również odpoczywa, a sterowaniem steruje oprogramowanie.

System zademonstrowano w samochodzie DAF XF ciągnącym naczepę z przyczepą do świń (patrz zdjęcie główne). Podwójny przegub wydaje się nie sprawiać problemu operatorowi, który jednym palcem kieruje ciężarówką przeciągając grafikę przyczepy na tablecie w żądaną pozycję. Przychodzi mi na myśl kilku kierowców B-double, którzy potrzebują takiego systemu...

DUŻE PYTANIE: AUTO CZY MANUAL?
Odpowiedź na najważniejsze pytanie można uzyskać jedynie po dokładnym zbadaniu użycia aplikacji i sterowników. Ręczna skrzynia biegów, niezależnie od tego, czy sprzęgłem steruje kierowca, czy komputer, ma ograniczenia, które są spotęgowane przez niepowstrzymany trend w konstrukcji i charakterystyce silnika.

Mówiąc laikiem, wydaje się, że fale momentu obrotowego, które bardziej przypominają impulsy, gdy zmniejsza się liczbę cylindrów i zmniejsza się obroty, mogą powodować wzrosty w przekładniach, które są wzmacniane wzdłuż układu napędowego, gdy jest on połączony twardym sprzęgłem, takie jak sprzęgło. Może to spowodować, że moduł ECM zinterpretuje te impulsy jako sygnały wejściowe kierowcy pochodzące z przepustnicy, powodując pracę silnika nawet w trybie rejsu.

Jeden z czołowych producentów, posiadający prawdopodobnie najlepszy AMT na rynku pod względem użyteczności, poważnie myśli obecnie o pełnej automatyce ze względu na ogromne obciążenia momentem obrotowym przechodzącym przez jego własne AMT.

Innym przykładem jest duży Szwed, którego podsufitka V8 o mocy 3500 Nm ma moment obrotowy ograniczony o 200 Nm od pierwszego do dziewiątego biegu. Opracowanie skrzyni AMT umożliwiającej obsługę tego rodzaju momentu obrotowego na niższych biegach wymagałoby ogromnego wysiłku inżynieryjnego. Mimo że płacisz dodatkowo za duży moment obrotowy, osiągasz go dopiero od 10. biegu. Oznacza to, że operator transportu ciężkiego nie uzyska maksymalnej oceny wtedy, gdy jej najbardziej potrzebuje – na przykład podczas manewrowania promem Manly po obszarze przemysłowym.

Ostatecznie zwielokrotnienie momentu obrotowego odbywa się za pomocą przekładni ustawionej w przekładniach AMT, ale za pomocą sprzęgła hydrokinetycznego w samochodzie, co drastycznie zmniejsza zużycie przekładni.

Elektronika w AMT może zrobić tylko tyle, ponieważ po włączeniu biegu następuje twarde sprzęgło. Dlatego ECM skupia się na punkcie zmiany. Ale automat może kontrolować przepływ momentu obrotowego podczas pracy biegu, zwiększając moment obrotowy w razie potrzeby – czasami bez zmiany biegu – a także utrzymując stały moment obrotowy nawet podczas zmiany biegu.

Prace międzystanowe będą prawdopodobnie ostatnim bastionem skrzyń biegów ręcznych lub AMT. Przy stosunkowo niskiej częstotliwości wymian twarde sprzęgło nie traci nic na wydajności w stosunku do automatu. Oszczędności w paliwie wynikające ze stałego momentu obrotowego podczas przyspieszania są znikome, gdy ciężarówka w końcu wyjeżdża na autostradę i jedzie z około 30 procentami dostępnego momentu obrotowego przez dzień lub dwa.

Jak zawsze, rób swoje i kupuj po kosztach całego życia. Może to oznaczać różnicę między zdrowym zyskiem lub wyniszczającą stratą.