svenska
Vid förflyttning påverkas fordon av olika motståndskrafter, såsom friktionskraft från interaktion med vägbanan. Därför måste fordon ackumulera kraft som krävs för att övervinna motståndskrafter för att starta från stillastående och accelerera. Vägmotståndet kallas dragmotstånd, och dragkraften, som övervinner detta motstånd, skapar drageffekten. Förutom vägmotstånd måste fordon tåla luftmotstånd. För lastbilar är det särskilt viktigt, eftersom luftmotståndet är proportionellt mot arean av fordonets frontalprojektion och dess hastighet höjs till tredje potensen (s^3). Således måste lastbilstillverkarna vara mycket uppmärksamma inte bara på växellådan och utväxlingsparametern (min och max), utan även anpassa dessa parametrar till effekt, fordonets egenvikt, totalvikt, etc. När man väljer växellåda för en fordon, tar specialister hänsyn till förhållandet mellan effekt och vikt, dvs förhållandet mellan maximal motoreffekt och bruttovikt.
Växellådans egenskaper har en betydande effekt på bränsleeffektiviteten. Välkända företag som Eaton, Allison, ZF utvecklar kontinuerligt nya växellådslösningar, som ger betydande fördelar för ägare av kommersiella lastbilar. Det bör noteras att transmissionens prestanda beror på vägförhållandena, motorns driftcykel (långa perioder av körning med konstant hastighet eller frekventa stopp och starter), fordonets medelhastighet, etc.
Lastbilar varierar mycket i storlek, kraft och konfiguration; mindre varianter kan mekaniskt likna vissa personbilar. Dessa fordon kan vara mycket stora och kraftfulla och kan konfigureras för att justera specialiserad utrustning, till exempel i fallet med brandbilar och betongblandare och suggrävmaskiner. Moderna lastbilar drivs till stor del av dieselmotorer, även om små till medelstora lastbilar med bensinmotorer finns i USA, Kanada och Mexiko. Moderna lastbilar är designade för att köra långa sträckor. Därför bör dessa fordon vara utrustade med mycket pålitliga och hållbara växellådor.
Lastbilens transmission är en kombination av sammankopplade enheter, som hjälper till att överföra motorns vridmoment till drivhjulen. Dessutom kan vridmomentvärdet och dess riktning ändras beroende på andra faktorer. Transmissioner av olika märken och modeller av lastbilar har sina särdrag, som bestäms av sådana faktorer som antalet drivaxlar, individuella designegenskaper hos fordonet etc. Manuella lastbilsstandardtransmissioner inkluderar nödvändigtvis sådana komponenter som koppling, växellåda, kardanaxel, överföring fall.
När det gäller vridmomentet, som överförs med hjälp av transmissionen till lastbilens främre hjul, är det direkt proportionellt mot transmissionens utväxlingsförhållanden. Utväxlingsförhållanden bestäms av ingenjörer för varje särskilt fordon under utvecklingsprocessen. Vridmomentvärdet bestäms av tekniska och dynamiska egenskaper, som bör implementeras i den modell som utvecklas.
Att krypa genom trånga stadsområden i trafiken med frekvent stopp och köra, röra sig genom de urgröpta däckspåren på en lerad byggarbetsplats eller rulla genom bostadsavfall – riktad tillämpning av klass 6 - 8 lastbilar eller kommersiella fordon kan ställa specifika krav på växellådor jämfört med deras motsvarigheter på motorvägar. Ändå har det inte stoppat en allmän trend av automatisering i lastbilar och kommersiella fordon, som särskilt påverkade växellådor.
Den manuella växellådan har testats i årtionden av miljontals kommersiella lastbilschaufförer, som anser att denna lösning är den mest lämpliga lösningen för lastbilar: manuella växellådor är enkla, relativt billiga i produktion såväl som i underhåll, och de säkerställer minskad bränsleförbrukning. Men manuella växellådor har en betydande nackdel, som kan överskugga alla fördelar som nämnts ovan och orsaka missnöje bland förare: manuell växling och samtidiga manipulationer med pedaler kan vara ganska besvärande, särskilt i stadstrafik. Inte konstigt att tillverkare av lastbilar nuförtiden, med den senaste tekniken till sitt förfogande, försöker tillfredsställa förarnas krav och göra processen med växling mer bekväm och felsäker. Enligt många forskningsarbeten, Nordamerika följer Europa i trenden med "växlingslöshet" när automatiska och automatiserade manuella växellådor fortsätter att vinna popularitet i segmentet kommersiella lastbilar. Skälen är bland annat förbättrad bränsleeffektivitet och enklare förarrekrytering och produktivitet än med manualer, tillsammans med större säkerhet.
På små lastbilar kan du hitta manuella växellådor som liknar växlingslösningar som används i personbilar. De har ofta ungefär sex växlar och har vanligtvis en synkroniserare. För dessa truckar är det enkla H-mönstret lätt att använda. Det blir dock lite mer komplicerat när du har att göra med större lastbilar och kommersiella fordon med fler växlar. På dessa större lastbilar finns det vanligtvis ytterligare kontroller för att hantera kontrollen av de olika växlarna. I äldre lastbilar är reglaget ofta en separat spak monterad på golvet eller på senare tid - en pneumatisk strömbrytare monterad på "H"-spaken; i nyare lastbilar är kontrollen ofta en elektrisk strömbrytare monterad på "H"-spaken. Flerstyrda växellådor är byggda i mycket högre effektklasser, men använder sällan synchromesh. Det finns flera vanliga alternativ för växlingsmönstret – Range, Splitter, Range-Splitter. Dagens manuella växellådor för lastbilar är oftast "räckviddsfördelare".
Moderna automatiska växellådor har betydande skillnader från sina föregångare, som användes i kommersiella lastbilar. Den största skillnaden ligger i mängden växelområden och i själva principen för lastbilens transmissionskontroll. Mängden växlar i gamla automatlådor var begränsad till 5 och kontrollen utfördes med hjälp av hydraulik. Numera erbjuder transmissionstillverkare automatiska växellådor med mer än 5 växlar, som styrs med hjälp av elektronik. Dessutom är moderna automatiska växellådor utrustade med momentomvandlarlåset.
Listan över fördelar med moderna automatiska växellådor för kommersiella lastbilar inkluderar smidig växlingsprocess. Bränsleförbrukningen på landsvägar är jämförbar med förbrukningsnivån vid användning av manuell växellåda. Den automatiska växellådan gör att förare kan köra lastbilen lättare och säkrare, ägna mer uppmärksamhet åt vägen och inte distraheras av manuell växling. De främsta konkurrensnackdelarna med automatiska växellådor för kommersiella lastbilar är ökad bränsleförbrukning, underhåll och problem med automatväxellådan som resulterar i kostsamma reparationstjänster.
Den automatiska manuella växellådan (AMT) anses vara en annan lovande transmissionslösning för lastbilar och kommersiella fordon. AMT:er liknar manuella växellådor när det gäller funktionella egenskaper och funktionsprinciper. Det kan sägas att AMT är nästan samma som den manuella växellådan, men den inkluderar servo- och hydrauliska drivningar, som styr kopplingens drift och växlingsprocessen. AMT:er är kända för sin effektivitet. Dessutom är automatiserade växellådor inte så dyra i underhåll och reparation som automatiska växellådor, och bränsleförbrukningen för automatiserade växellådor är kompatibel med nivån på manuella växellådor (ibland kan AMT:er vara ännu mer bränslebesparande). Om lastbilar med automatisk växellåda är lätta att använda, men kräver avsevärda utgifter för bränsle och tjänster, visar sig lastbilar med AMT inte bara vara bekväma utan också ekonomiskt lönsamma.
Det bör dock noteras att när du växlar en manuell växellåda eller AMT och kopplar in kopplingen avbryts motorns vridmoment och att kraften inte överförs ner i drivlinan till hjulen. I en helautomatisk växellåda låter momentomvandlaren dig växla växellådan utan att avbryta vridmomentet som går från motorn till hjulen.
Eftersom automatiska växellådor och AMT-lösningar gradvis driver manuella växlingsalternativ från marknaden för växellådor för lastbilar och kommersiella fordon, kommer vi att granska dessa typer av växellådor mer i detalj.
Den vanliga automatiska växellådan inkluderar momentomvandlaren, mekanisk del, styrsystem och hjälpmekanismer. Vridmomentomvandlaren fungerar som en hydraulisk överföringsmekanism, i vilken kraften överförs av flödet av ATF. Vridmomentomvandlaren består av pumphjulet, turbinskenan och startmotorn. Låsmekanismen säkerställer bättre bränsleekonomi. Momentomvandlaren ger kopplingen mellan motor och transmission, minskar dynamiska belastningar, förhindrar motorn från att stanna vid överbelastning och ökar vridmomentet från motorn vid start från stillastående och under svåra vägförhållanden.
Automatiska växellådor har 3 planetväxlar och friktionskopplingar, som säkerställer transmissionens växling. Utväxlingsvärdet ändras gradvis utan att störa kraftflödet. Växlingen av växellådan utförs av styrsystemet i automatiskt läge. Många modeller av automatiska växellådor är utrustade med en hydrodynamisk retarder, som tjänar till att sakta ner fordonet och minska slitaget på bromsbelägg. Retardern är vanligtvis installerad i automatiska växellådor för bussar och maskiner och fordon som körs i bergsområden. Avancerade elektroniska styrenheter (ECU) för automatiska växellådor säkerställer hög anpassningsförmåga till vägförhållanden och körstil och möjliggör implementering av ytterligare funktioner. På kundens begäran kan den automatiska växellådan utrustas med automatiska växellådor av knapp- eller spaktyp.
Allison Transmission, en av världens största tillverkare av automatiska växellådor för lastbilar och nyttofordon, utrustar sina transmissionslösningar med lastbilstransmissionsdiagnostiksystemet Prognostics, vilket gör att föraren kan övervaka statusen för de viktigaste fordonskomponenterna. Funktionen Oil Life Filter kontrollerar bränsleförbrukningen och sparar bränsle under körning och när motorn går på tomgång. Funktionen Filter Life Monitor informerar föraren om nödvändigheten av att byta transmissionsfilter. Funktionen transmission Health Monitor övervakar statusen för transmissionens drivkretsar och varnar föraren om nödvändigheten av vältajmat underhåll och omjustering.
Idag erbjuder Allison Transmission ett brett utbud av transmissionslösningar för lastbilar och kommersiella fordon (transmissionsmodeller i serierna 1000, 2000, 3000 och 4000). En annan automatväxellösning TC10 designades av Allison för dragfordon. Allison transmissioner av Torqmatic-serien används för bussar. Tunga lastbilar, som används inom gruv- och byggindustrin, är ofta utrustade med Allison 5000, 6000, 8000 och 9000 växellådor.
Volvo, en välkänd tillverkare av lastbilar, tillhandahåller också effektiva automatväxellösningar, som Powertronic. De Powertronic är en hel 6-växlad automatisk växellåda med elektronisk styrning, som är designad för rörelse med frekventa stopp-start-operationer. Powertronic-lastbilsväxellådan är utrustad med en momentomvandlare för att säkerställa hög framdrivningskraft vid start från stillastående utan några avbrott i vridmomentet som överförs till drivhjulen. Därför är denna transmission ett idealiskt alternativ för Volvo-lastbilar som körs på byggarbetsplatser och i stadstrafik.
Företaget Voith erbjuder familjen automatiska växellådor med namnet DIWA, som är avsedda för stadsbussar och förortsbussar. Huvuddragen hos dessa automatiska transmissioner är att motorns vridmoment överförs mekaniskt såväl som hydrauliskt. Start från stillastående utförs hydrauliskt, och när rörelsehastigheten ökar ersätts hydraulikdeltagandet gradvis av den mekaniska delen. Det bör noteras att motoreffekten delas före momentomvandlarens inkoppling och kombineras efteråt. Således bildar momentomvandlaren och två planetväxlar den 1:a hydromekaniska växeln. Därför arbetar DIWA-transmissionen med hög effektivitet i ett brett spektrum av hastigheter, vilket säkerställer mjuk start från stillastående och jämn acceleration. Sedan aktiverar transmissionssystemet rent mekanisk vridmomentöverföring, som fungerar med mindre förluster. Momentomvandlaren fungerar samtidigt som en hydraulisk retarder, vilket säkerställer omedelbar aktivering av den hydrauliska bromsen oavsett ilagd växel.
Hög effektivitet hos denna transmission uppnås tack vare kombinationen "differential-momentomvandlare". Medan vanliga automatiska växellådor växlar 2-3 gånger i början, fortsätter Voith DIWA att använda 1:ans växel – samtidigt koppla in momentomvandlaren och lastbilens mekaniska transmissionsdelar. Därför gör ett mindre antal skift bussrörelsen mjukare och minskar slitaget på friktionsskivor. Vridmomentomvandlaren i DIWA är placerad i mitten av växellådan, sådan positionering hjälpte till att bli av med överdrivna rör och anslutningsslangar.
Det tyska företaget ZF erbjuder också anmärkningsvärda transmissionslösningar för lastbilar och kommersiella fordon. Till exempel är den 6-växlade automatiska växellådan ZF EcoLife avsedd för lastbilar och bussar. Denna växellåda har ett effektivt kylsystem, som tillåter drift under svårare temperaturförhållanden när transmissionsoljetemperaturen i värmeväxlaren når upp till 120°C. Dessutom använde ZF-ingenjörer här momentomvandlaren med högre accelerationshastigheter när motorns varvtalsparameter är låg. Den inbyggda vridmomentvibrationsdämparen minskar bränsleförbrukningen vid start från stillastående med hjälp av snabb inaktivering av momentomvandlarens låsning.
En annan 6-växlad automatisk växellåda ZF-PowerLine, avsedd för lätta nyttofordon, är känd för sin bränsleekonomi tack vare en avancerad vridmomentomvandlare. Det bör noteras att den automatiska växellådans momentomvandlare i ZF-växellådor används i början av rörelsen och den slutar fungera när bilen accelererar upp till hastigheten 10-15 km/h. i detta fall finns det inget behov av att använda "förlängd" 1:a växel. Familjen ZF-växellådor Ecomat är speciellt utformad för stadsbussar och specialfordon.
Idag spelar elektronik en stor roll i styrningen av olika system implementerade i lastbilar. För närvarande reglerar mikroprocessorn driften av inte bara motortändningen, utan också av kopplingen och växellådan. Den största fördelen med den elektroniska kontrollen över mekaniska, hydrauliska eller pneumatiska alternativ är bättre lyhördhet och möjligheten att kombinera ett stort antal parametrar. Olika driftlägen kan ändras genom att omkonfigurera programvaran, snarare än att göra ändringar i transmissionsdesignen. Elektronik säkerställer således en mer kostnadseffektiv drift av fordonet och en säkrare körupplevelse. Därför är fler och fler lastbilar (särskilt tunga lastbilar) utrustade med automatiserade manuella växellådor. Många förväxlar denna typ av växellåda med den automatiska växlingslösningen, men automatiska växellådor, till skillnad från AMT, har momentomvandlare.
Utformningen av den automatiserade transmissionen kan innefatta en elektromekanisk, elektropneumatisk eller elektrohydraulisk drivning, som omvandlar signaler som tas emot från den elektroniska styrenheten (ECU) till en vinkelförskjutning av kopplingsgaffeln. Själva AMT har en elektromotor med servodrivning, som flyttar kopplingsgaffeln. Denna till synes enkla tekniska lösning styrs av den komplicerade mjukvaran, som bearbetar signaler från joystickspaken, placerad i hytten på lastbilen, när föraren växlar. Därför finns det bara två pedaler i kabinen på lastbilen utrustad med AMT - gas och broms. Sådan lastbilsöverföring dök upp i slutet av 90-talet och till en början uppfattades denna teknik av förare med misstro. Dessutom, på den tiden var automatiserade växellådor betydligt dyrare än manuella växellådor. Men nuförtiden, med utvecklingen av mer avancerad och kostnadseffektiv teknik, är fler och fler lastbilar utrustade med automatiserade transmissioner. Eaton var det första företaget på marknaden för automatiserade växellådor med sin AutoShift-växellåda som lanserades på 90-talet. Sedan dess har Eatons produktportfölj kompletterats med en 6-växlad mellanregister UltraShift och 10-, 11-, 13- och 18-växlad tung UltraShift Plus.
Den automatiska mekaniska växellådan (AMT) vinner popularitet i bilindustrin, på grund av dess kombination av fördelarna med mekaniska växellådor och automatiska växellådor när det gäller bränsleförbrukning, låg kostnad, förbättrad körkomfort och växlingskvalitet. Nuförtiden produceras automatiserade manuella lastbilstransmissioner av ett brett utbud av företag: ZF, Volvo, Daimler AG, Eaton, Mack, Detroit Diesel, Mercedes, Man, etc. Låt oss nu titta närmare på anmärkningsvärda AMT-lösningar som erbjuds av dessa företag.
Volvo Lastvagnar erbjuder den 6-växlade automatiserade manuella växellådan I-Sync, som är avsedd för Volvo FL-lastbilar. Denna lastbilsväxellåda är speciellt designad för D7-motorn och för körning på stadsgator och förortsområden. Den elektrohydrauliska drivningen säkerställer mjuk växling vid körning i tät stadstrafik med täta stopp . I-Sync-växellådan finns i två versioner - för D5K-motor och för D8K-motor. Spaken, monterad bakom ratten, låter föraren välja manuellt eller automatiskt växlingsläge. Det finns ingen kopplingspedal i lastbilar med I-Sync-växellåda – den manuella växlingen görs med hjälp av ovan nämnda spak. I det automatiska läget växlar I-Sync-växellådan självständigt i ett väl valt ögonblick. Vridmomentkapaciteten för denna transmission kan nå upp till 1050 Nm, vilket gör I-Sync-transmission till ett idealiskt alternativ för lastbilar som kör i stadsområden.
En annan välkänd AMT-lösning utvecklad av Volvo Lastvagnar är I-Shift-växellådan. Denna växellåda är baserad på manuell växellåda med konstant mesh. Huvudkomponenten i denna "smarta" transmission är den elektroniska styrenheten (ECU), som styr växellådans kopplingsfunktion och växlingsprocessen. ECU:n växlar mycket exakt tack vare analysen av data om lastbilens hastighet, vikt, erforderligt vridmoment, väglutning och andra parametrar. Systemet utbyter också data med motorn, som i sin tur reglerar varvtalet och motorbromsningen för maximal effektivitet. Denna transmissionslösning är designad för att spara upp till 5 % bränsle. Denna automatiserade växellåda kan ha en eller två hastighetsreducerande växlar, samt möjligheten med ytterligare backväxlar. Hastighetsreducerande växlar förbättrar avsevärt startkapaciteten från stillastående, minskar belastningen på kopplingen till 75 % och hjälper till att undvika ytterligare reparationstjänster.
Mack Trucks erbjuder mDrive (12-växlade) och mDrive HD (13- och 14-växlade varianter) automatiserade transmissioner avsedda för olika modeller av Mack-lastbilar.
Mack lastbilstransmissioner är utvecklade för att fungera smidigt med Mack MP-motorer och axlar så det finns inga problem med kompatibilitet eller prestanda. Med hållbara material, enkel användning och amerikansk tillverkning säkerställer dessa transmissionslösningar inte bara effektiv växling utan också bränsleekonomi, minskat slitage och bekväm körupplevelse.
Detroit Diesel Corporation, ett dotterbolag till Daimler Trucks North America (självt helägt av tyska Daimler AG), erbjuder automatiserad manuell växellåda DT12 avsedd för tunga lastbilar. Denna lastbilsväxellåda säkerställer mjuk växlingsprestanda, hållbarhet och enkel användning.
DT12-växellådan länkar motorn till axlarna och kommunicerar med DD13 och DD15 i ett integrerat elektroniknätverk för att dela skademinskande data såsom överbelastning av transmissionskopplingen och drivlinaskydd. DT12 använder information från en topografisk karta för att manipulera både motor- och växellådsfunktioner och dra nytta av lastbilens omgivning.
Familjen av automatiserade transmissioner Mercedes-Benz PowerShift inkluderar flera modeller av transmissioner. Processen med växling i lastbilar utrustade med 12-växlad PowerShift implementeras snabbt och smidigt. Denna växellåda har ett "manövreringsläge" och växlar för huvudlinjetrafiken vid höga hastigheter och lågt varvtal. Linjelastbilar Mercedes-Benz Actros är utrustade med en uppgraderad version PowerShift 2. Tack vare användningen av det avancerade sensorsystemet växlas växlarna snabbare och smidigare. Bygglastbilar Mercedes-Benz Actros är utrustade med 12-växlad AMT PowerShift Off-road, som har flera driftlägen och 4 backväxlar. Utformningen av denna växellåda inkluderar även en lutningssensor och ett avancerat system för mjuk start från stillastående. Den 8-växlade AMT PowerShift GO 240-8 är installerad på turistbussar Mercedes-Benz Travego och Tourismo.
MAN Nutzfahrzeuge Gruppe producerar automatiserade TipMatic-transmissioner, som skapar en perfekt syntes av komfort och effektivitet. Den 12-växlade TipMatic-växellådan med "off-road"-läge och 2 backväxlar designades för tunga lastbilar TGX och TGS.
Denna automatiserade växellåda kan ha en direktväxel eller överväxel. Driftlägen väljs med hjälp av omkopplaren på mittkonsolen, medan växlarna växlas med hjälp av understyrningsväxeln. TipMatic-växellådan kan vara utrustad med retardern MAN PriTarder eller med ZF-intardern. På begäran kan TipMatic utrustas med speciella styrprogram: Profi (manuellt växlingsläge kick-down), Fleet (för oerfarna förare).
Trots att fler och fler tillverkare av lastbilar föredrar att installera automatiska eller automatiserade transmissioner i sina produkter, har manuella transmissioner fortfarande en betydande andel i segmentet kommersiella lastbilar. Det finns fortfarande många beundrare av pålitliga och prisvärda lösningar för manuell växellåda, som gillar att ta hand om växlingsprocessen med hjälp av lastbilens manuella växelväxel. Tioväxlade växellådor är fortfarande den vanligaste manuella typen för tunga motorvägslastbilar, även om 13- och 18-växlade lådor är populära bland långväga lastbilsförare och används ofta med motorer med höga hästkrafter. Lastbilar som används i konstruktion och andra yrken tenderar att ha 11-växlade "låg-låg" växellådor med tre utväxlingsintervall istället för två i motorvägstransmissioner. Så välkända företag som Eaton, ZF och Volvo ger inte upp manuella växellådor för lastbilar och kommersiella fordon. Införandet av helautomatiska växellådor och AMT i lastbilar har till stor del drivits av förarnas krav på komfort och bekvämlighet samt säkerhetsfrågor. Därför är det svårt att göra exakta förutsägelser för en sådan högteknologisk industri, där företag lägger ner mycket kraft och betydande ekonomiska resurser på att utveckla extremt komplicerade tekniska lösningar som för 10 eller 15 år sedan verkade otroliga. Vem vet, kanske inom en inte så avlägsen framtid kommer all kommersiell verksamhet att utföras av självkörande lastbilar.