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車輛在行駛時會受到不同阻力的影響,例如與路面相互作用所產生的摩擦力。因此,車輛必須累積所需的能量來克服從靜止起步和加速的阻力。道路阻力稱為牽引阻力,克服此阻力的牽引力產生牽引效果。車輛除了要承受道路阻力外,還要承受空氣阻力。對於卡車來說,這一點尤其重要,因為空氣阻力與車輛正面投影的面積成正比,並且速度提高到三次方(s^3)。因此,卡車製造商不僅要密切注意變速箱和傳動比參數(最小和最大),還要將這些參數與功率、車輛自重、車輛總重等相關聯。最大引擎功率與其總重量的比率。
變速箱特性對燃油效率有顯著影響。伊頓、艾里遜、採埃孚等知名公司不斷開發新的變速箱解決方案,為商用卡車車主提供顯著的優勢。需要注意的是,變速箱性能取決於路況、引擎工作週期(長時間勻速行駛或頻繁啟動或停止)、車輛平均速度等。
卡車的尺寸、功率和配置差異很大;較小的品種可能在機械上類似於某些乘用車。這些車輛可能非常大且動力強勁,並且可以配置為調整專用設備,例如消防車、混凝土攪拌機和吸力挖掘機。現代卡車主要由柴油引擎提供動力,儘管美國、加拿大和墨西哥也有配備汽油引擎的中小型卡車。現代卡車設計用於長距離行駛。因此,這些車輛應配備非常可靠且耐用的變速箱。
卡車變速箱 是相互關聯的單元的組合,有助於將引擎扭力傳遞到驅動輪。此外,扭力值及其方向可以根據其他因素而改變。不同品牌和型號的卡車的變速箱都有其特殊性,這是由驅動軸數量、車輛的個人化設計特點等因素決定的。機構等零件。
至於借助變速箱傳遞到卡車前輪的扭矩,它與變速箱齒輪比成正比。齒輪比是由工程師在開發過程中針對每種特定車輛決定的。扭矩值由技術和動態特性決定,應在正在開發的模型中實現。
在車流頻繁走走停停的狹窄城市區域中爬行,在泥濘的建築工地的防空輪胎軌道中移動,或在住宅垃圾場中翻滾——6 - 8 級卡車或商用車的針對性應用可以對變速箱提出特定要求與公路上的同行相比。然而,這並沒有阻止卡車和商用車自動化的整體趨勢,尤其是對變速箱的影響。
手排變速箱已經經過數百萬商用卡車司機數十年的測試,他們認為該解決方案是最適合卡車的解決方案:手排變速箱簡單,生產和維護成本相對較低,並且可確保降低油耗。然而,手排變速箱有一個顯著的缺點,可能會掩蓋上述所有優點並引起駕駛員的不滿:手排換檔和同時用踏板操縱可能會很麻煩,尤其是在城市交通中。難怪如今的卡車製造商利用最新的技術,試圖滿足駕駛員的要求,並使換檔過程更加方便和安全。根據大量的研究工作, 隨著自動變速箱和手自排變速箱在商用卡車領域的不斷普及,北美正在追隨歐洲的「無檔化」趨勢。原因包括與手排駕駛相比,燃油效率更高,駕駛招募更容易,生產率更高,而且安全性更高。
在小型卡車上,您可能會發現類似於乘用車中應用的換檔解決方案的手排變速箱。它們通常有大約六個齒輪,並且通常有一個同步器。對於這些卡車,簡單的 H 型圖案易於操作。然而,當您處理更大的卡車和具有更多齒輪的商用車輛時,它確實會變得有點複雜。在這些較大的卡車上通常有額外的控制裝置來幫助管理不同齒輪的控制。在較舊的卡車中,控制裝置通常是安裝在地板上的單獨控制桿,或最近的控制裝置是安裝在「H」控制桿上的氣動開關;在較新的卡車中,控制裝置通常是安裝在“H”桿上的電氣開關。多控制變速箱的額定功率要高得多,但很少使用同步嚙合。變速模式有幾種常見的替代方案 - Range、Splitter、Range-Splitter。當今的卡車手排變速箱最常見的是「範圍分割器」。
現代自動變速箱與其用於商用卡車的前輩有顯著差異。主要區別在於檔位範圍的數量以及卡車變速箱控制的原理。舊式自動變速箱的齒輪數量僅限於 5 個,並且透過液壓系統進行控制。如今,變速箱製造商提供超過 5 個檔位的自動變速箱,這些變速箱由電子裝置控制。此外,現代自動變速箱配備了液力變矩器鎖定裝置。
現代商用卡車自動變速箱的優點包括平穩的換檔過程。鄉村道路上的油耗與使用手排變速箱時的油耗水平相當。自排變速箱讓駕駛者能夠更輕鬆、更安全地駕駛卡車,並且更加關注路面狀況,而不會因手動換檔而分心。商用卡車自動變速箱的主要競爭缺點是油耗增加、維護和自動變速箱問題導致維修服務成本高。
自動手排變速箱(AMT)被認為是卡車和商用車的另一個有前途的變速箱解決方案。 AMT 在功能和操作原理方面與手排變速箱類似。可以說,AMT與手排變速箱幾乎相同,但它包括伺服和液壓驅動器,控制離合器操作和換檔過程。 AMT 以其效率而聞名。此外,自排變速箱的維護和修理費用並不像自排變速箱那麼昂貴,而且自排變速箱的油耗與手排變速箱的水平相當(有時AMT可能更省油)。如果配備自動變速箱的卡車易於使用,但需要大量的燃油和服務費用,那麼配備 AMT 的卡車不僅方便,而且在經濟上也是可行的。
然而,應該注意的是,當您換檔手排變速箱或 AMT 並接合離合器時,引擎扭力會中斷,而且動力不會透過傳動系統傳輸到車輪。在全自動變速箱中,液力變矩器可讓您在不中斷從引擎到車輪的扭力的情況下換檔。
由於自動變速箱和 AMT 解決方案逐漸推動卡車和商用車變速箱市場出現手動換檔選項,因此我們將更詳細地回顧這些類型的變速箱。
常見的自動變速箱包括液力變矩器、機械部分、控制系統和輔助機構等。液壓變矩器作為液壓傳動機構,透過ATF的流動來傳遞動力。液力變矩器由泵輪、渦輪和起動機組成。鎖定機構確保更好的燃油經濟性。液力變矩器提供引擎和變速箱之間的連接,減少動態負載,防止引擎在過載期間停止,並在靜止啟動和困難路況下增加引擎的扭力。
自排變速箱有3個行星齒輪和摩擦離合器,確保變速箱換檔過程。齒輪比值逐漸改變,而不會中斷動力流。齒輪傳動換檔由控制系統在自動模式下執行。許多車型的自動變速箱都配備了液力緩速器,其作用是減慢車輛速度並減少煞車片的磨損。緩速器通常安裝在公車和山區作業的機械和車輛的自動變速箱中。自動變速箱的先進電子控制單元 (ECU) 確保對路況和駕駛風格的高度適應性,並允許實現附加功能。根據客戶的要求,自動變速箱可以配備按鈕式或槓桿式自動變速箱換檔裝置。
艾里遜變速箱是全球最大的卡車和商用車自動變速箱製造商之一,其變速箱解決方案配備了名為 Prognostics 的卡車變速箱診斷系統,該系統允許駕駛員監控主要車輛部件的狀態。機油壽命過濾器功能可控制燃油消耗,在行駛時和引擎怠速運轉時節省燃油。過濾器壽命監視器功能可通知駕駛是否需要更換變速箱過濾器。變速箱健康監視器功能可監控變速箱驅動電路的狀態,並警告駕駛需要及時維護和重新調整。
如今,艾里遜變速箱為卡車和商用車提供廣泛的變速箱解決方案(變速箱型號為 1000、2000、3000 和 4000 系列)。另一種自動變速箱解決方案TC10是艾里遜為牽引車輛設計的。 Torqmatic 系列艾里遜變速箱用於客車。用於採礦和建築行業的重型卡車經常配備艾里遜 5000、6000、8000 和 9000 系列變速箱。
知名卡車製造商沃爾沃也提供高效的自動變速箱解決方案,例如Powertronic。 這 動力電子 是一款帶有電子控制的全 6 速自動變速箱,專為頻繁啟動和停止操作的運動而設計。 Powertronic 卡車變速箱配備液力變矩器,可確保從靜止啟動時提供高推力,而不會中斷傳輸至驅動輪的扭力。因此,該變速箱是在建築工地和城市交通中運行的沃爾沃卡車的理想選擇。
福伊特公司提供名為 DIWA 的自動變速箱系列,適用於城市公車和郊區公車。這些自動變速箱的主要特點是引擎扭力透過機械和液壓方式傳遞。從靜止開始是透過液壓進行的,隨著運動速度的增加,液壓參與逐漸被機械部分取代。應該注意的是,引擎功率在變矩器接合之前被分配,然後在變矩器接合之後合併。因此,變矩器和兩個行星齒輪形成第一液壓機械齒輪。因此,DIWA變速箱在較寬的速度範圍內高效運行,確保靜止起步平穩、加速平穩。然後,傳動系統啟動純機械扭矩傳遞,其運作損失更少。液壓變矩器同時充當液壓減速器,確保無論處於何種檔位,液壓煞車都會立即啟動。
由於“差動變矩器”的組合,該變速器實現了高效率。普通自動變速箱在啟動時會換檔 2-3 次,而 Voith DIWA 則繼續使用 1 檔 – 同時接合液壓變速箱和卡車機械變速箱零件。因此,較少的換檔次數使客車運動更加平穩,並減少摩擦盤的磨損。 DIWA 的液力變矩器位於變速箱的中間,這樣的定位有助於擺脫多餘的管子和連接軟管。
德國採埃孚公司也為卡車和商用車提供卓越的變速箱解決方案。例如,6 速自排變速箱 ZF EcoLife 專為卡車和巴士而設計。該變速箱具有高效的冷卻系統,當熱交換器中的變速箱油溫度高達 120°C 時,可以在更惡劣的溫度條件下運作。此外,採埃孚工程師在這裡使用了當引擎轉速參數較低時具有較高加速率的液力變矩器。內建扭力減振器可透過快速停用變矩器鎖定來降低從靜止啟動時的燃油消耗。
另一款 6 速自動變速箱 ZF-PowerLine 適用於輕型商用車,由於採用了先進的液力變矩器,因此以其燃油經濟性而聞名。需要注意的是,ZF變速箱中的自動變速箱油力變矩器在運動開始時使用,當汽車加速到10-15公里/小時的速度時停止工作。在這種情況下,無需使用「延長的」1 檔。 ZF 變速箱 Ecomat 系列專為城市公車和專用車輛而設計。
如今,電子設備在卡車不同系統的控制中發揮重要作用。目前,微處理器不僅調節引擎點火的操作,還調節離合器和變速箱的操作。與機械、液壓或氣動選項相比,電子控制的主要優點是響應能力更好,並且可以組合大量參數。不同的操作模式可以透過重新配置軟體來改變,而不是改變傳輸設計。因此,電子設備可確保車輛運作更具成本效益和更安全的駕駛體驗。因此,越來越多的卡車(尤其是重型卡車)配備了手自排變速箱。許多人將這種類型的變速箱與自動換檔解決方案混淆,但自動變速箱與 AMT 不同,具有液力變矩器。
自動變速箱的設計可包括機電、電動氣動或電動液壓驅動器,將從電子控制單元(ECU)接收的訊號轉換成離合器撥叉的角位移。 AMT 本身配備帶有伺服驅動器的電動機,可移動離合器撥叉。這種看似簡單的技術解決方案由複雜的軟體控制,當駕駛員換檔時,該軟體處理來自卡車駕駛室操縱桿的訊號。因此,配備AMT的卡車駕駛室內只有兩個踏板——油門和煞車踏板。這種卡車變速箱出現在 90 年代末,最初駕駛員對這項技術持懷疑態度。此外,在當時,自動變速箱比手排變速箱貴得多。但如今,隨著更先進和更具成本效益的技術的發展,越來越多的卡車配備了自動變速箱。伊頓是自動變速箱市場上的第一家公司,其 AutoShift 變速箱於 90 年代推出。此後,伊頓的產品組合補充了 6 速中階 UltraShift 以及 10、11、13 和 18 速重型 UltraShift Plus。
自動機械變速箱(AMT)由於結合了機械變速箱和自動變速箱在油耗、成本低、提高駕駛舒適性和換檔品質等方面的優點,在汽車行業越來越受歡迎。 如今,自動手排卡車變速箱由許多公司生產:採埃孚、沃爾沃、戴姆勒股份公司、伊頓、麥克、底特律柴油機、梅賽德斯、曼等。的AMT 解決方案。
沃爾沃卡車提供 6 速手自排變速箱 I-Sync,專為沃爾沃 FL 卡車設計。這款卡車變速箱專為 D7 引擎而設計,適合在城市街道和郊區運行。電液驅動確保在頻繁停車的密集城市交通中行駛時平穩換檔 。 I-Sync 變速箱有兩個版本 - 適用於 D5K 引擎和適用於 D8K 引擎。安裝在方向盤後方的控制桿可讓駕駛選擇手動或自動換檔模式。配備 I-Sync 變速箱的卡車沒有離合器踏板 - 手動換檔是在上述槓桿的幫助下進行的。在自動模式下,I-Sync 變速箱會在精心挑選的時刻獨立換檔。該變速箱的扭力容量可達 1050 Nm,使 I-Sync 變速箱成為城市地區卡車的理想選擇。
沃爾沃卡車開發的另一個著名的 AMT 解決方案是 I-Shift 變速箱。此變速箱基於手動常嚙合變速箱。這種「智慧型」變速箱的主要部件是電子控制單元(ECU),它控制變速箱離合器的操作和換檔過程。由於對卡車速度、重量、所需扭力、道路坡度和其他參數的數據進行分析,ECU 能夠非常準確地換檔。該系統還與引擎交換數據,引擎進而調節轉速和引擎煞車以實現最大效率。此變速箱解決方案旨在節省高達 5% 的燃油。這種自動變速箱可能有一個或兩個減速齒輪,以及附加倒檔齒輪的選項。減速齒輪顯著提高了靜止啟動能力,將離合器負載降低至 75%,並有助於避免額外的維修服務。
Mack Trucks 提供 mDrive(12 速)和 mDrive HD(13 速和 14 速型號)自動變速箱,適用於不同型號的 Mack 卡車。
Mack 卡車變速箱專為與 Mack MP 引擎和車軸平穩運行而開發,因此不存在相容性或性能問題。這些變速箱解決方案採用耐用的材料、簡單的操作和美國製造,不僅確保高效換檔,而且確保燃油經濟性、減少磨損和便捷的駕駛體驗。
底特律柴油公司是戴姆勒卡車北美公司(本身由德國戴姆勒股份公司全資擁有)的子公司,提供適用於重型卡車的手自排變速箱 DT12。這款卡車變速箱可確保平穩的換檔性能、耐用性和易於操作。
DT12 變速箱將引擎與車軸連接起來,並在整合式電子網路上與 DD13 和 DD15 進行通信,以共享減少損壞的數據,例如變速箱離合器過載和傳動系統保護。 DT12 利用地形圖的資訊來操縱引擎和變速箱功能,充分利用卡車的周圍環境。
梅賽德斯-奔馳 PowerShift 自動變速箱系列包括多種變速箱型號。配備 12 速 PowerShift 的卡車的換檔過程快速、平穩。此變速箱具有「機動」模式和齒輪,適合高速和低轉速水平的幹線交通。梅賽德斯-奔馳 Actros 長途運輸卡車配備了升級版 PowerShift 2。梅賽德斯-奔馳 Actros 建築卡車配備了 12 速 AMT PowerShift Off-road 變速箱,具有多種操作模式和 4 個倒檔。該變速箱的設計還包括傾斜感測器和先進的從靜止狀態平穩啟動的系統。 8 速 AMT PowerShift GO 240-8 安裝在 Mercedes-Benz Travego и Tourismo 旅遊巴士上。
MAN Nutzfahrzeuge Gruppe 生產自動 TipMatic 變速箱,將舒適性與效率完美結合。具有「越野」模式和 2 個倒檔的 12 速 TipMatic 變速箱專為重型卡車 TGX 和 TGS 設計。
此自動變速器可以具有直接齒輪或超速齒輪。操作模式可藉助中央控制台上的切換器進行選擇,而檔位則透過轉向不足的換檔器進行換檔。 TipMatic 變速箱可配備緩速器 MAN PriTarder 或 ZF 緩速器。根據要求,TipMatic 可以配備特殊的控製程式:Profi(手動換檔模式強制降檔)、Fleet(適用於缺乏經驗的駕駛員)。
儘管越來越多的卡車製造商更喜歡在其產品中安裝自動變速箱或自動變速箱,但手排變速箱在商用卡車領域仍然佔有很大的份額。可靠且價格合理的手排變速箱解決方案仍然有許多崇拜者, 喜歡在卡車手排變速箱換檔器的幫助下負責換檔過程的人。 十速變速箱仍然是重型公路卡車最常見的手排變速箱,但 13 速和 18 速變速箱在長途卡車司機中很受歡迎,通常與大馬力引擎一起使用。用於建築和其他行業的卡車往往配備具有三個速比範圍的 11 速「低-低」變速箱,而不是高速公路變速箱中的兩個。伊頓、採埃孚、沃爾沃等知名公司並沒有放棄卡車和商用車的手排變速箱選擇。卡車採用全自動變速箱和 AMT 的主要原因是駕駛者對舒適性、便利性以及安全性的需求。因此,對於這樣一個高科技產業,企業投入大量精力和大量財力來開發極其複雜的技術解決方案,這在10或15年前看來是不可思議的,很難做出準確的預測。誰知道呢,也許在不遠的將來,所有的商業運作都將由自動駕駛卡車來執行。