Avtomatizirano prestavljanje

 

Razvoj avtomatiziranih menjalnikov je v zadnjih letih že dosegel točko, ko je njegova izbira racionalnejša od ročnega menjalnika. Še vedno pa se med vozniki in podjetji pojavljajo številni dvomi o njihovi kakovosti in prednostih, ki jih nudijo. V nadaljevanju članka vam nudimo pregled aktualne ponudbe izdelkov na trgu, njihovih razlik, funkcij ter prednosti, ki jih nudijo.

15. 8. 2010

image

 

 
 
Dandanes še vedno velika večina menjalnike, ki samodejno menjavajo prestave, posplošeno imenuje »avtomatski«, a je glede tega treba poudariti, da poznamo klasične avtomatske menjalnike, ki so v gospodarskih vozilih dokaj redki, in avtomatizirane, ki prednjačijo in se, kar ni nepomembno, v zadnjih letih uveljavljajo tudi v osebnih in dostavnih vozilih.
Avtomatski menjalniki uporabljajo pretvornik navora, glavna proizvajalca, ki obvladujeta večino svetovnega trga, sta Allison in Voith. V našem članku se bomo sicer posvetili izključno avtomatiziranim, za katere bi lahko preprosto rekli, da so to v osnovi ročni menjalniki, pri katerih (običajno) elektro-pnevmatski sistem skrbi za menjavanje prestav, elektronski možgani menjalnika pa, poleg izbire ustreznega prestavnega razmerja in pravega trenutka pretikanja, upravljajo tudi s sklopko. V segmentu težkih tovornih vozil so se uveljavili menjalniki z 12 prestavnimi razmerji, saj ob naraščajoči moči motorjev to predstavlja optimalno razmerje in so v primerjavi z ročnimi 16-stopenjskimi tudi nekoliko lažji.
 
Funkcija »Kick down«
Vsi avtomatizirani menjalniki so danes opremljeni s funkcijo »kick down«, ki ob maksimalnem pritisku stopalke za plin samodejno preklopi v način za doseganje maksimalne moči in praviloma – glede na trenutno število vrtljajev – tudi prestavi v nižjo prestavno razmerje. S tem je vozniku na voljo maksimalna moč motorja za čim hitrejše pospeševanje, ko je to zaradi prometne situacije potrebno.
Prav tako menjalniki ob vklopu retarderja oz. motorne zavore samodejno izberejo nižje prestavno razmerje, da zagotovijo maksimalno zavorno moč ter optimalno hlajenje.
 
 
ZF AS-Tronic
Najbolj množično razširjen avtomatiziran menjalnik na trgu je danes vsekakor izdelek nemškega ZF-a iz Friedrichshafna, ki sliši na ime AS-Tronic. Zgodovina tega menjalnika sega v leto 1997, ko je ZF v sodelovanju z Ivecom na trg poslal prvi povsem avtomatiziran menjalnik za gospodarska vozila na svetu. Poleg razvojnega partnerja Iveca (EuroTronic) sta se z ZF-om pozneje povezala še DAF ter MAN (TipMatic), v nekaterih modelih pa ga je v svojo ponudbo vključil tudi Mercedes.
Način upravljanja z menjalnikom se pri vseh proizvajalcih, ki ga uporabljajo, razlikuje: pri DAF-u so vrtljivo stikalo namestili na armaturno ploščo, pri Ivecu so se namesto za vrtljivi gumb odločili za tri stikala na armaturi, ki so nadomestila kratko ročico ob sedežu, medtem ko MAN uporablja vrtljivo stikalo, nameščeno na konzoli poleg vozniškega sedeža. Pri vseh treh pa ima voznik seveda tudi opcijo ročne izbire prestave, kar lahko počne s pomočjo desne obvolanske ročice, namenjene tudi upravljanju z retarderjem oz. motorno zavoro.
ZF ponuja menjalnik v dveh izvedbah, poleg standardne z 12 prestavnimi razmerji je v ponudbi tudi različica s 16 prestavami, poleg tega pa so na voljo tudi različne programske sheme za specifična področja uporabe. Menjalnik zmore prenašati na pogonska kolesa navore vse do 2.700 Nm, je pa nekoliko skop z dodatnimi funkcijami, saj ponuja le funkcijo manevriranja.
 
 
+
maloštevilne ročne intervencije
odlično dopolnjevanje z zavornim sistemom
 
-
nepregleden displej
počasno prestavljanje med vožnjo naprej in nazaj
 
 
I-Shift
Volvo je v minulih letih med vsemi proizvajalci težkih tovornih vozil posvetil največ časa razvoju avtomatiziranih menjalnikov, zato danes njihov izdelek po zmogljivostih (hitrost prestavljanja in logika izbiranja prestav) velja za enega najboljših na trgu. Že pred leti je delež novih vozil, opremljenih z avtomatiziranim menjalnikom, krepko presegal 50 %, pri čemer so se pri Volvu lahko pohvalili z daleč največjo razširjenostjo med vsemi evropskimi proizvajalci.
Švedi so prvi v svoj menjalnik vključili t. i. funkcijo eco-roll, pozneje imenovano tudi I-roll (mimogrede, latinska beseda volvo v angleškem prevodu pomeni ravno »I roll«), ki med konstantno vožnjo, ko voznik ne pospešuje ali zavira, po ravnini oz. blagem klancu navzdol prestavi v prosti tek ter tako zmanjša zaviralni učinek motorja in izkorišča za premikanje le gibalno maso kompozicije, to pa ima za rezultat nižjo porabo goriva.
Volvo ohranja prestavno ročico za upravljanje z menjalnikom – ročica je kratke, t. i. joystick izvedbe in je pritrjena neposredno na vozniški sedež, a jo je s pomočjo stikala mogoče pomakniti navzdol ter tako olajšati prehod s sedeža v kabino. Za ročno izbiro druge prestave ima voznik na voljo stikalo na sami ročici, ki ga upravlja s palcem, dodatno pa je, poleg že omenjene funkcije eco-roll, na voljo tudi program »power«, v katerem se delovanje menjalnika usmeri v doseganje največje moči motorja in se aktiva s stikalom na sami konzoli ročice menjalnika.
Volvo ponuja tudi pet različnih programskih nastavitev, ki so vezane na tip vozila in namen uporabe, s čimer je režim delovanja menjalnika vedno najbolj optimalen.
 
+
odlično optimirana elektronika
natančno prestavljanje
 
-
ne ergonomska postavitev ročice menjalnika
 
 
 
Optricruise
Avtomatiziran menjalnik opticruise, ki se je na trgu pojavil skupaj s Scaniino četrto serijo že leta 1995, je nesinhronizirane izvedbe in je bil z zadnjo prenovo serije R lani deležen pomembne izboljšave. Namesto nožne sklopke, ki je bila vsa leta značilna zanj, je Scania, kot prvi proizvajalec gospodarski vozil, uporabila elektro-hidravlični sistem krmiljenja, ki nudi izjemno natančnost in poskrbi za dolgo življenjsko dobo ter udobno speljevanje z mesta, pri čemer pa se stranka ob naročilu vozila še vedno lahko odloči tudi za izvedbo z nožno stopalko sklopke, s katero voznik upravlja le pri speljevanju ter ustavljanju. Švedi tako ostajajo edini, ki na trgu ponujajo tovrstno kombinacijo.
Menjalnik se prilagaja voznikovemu slogu vožnje ter pogojem vožnje (obremenitev vozila, naklon ceste), z lansko posodobitvijo pa so mu bile dodane tudi nekatere funkcije: program za manevriranje, ki olajšuje počasno vožnjo, elektronika pa povsem samodejno zazna, če vozilo obtiči na spolzki podlagi oz. se zakoplje vanjo, ter vključi zibanje vozila, da se voznik lahko izkoplje iz neprijetne zagate.
Prav tako še vedno ostaja na voljo program za strme vzpone, voznik pa lahko tudi sam nastavi prestavo, s katero menjalnik v avtomatskem načinu speljuje z mesta. Celotno upravljanje z menjalnikom, tako izbira prestav kot menjavanje programov, se izvaja na desni obvolanski ročici.
 
+
hitra odzivnost
prilagajanje voznikovem slogu
 
-
uporaba stopalke za sklopko
 
 
Optidriver +
Francoski Renault Trucks je, potem ko je prešel pod okrilje Volva, kaj kmalu začel v svoje pogonske sklope vgrajevati tudi Volvove menjalnike. A jih pri tem vendarle ne smemo povsem enačiti s tistimi, ki jih najdemo v švedskih vozilih – isti je namreč le menjalnik, medtem ko elektroniko, ki krmili delovanje, Francozi razvijajo sami in v isti sapi trdijo, da menjalnik dosega tudi najvišjo hitrost prestavljanja med vsemi izdelki na trgu.
Podobno kot Scania je tudi Renault vse funkcije, vezane na delovanje menjalnika, združil na desni obvolanski ročici, s katero tako voznik lahko ročno menja prestave, izbira želeno smer vožnje ter vključi počasno prestavno razmerje, namenjeno manevriranju vozila. Poleg funkcije, namenjeni manevriranju, je optidriver + opremljen tudi s »power« sistemom delovanja za optimalno doseganje največje moči, ki pa nima lastnega stikala in se aktivira le s stopalko plina.
 
+
vse funkcije na eni obvolanski ročici
velika hitrost prerstavljanja
-
power funkcija se aktivira le s pritiskom na stopalko za plin
 
 
Powershift 2
Mercedesov powershift je bil v drugi generaciji, s prihodom zadnje serije actrosa MP3, deležen korenitih izboljšav – odstranili so sinhronizacijo, kar je skupaj z novo elektroniko pripomoglo k do 30 % hitrejšemu prestavljanju. Pri tem so se Nemci kot prvi izmed proizvajalcev odločili, da avtomatiziran menjalnik vključijo v serijsko opremo vozil za mednarodne prevoze, medtem ko se je ročni oz. polavtomatski telligent znašel na seznamu dodatne opreme. Gre za pogumen in pomemben korak k vzpodbujanju uporabe avtomatiziranih menjalnikov.
Mercedes izmed vseh proizvajalcev ponuja največje število dodatnih funkcij. Poleg funkcije »eco-roll«, ki se vključuje pri hitrostih nad 55 km/h in tako kot pri Volvu pretika v prosti tek za izkoriščanje gibalne mase vozila, ter funkcije »power« za doseganje največje moči powershift 2 ponuja še dve zelo uporabni funkciji. Prva je namenjena manevriranju, pri čemer program zmanjša odzivnost pedala za plin ter omeji število vrtljajev na 1000 v minuti, ko motor dosega največji navor, s čimer omogoči enakomerno počasno vožnjo brez sunkov. Druga funkcija pa je namenjena reševanju (zibanju) vozila, če le-to obtiči v pesku, snegu ali blatu – voznik le pritiska in popušča stopalko plina, menjalnik pa samodejno menja prestave za smer vožnje naprej-nazaj.
Osnovne funkcije, kot so način delovanja, smer vožnje ali menjavanje prestav, voznik še vedno krmili s pomočjo kratke komandne ročke na konzoli sedeža, vklopu preostalih funkcij pa so namenjena stikala na armaturni plošči. Menjalnik omogoča tudi direktno prestavljanje iz prve prestave v vzvratno, brez da bi bilo treba medtem izbrati prosti tek.
Za zahtevnejše pogoje uporabe imajo pri Mercedesu v ponudbi tudi različico menjalnika powershift s 16 prestavnimi razmerji.
 
+
avtomatiziran menjalnik je del serijske opreme
velika natančnost manevriranja
 
-
ročica menjalnika je v tradicionalnem položaju, ob tem pa je še vedno prisoten delilnik prestav
 
 
Avtomatizirani menjalniki v avtobusih
Avtomatizirani menjalniki so se, predvsem od leta 2000 dalje, začeli pojavljati tudi v avtobusni ponudbi – praviloma pri turističnih avtobusih, medtem ko pri mestnih ter linijskih, zaradi nižjih hitrosti in zelo pogostih ustavljanj in speljevanj, ostaja prva izbira avtomatski menjalnik.
V večini primerov so avtomatizirani menjalniki, ki jih vgrajujejo v avtobuse, enaki tistim v tovornjakih, praviloma je avtobusni uporabi prilagojena le programska oprema menjalnika, pri nekaterih proizvajalcih pa so menjalniki opremljeni tudi s funkcijo za udobnejše speljevanje – easy start.
Ker se je v praksi izkazalo, da je 12 prestavnih razmerij za uporabo v avtobusih odločno preveč, saj je razmerje med maso vozila in močjo motorja mnogo ugodnejše kot pri težkih tovornjakih, so se pri Mercedesu kot prvi odločili za razvoj avtomatiziranega menjalnika, prilagojenega za vgradnjo v avtobuse. Nastal je osemstopenjski menjalnik, s čimer so povečali prožnost in še dodatno zmanjšali maso menjalnika. Menjalnik, ki prav tako kot njegov večji brat za tovorna vozila nosi ime powershift, je za zdaj namenjen turističnim modelom travega ter Setrinemu topclass, pri čemer pa v ponudbi kot opcija še vedno ostaja tudi 12-stopenjski AS-Tronic.
 
 
Prednosti
Prednosti avtomatiziranih menjalnikov so, tako na strani voznika kot tudi za prevozniško podjetje, velike. Vozniku tak menjalnik predvsem olajšuje vožnjo, saj se lahko v celoti posveti dogajanju na cesti, s čimer se povečuje prometna varnost, hkrati pa ostaja bolj spočit.
Na drugi strani pa bodo podjetja zaznala predvsem pozitivne finančne posledice menjalnika. Čeprav je izbira avtomatiziranega ob nakupu vozila praviloma malenkost dražja, se tovrstni menjalniki izkažejo s povprečno od 50 do 60 kilogramov nižjo maso, kar seveda povečuje nosilnost vozila. Ker za celoten potek menjavanja prestave skrbijo elektronski možgani, odpade vsakršna možnost napake med vožnjo, ki bi jo lahko storil neizkušen ali nezbran voznik ter s tem poškodoval menjalnik ali preobremenil sklopko. Glede na to se zmanjšujejo stroški vzdrževanja ter izrednih popravil in podaljšuje življenjska doba celotnega pogonskega sklopa.
Nenazadnje pa je seveda treba omeniti tudi povprečno porabo goriva, saj elektronski možgani skrbijo, da se menjavanje prestav vedno vrši pri optimalnih vrtljajih glede na trenutno vozne razmere, hitrejše pretikanje pa zmanjšuje še izgube, ki se pojavljajo med menjanjem prestave, kar prav tako pripelje do nižje povprečne porabe goriva.
Podatki, za kakšen prihranek goriva naj bi menjalniki poskrbeli, so si različni in seveda odvisni tudi od zunanjih dejavnikov, v povprečju pa se lahko govori o 5–10 % prihranka.
 
 
Vedno več izvedb za posebne namene
Če je bil pred dobrimi desetimi leti na trgu le en tip avtomatiziranega menjalnika, jih je danes čedalje več – proizvajalci se namreč z izvedbami prilagajajo tudi pogojem uporabe. Najlepši primer tega so specialne različice za gradbena vozila, ki imajo t. i. off-road program za vožnjo izven urejenih cestišč. Poleg gradbenih programov pa proizvajalci kot po tekočem traku hitijo s ponudbo prilagojenega krmiljena menjalnika glede na namen uporabe in specifične lastnosti določenih tipov vozil ter razvojem manjših menjalnikov za distribucijska vozila.
S tem se uporaba razširja na celoten segment gospodarskih vozil, kar je le dodaten dokaz o racionalnosti izbire.
 
Menjalniki prihodnosti
Razvoj pa se seveda niti približno ni ustavil in danes poteka še z večjimi denarnimi vložki in pričakovanji. Tako se nam že kmalu obetajo menjalniki, ki bodo sodelovali z GPS-navigacijskimi sistemi ter preko prilagojene kartografije, ki bo vključevala tudi podatke o klancih in njihovih naklonih, še izboljšala delovanje. Tako bodo menjalniki vzpone »videli« vnaprej in se nanje pravočasno pripravili s pravilno izbiro ustrezne prestave.
Druga veja razvoja pa poteka v smeri hibridnih pogonskih sklopov, kjer bo delovanje menjalnika prilagojeno hibridnemu pogonu z maksimalnim izkoristkom skladiščenja energije pri zaviranju ter optimalno izrabo pri speljevanju.
Časi, ko so bili voznikov posluh, občutek in močna desnica v kombinaciji z vmesnim plinom edini recept, da je do zamenjave prestave sploh prišlo, so mimo in jih bodo ohranjali le še ljubitelji starodobnikov. Čaka nas torej avtomatizirana prihodnost, saj čedalje večjo vlogo pri vožnji prevzema elektronika. Vprašanje, ki se nam ob tem lahko poraja, pa je le še, kdaj bo nastopil trenutek, ko bodo v kabinah vozil odvečen element postali vozniki – in bojim se, da ta trenutek ni več tako daleč.

Boštjan Paušer

 

FOTOGALERIJA

image image image image image image image image image image image image image image image image image