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Sep 04, 2023

Rapports de pont intérieurs : détail de la gamme d'options de réduction de vitesse

Tout camion routier que vous spécifiez aujourd'hui utilisera probablement une réduction de vitesse à certains

Tout camion routier que vous spécifiez aujourd'hui utilisera probablement la réduction de vitesse dans une certaine mesure. Les sources de cette histoire conviennent toutes que la majorité des camions d'aujourd'hui mettent des ratios plus rapides sur la route. C'est une tendance portée par l'innovation et l'intégration accrues du groupe motopropulseur, les transmissions manuelles et automatiques automatisées jouant un rôle clé dans la poursuite continue de l'amélioration de l'efficacité énergétique.

"L'évolution de la conception des transmissions et des moteurs a permis un fonctionnement dans la plage de régime d'économie de carburant à des vitesses de croisière", a expliqué Karl Mayer, directeur de la gestion de la gamme de produits Meritor, essieux arrière, Amérique du Nord. « Des rapports plus rapides sont également pris en charge grâce à l'utilisation d'une transmission manuelle automatisée et de commandes de couple sur le moteur.

Avant de creuser dans les détails de la réduction de vitesse, assurons-nous que nous sommes dans le même rapport. La décélération du moteur est activée grâce à des rapports de pont plus rapides qui permettent au moteur de maintenir un régime inférieur, économisant ainsi du carburant, tout en fournissant la puissance nécessaire à l'essieu.

Le rapport de pont est écrit comme, eh bien, un rapport, tel que 2,16: 1 dans le cas de l'offre de rapport de pont à entraînement direct la plus rapide de Detroit. Mais que signifie 2.16:1 ? Le rapport est simplement le nombre de dents sur la couronne dentée divisé par le nombre de dents sur le pignon. Par exemple, un rapport de 2,16 pourrait avoir 41 dents sur l'engrenage et 19 dents sur le pignon : 19/41 = rapport de 2,159. Pour que tout fonctionne, la transmission doit être réglée pour gérer les vitesses du moteur et un essieu doit être prêt à l'accepter ; des rapports plus rapides permettent au moteur de maintenir les 200 ch nécessaires au bout de la roue malgré un régime moteur plus bas. À la base, la décélération est fonction du rapport de pont, et non de la configuration des essieux.

Lors de la spécification de votre groupe motopropulseur, vous devez vous assurer que vous demandez le rapport correct pour l'application.

"Si un client spécifie le mauvais rapport pour ses applications, les conséquences peuvent aller de mauvaises performances à des gains d'efficacité énergétique inférieurs aux attentes", a déclaré Kelly Gedert, responsable du marketing du groupe motopropulseur et des composants chez Daimler Trucks North America. "La quantité d'efficacité énergétique gagnée est influencée par plusieurs facteurs, notamment et peut varier considérablement. Si un client spécifie le bon groupe motopropulseur à vitesse réduite pour son application et a des conducteurs qui connaissent le bon fonctionnement de ces groupes motopropulseurs, en particulier l'utilisation du régulateur de vitesse, alors il y a de fortes chances que les améliorations d'efficacité soient maximales. À l'inverse, spécifier le mauvais groupe motopropulseur à vitesse réduite pour l'application et les conducteurs utilisant le véhicule de manière inefficace entraîneront des améliorations d'efficacité énergétique inférieures aux attentes.

Il existe deux types de ralentissement : agressif avec une transmission à prise directe (rapports de 2,15 à 2,47/2,64) et des rapports légèrement plus rapides avec des transmissions surmultipliées.

"La réduction de vitesse agressive devrait être limitée aux clients long-courriers qui dépensent 80% à 90% dans les deux premiers rapports et ont au moins 30 miles entre les arrêts", a déclaré Meritor's Mayer. "Des rapports légèrement plus rapides avec des transmissions surmultipliées sont plus polyvalents dans des applications telles que le transport de ligne, la livraison régionale et urbaine avec des rapports allant de 2,64 à 4,11."

Il n'y a pas de raccourci pour choisir le bon rapport, et cela dépendra des variables de vos cycles de service. Les applications en dehors des itinéraires routiers long-courriers ne récolteraient généralement pas les gains d'efficacité de la réduction de vitesse.

"Il existe également des limitations basées sur les exigences de démarrage et de gradabilité", a souligné Patrick Dean, ingénieur en chef de Kenworth. "Par exemple, les applications avec des charges plus lourdes peuvent bénéficier de régimes moteur réduits sur l'autoroute, mais ne pas être en mesure d'atteindre les performances souhaitées. Alternativement, si le camion ne peut pas passer à la vitesse supérieure et y rester, c'est aussi Il n'est pas question de ralentir. Il s'agit en fin de compte de la vitesse du moteur. La vitesse du véhicule, la taille des pneus, le rapport de transmission et le rapport de pont arrière déterminent tous la vitesse finale du moteur.

"Les rapports de pont ne sont pas sélectionnés isolément", a commencé Steve Slesinski, directeur de la planification des produits pour le marché des véhicules utilitaires chez Dana Inc. "Nous travaillons en étroite collaboration avec les fabricants de camions pour nous assurer que le moteur, la transmission, l'arbre de transmission et les essieux fonctionnent comme un unité intégrée et optimisée pour fournir les performances spécifiques nécessaires à une application donnée.

« Pour les camions de transport routier sur autoroute », a-t-il poursuivi, « les transmissions à entraînement direct nécessitent les rapports numériques les plus bas. vitesses."

Selon Slesinski, les camions de transport de ligne de classe 8 qui passent la plupart de leur temps à des vitesses de croisière sur autoroute se situent généralement dans des plages de rapports de pont généralement comprises entre 2,26 et 3,36: 1 en fonction du cycle de service, de la vitesse et du type de transmission. Les rapports de pont pour les applications de transport lourd fonctionnant sur autoroute vont de 3,08 à 4,10:1. Bien sûr, il est important que vous travailliez avec votre OEM et les fournisseurs de votre choix pour vous assurer que vous sélectionnez le bon rapport pour vos applications.

"Lorsqu'une flotte spécifie un nouveau camion avec une configuration conçue pour prendre en charge la réduction de la vitesse du moteur", a-t-il déclaré, "une bonne hypothèse générale est qu'elle peut obtenir une augmentation de 1 % de l'efficacité énergétique pour chaque 100 tr/min de ralentissement du moteur à une vitesse donnée. la vitesse de fonctionnement."

"Le pourcentage de gain d'efficacité énergétique est affecté par l'agressivité avec laquelle le client applique la réduction de vitesse, l'application et le rapport qu'il choisit", a déclaré Mayer de Meritor. "Dans un scénario traditionnel d'utilisation d'un camion avec des vitesses de croisière de 1450 tr/min à 1125 tr/min (en fait une diminution de 300 tr/min), le client peut s'attendre à gagner environ 3 % d'efficacité énergétique. Cependant, cela peut varier en fonction du moteur et de l'application du véhicule."

Les moteurs avancés d'aujourd'hui sont au cœur des options à vitesse réduite. Prenez la gamme de moteurs PACCAR, par exemple. Wesley Slavin, directeur du marketing sur route pour Peterbilt Motors Co., a déclaré que les PACCAR MX-13 et MX-11 présentent des courbes de couple plates et sont capables d'atteindre un couple maximal à des régimes beaucoup plus bas. "Grâce à cette fonctionnalité, un camion qui ralentit est capable de maintenir de bonnes performances et une bonne capacité de démarrage à basse vitesse", a-t-il expliqué. "Le maintien de la vitesse avec un rapport inférieur en croisière nécessitera un changement de vitesse à mesure que le terrain de la route change."

C'est là qu'interviennent les AMT avec leur capacité à gérer avec précision l'engrenage. "Une décélération efficace du moteur nécessite que le moteur fonctionne principalement dans sa plage d'efficacité maximale, ce qui nécessite généralement plus de changements de vitesse dans la transmission pour maintenir une certaine plage de régime", a déclaré Dana's Slesinski.

L'intégration de l'arbre de transmission et de l'essieu de liaison est également importante. "Des rapports de pont plus rapides nécessitent des arbres de transmission plus robustes pour gérer le couple supplémentaire. Les arbres de transmission sont devenus plus grands et plus lourds pour répondre aux exigences", a expliqué Gedert de Detroit.

Pour chaque baisse de 100 tr/min du régime moteur pour économiser du carburant, le couple augmente considérablement pour maintenir la pleine puissance. Lors de ses tests d'applications d'essieux à couple élevé, Dana a constaté que la diminution du régime d'un moteur à vitesse de croisière de 1450 tr/min pour le moteur typique à 1125 tr/min pour un moteur à vitesse réduite augmentait les charges de couple dans la transmission de 29 %. Ces couples plus élevés exercent une contrainte supplémentaire sur l'essieu, l'arbre de transmission et l'arbre inter-essieux, réduisant considérablement la durée de vie de ces composants, en particulier les joints universels.

"Si vous utilisez continuellement plus de couple à travers l'arbre de transmission et l'essieu, cela pourrait entraîner une usure prématurée", a averti Tom Bosler, directeur de la planification mondiale des produits pour le marché des véhicules utilitaires chez Dana Inc. "Chaque OEM a des exigences spécifiques en matière de couple, et l'arbre de transmission approprié doit être spécifié pour correspondre au rapport de pont."

Tout comme les huiles moteurs sont passées à des grades à faible viscosité, il en va de même pour la lubrification des essieux. L'année dernière, Detroit a dévoilé son système de gestion de la lubrification des essieux (ALM), qui permet une utilisation plus efficace de la lubrification des essieux et entraîne des améliorations supplémentaires de l'économie de carburant attribuées uniquement aux essieux, selon Gedert.

Lors du lancement de l'essieu tandem 14X HE de Meritor, Ken Hogan a détaillé le processus de gestion de la lubrification de Meritor. "Le principal avantage du système de gestion de la lubrification est qu'il permet à notre essieu d'abaisser le niveau de lubrification pendant qu'il se déplace à grande vitesse", a-t-il déclaré. "Il prend l'huile et la fait passer à travers des tubes et la met aux extrémités des roues, puis il la maintient en place là-bas, abaissant efficacement le niveau de lubrifiant, ce qui réduit les pertes de barattage dues au niveau d'huile réduit dans le carter principal . La réduction des pertes de barattage est l'un des principaux contributeurs au gain d'efficacité."

"Meritor a remarqué une tendance vers des lubrifiants à faible viscosité, ce qui entraîne moins de friction et une efficacité accrue des essieux", a rapporté Mayer. "Cette réduction de la viscosité du lubrifiant peut équivaloir à une amélioration de 0,3 à 0,5 % de l'efficacité globale des essieux. Les fabricants de lubrifiants doivent rester concentrés sur le développement de lubrifiants capables de résister à la chaleur et d'avoir la même durée de vie pour permettre un intervalle de vidange d'huile de 500 000 milles ou de quatre ans. .

"Le bon lubrifiant pour essieux peut allonger les intervalles d'entretien, optimiser la durée de vie des essieux et réduire la friction et la perte de rotation", a convenu Dana's Bosler. "Dana spécifie ses essieux avec certains lubrifiants pour maximiser les intervalles de vidange. Les lubrifiants spécifiés par Dana sont éligibles pour un intervalle initial de changement de lubrification d'essieu moteur de 500 000 milles. Nous spécifions également des lubrifiants synthétiques pour obtenir la durée de vie, l'efficacité et les performances maximales de l'essieu."

De plus, il est impératif de maintenir les niveaux de lubrification appropriés dans les essieux. Slavin de Peterbilt a déclaré qu'une trop grande quantité de pétrole pourrait créer un taux de désabonnement excessif et réduire l'efficacité de fonctionnement et l'économie de carburant. "L'essieu PACCAR 40K, par exemple, dispose d'un système de lubrification interne pour permettre une lubrification appropriée avec moins d'huile afin de réduire ces pertes de désabonnement", a-t-il déclaré.

Il y a quelques années à peine, l'idée d'une accélération des rapports de pont vers un futur inférieur à 2,0:1 aurait été impensable. Aujourd'hui, nous sommes à la limite de cette réalité.

"Pour réduire la vitesse inférieure à 2,0: 1", a commencé Mayer de Meritor, "les fournisseurs de moteurs et de transmissions développent des produits pouvant fonctionner à 900 tr/min ou moins tout en offrant des performances adéquates. Les équipementiers devront se concentrer sur le développement et les tests de bruit, de vibration et la maniabilité, et les effets d'un couple plus élevé dans tout le groupe motopropulseur. Cela dit, Meritor a actuellement des OEM qui s'interrogent sur les rapports entre la plage 1,8 et 1,9, il est donc probable qu'un rapport inférieur à 2,0 viendra plus tôt que plus tard.

Cela est d'autant plus vrai que l'augmentation des prix du carburant et les pressions législatives supplémentaires obligeront les équipementiers et les fournisseurs à creuser davantage dans la réduction de la vitesse pour des gains d'efficacité supplémentaires.

Slesinski de Dana voit deux facteurs qui pousseront les rapports de pont plus rapidement : la capacité technique et la faisabilité financière.

"Les technologies de moteur et de transmission jouent également un rôle, et Dana entretient des partenariats de collaboration de longue date avec les principaux fournisseurs de l'industrie afin d'adopter une approche systémique globale", a-t-il déclaré. "Les moteurs doivent pouvoir tourner à un régime plus lent tout en fournissant le couple nécessaire pour faire avancer le véhicule. L'écart se réduit dans la plage entre l'engagement de l'embrayage, le régime et la vitesse de croisière sur l'autoroute. Au fur et à mesure que cela devient réalisable et que nous pouvons automatiquement changer les transmissions pour s'assurer que le moteur tourne toujours dans un endroit idéal pour l'efficacité, des rapports de pont inférieurs sont possibles.

"D'un autre côté, une acceptation plus large des options actuelles de réduction de vitesse entraînera une adoption accélérée", a-t-il conclu. "Alors que les flottes se familiarisent avec un ratio de 2,26: 1, l'industrie repoussera les limites pour aller plus bas."