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Sep 04, 2023

インサイドアクスルレシオ: ダウンスピードオプションの範囲の詳細

I camion autostradali attualmente disponibili probabilmente hanno velocità ridotte su alcuni dei loro veicoli.

現在仕様されている高速道路用トラックは、ある程度の速度ダウンを採用している可能性があります。 この記事の情報源は全員、今日のトラックの大部分がより高速なレシオを道路に搭載していることに同意しています。 これは、パワートレインの革新と統合の増加によって推進されている傾向であり、自動化されたマニュアルおよびオートマチックトランスミッションは、燃費向上の継続的な追求において重要な役割を果たしています。

「トランスミッションとエンジンの設計の進化により、巡航速度での燃費効率の高い回転数範囲での動作が可能になりました」とメリトールの北米リアアクスル製品ライン管理ディレクター、カール・マイヤー氏は説明しました。 「より高速なレシオは、自動化されたマニュアルトランスミッションとエンジンのトルク制御の使用によってもサポートされます。さらに、将来の燃料価格の高騰と、2020年以降の保留中の温室効果ガス要件により、さらなる減速需要が高まるでしょう。」

速度低下の詳細を掘り下げる前に、同じギアに入っていることを確認しましょう。 エンジンのダウンスピードは、より速いアクスル比によって可能になり、エンジンがより低い RPM を維持できるため、燃料を節約しながら、必要なパワーをアクスルに供給できます。

アクスルレシオは、デトロイトの最速ダイレクトドライブアクスルレシオ製品の場合は 2.16:1 などの比率として書かれます。 しかし、2.16:1 とは何を意味するのでしょうか? この比率は、単純にリングギアの歯数をピニオンの歯数で割ったものです。 たとえば、比率が 2.16 の場合、ギアに 41 個の歯、ピニオンに 19 個の歯を持つことができます: 19/41 = 2.159 比率。 すべてを機能させるには、エンジン速度に対応できるようにトランスミッションを調整し、車軸がそれを受け入れる準備ができている必要があります。 より高いレシオにより、エンジン RPM が低くても、ホイールエンドで必要な 200 馬力を維持できます。 本質的に、ダウンスピードは車軸構成ではなく、車軸比の関数です。

パワートレインの仕様を決めるときは、アプリケーションに対して正しい比率を要求していることを確認する必要があります。

ダイムラー・トラック・ノース・アメリカのパワートレインおよびコンポーネント・マーケティング担当マネージャー、ケリー・ゲダート氏は、「顧客がアプリケーションに合わせて間違った比率を指定した場合、その影響はパフォーマンスの低下から予想を下回る燃料効率の向上にまで及ぶ可能性がある」と述べた。 「燃料効率の向上量は、以下を含むいくつかの要因によって影響され、大きく異なる場合があります。顧客が用途に合わせて適切なダウンスピードパワートレインを仕様し、これらのパワートレインの正しい操作、特にクルーズコントロールの使用に精通したドライバーがいる場合、 「その場合、効率の改善が最大になる可能性は十分にあります。逆に、用途に合わせて間違ったダウンスピードパワートレインの仕様を設定したり、ドライバーが非効率的に車両を操作したりすると、燃費の改善は予想よりも低くなります。」

ダウンスピードには 2 つのタイプがあります。ダイレクト ドライブ トランスミッションによる積極的なダウン (レシオ 2.15 ～ 2.47/2.64) と、オーバードライブ トランスミッションによるわずかに速いレシオです。

メリット社のメイヤー氏は、「積極的な速度低下は、トップ2ギアで80～90％を費やし、停車間隔が少なくとも30マイルある長距離路線の顧客に限定すべきだ」と述べた。 「オーバードライブ トランスミッションを使用したわずかに速いレシオは、2.64 ～ 4.11 の範囲のレシオで、路線輸送、地域および都市配送などの用途でより汎用性が高くなります。」

正しい比率を選択するための近道はなく、デューティ サイクル内の変数に依存します。 長距離高速道路以外の用途では、通常、速度低下による効率の向上は得られません。

ケンワースのチーフエンジニア、パトリック・ディーン氏は「始動性と登坂性の要件にも基づく制限がある」と指摘した。 「たとえば、より重い負荷を伴うアプリケーションは、高速道路でエンジン速度を下げることで恩恵を受けることはできるかもしれませんが、望ましいパフォーマンスを達成することはできません。あるいは、トラックがトップギアに到達できず、その状態を維持できない場合も同様です。 」

デイナ社の商用車市場向け製品企画ディレクター、スティーブ・スレシンスキー氏は「車軸比は単独で選択されるわけではない」と語り始めた。「私たちはトラックメーカーと緊密に連携して、エンジン、トランスミッション、ドライブシャフト、車軸が適切に機能するようにしています。」特定のアプリケーションに必要な特定のパフォーマンスを提供するように調整された統合ユニット。

「高速道路のラインホールトラックの場合、ダイレクトドライブトランスミッションには最も低い数値比が必要です。スモールステップ技術を利用したオーバードライブトランスミッションは、オーバードライブでのさらなるダウンスピードとダイレクトドライブでの効率を可能にし、さまざまな高速道路でエンジンをピークレンジに保つことができます」と彼は続けた。スピードが出る。」

スレシンスキー氏によると、ほとんどの時間を高速道路の巡航速度で過ごすクラス 8 のラインホール トラックは、通常、デューティ サイクル、速度、トランスミッションの種類に基づいて、車軸比が 2.26 ～ 3.36:1 の範囲に収まります。 高速道路で動作する重量物用途の車軸比は 3.08 ～ 4.10:1 の範囲です。 もちろん、OEM および選択したサプライヤーと協力して、アプリケーションに適切な比率を選択することが重要です。

同氏は、「車両がエンジンの速度低下をサポートするように設計された構成を備えた新しいトラックを仕様化する場合、一般的な前提として、エンジンが所定の速度で減速されると、100 RPM ごとに 1% の燃費向上が達成できると考えられる」と述べた。動作速度。」

「燃費向上率は、顧客がどれだけ積極的にダウンスピードを適用するか、用途、選択する比率によって影響を受ける」とメリター社のメイヤー氏は述べた。 「巡航速度 1450 RPM から 1125 RPM (実質的には 300 RPM 低下) でトラックを運転する従来のシナリオでは、顧客は約 3% の燃料効率の向上が期待できます。ただし、これはエンジンとエンジンの用途によって異なります。車両。"

今日の先進的なエンジンは、ダウンスピードオプションの中心です。 たとえば、PACCARエンジンのラインナップを考えてみましょう。 ピータービルト・モーターズ社のオンハイウェイ部門マーケティングマネージャー、ウェスリー・スラビン氏は、PACCAR MX-13とMX-11はフラットなトルク曲線を示し、はるかに低いRPMでピークトルクを達成できると述べた。 「この機能のおかげで、速度を落としたトラックでも良好な低速性能と始動性を維持することができます」と彼は説明しました。 「巡航時に低いギアで速度を維持するには、道路の地形の変化に応じてシフトする必要があります。」

そこで、ギアを正確に管理する能力を持つ AMT が登場します。 「エンジンを効果的に減速するには、エンジンが主にそのピーク効率範囲内で動作する必要があります。そのためには、一般に、特定の回転数範囲を維持するためにトランスミッションのギアをより多くシフトする必要があります」とダナのスレシンスキー氏は述べた。

ドライブシャフトと接続アクスルの統合も重要です。 「より速いアクスルレシオには、追加のトルクを処理するためにより堅牢なドライブシャフトが必要です。要件を満たすためにドライブシャフトはより大きく、より重くなりました」とデトロイトのゲダート氏は説明しました。

燃料を節約するためにエンジン速度が 100 RPM 低下するたびに、フルパワーを維持するためにトルクが大幅に増加します。 高トルクアクスルアプリケーションのテストで、デーナは巡航速度でのエンジンの RPM を標準エンジンの 1450 RPM からダウンスピードエンジンの 1125 RPM まで下げると、ドライブラインのトルク負荷が 29% 増加することを発見しました。 これらのより高いトルクは、アクスル、ドライブシャフト、およびインターアクスルシャフトにさらなるストレスを与え、これらのコンポーネント、特に U ジョイントの寿命を大幅に短縮します。

デイナ社商用車市場グローバル製品企画ディレクターのトム・ボスラー氏は、「ドライブシャフトとアクスルにさらに多くのトルクをかけ続けると、早期の摩耗が生じる可能性がある」と警告する。「各OEMには特定のトルク処理要件があり、アクスルレシオに合わせて適切なドライブシャフトを指定する必要があります。」

エンジン オイルが低粘度グレードに移行しているのと同様に、車軸潤滑も同様です。 ゲデルト氏によると、デトロイト市は昨年、車軸潤滑管理（ALM）システムを発表した。これにより、車軸潤滑をより効率的に使用できるようになり、車軸だけでさらなる燃費向上が可能になるという。

メリトールの 14X HE タンデム アクスルの発売中に、ケン ホーガンはメリトールの潤滑管理プロセスについて詳しく説明しました。 「潤滑管理システムの主な利点は、車軸が高速で走行しているときに潤滑油レベルを下げることができることです」と彼は言いました。 「オイルを取り込み、チューブを通ってホイールの端に送り出し、そこでオイルを所定の位置に保持して潤滑油レベルを効果的に下げ、メインサンプ内のオイルレベルの低下による撹拌損失を軽減します」撹拌損失の削減は、効率向上の主な要因の 1 つです。」

「メリット社は、潤滑油の粘度が低くなり、摩擦が減り、アクスル効率が向上する傾向にあることに気づきました」とメイヤー氏は報告した。 「この潤滑油の粘度の低下は、全体的なアクスル効率の0.3～0.5%の改善に相当します。潤滑油メーカーは、熱に耐えることができ、50万マイルまたは4年のオイル交換間隔を可能にする同じ寿命を持つ潤滑油の開発に引き続き注力する必要があります」 。

「適切な車軸潤滑剤を使用すると、整備間隔を延長し、車軸の寿命を最適化し、摩擦とスピン損失を減らすことができます」とデイナのボスラー氏も同意しました。 「Dana は、排出間隔を最大化するために、車軸に特定の潤滑剤を使用することを指定しています。Dana が指定した潤滑剤は、最初の 500,000 マイルの駆動車軸潤滑交換間隔の対象となります。また、車軸の寿命、効率、パフォーマンスを最大限に引き出すために、合成潤滑剤も指定しています。」

さらに、車軸内の適切な潤滑レベルを維持することが不可欠です。 ピータービルト社のスラビン氏は、石油が多すぎると過剰な撹拌が生じ、運転効率と燃費が低下する可能性があると述べた。 「たとえば、PACCAR 40K アクスルには内部潤滑システムが搭載されており、少ないオイルで適切な潤滑を可能にし、チャーン損失を軽減します」と彼は言いました。

ほんの数年前には、アクスルレシオが 2.0:1 よりも低い将来に向けて加速するという考えは考えられなかったでしょう。 今日、私たちはその現実の境​​界に立っている。

「2.0:1よりも低い速度に下げるために、エンジンとトランスミッションのサプライヤーは、適切な性能を維持しながら900 RPM以下で動作できる製品を開発している。OEMはさらなる開発と騒音、振動のテストに注力する必要がある」とメリット社のメイヤー氏は始めた。 「それは、ハンドリング、そしてパワートレイン全体にわたる高トルクの影響です。とはいえ、メリトールは現在、1.8～1.9の範囲のレシオについてOEMメーカーに問い合わせているため、遅かれ早かれ2.0を下回るレシオが登場する可能性が高いです。」

燃料価格の上昇とさらなる法的圧力により、OEMとサプライヤーはさらなる効率向上のためにダウンスピードの深掘りを余儀なくされるため、これは特に当てはまります。

ダナのスレシンスキー氏は、アクスルレシオの向上を加速させる要因として、技術的能力と財務的実現可能性という 2 つの要素があると考えています。

「エンジンとトランスミッションの技術も重要な役割を果たしており、ダナは包括的なシステムアプローチを採用するために、業界をリードするサプライヤーと長年にわたる協力パートナーシップを結んでいます」と同氏は述べた。 「エンジンは、車両を前進させるために必要なトルクを提供しながら、より遅い回転数で動作できる必要があります。クラッチの接続、回転数、高速道路での巡航速度の間のギャップは縮まりつつあります。それが達成可能になり、自動的に実現できるようになります。」エンジンが常に効率の良いスイートスポットで動作するようにトランスミッションをシフトすると、アクスル比を低くすることが可能になります。

「一方で、現在の速度ダウンオプションがより広く受け入れられることで、導入が加速するだろう」と同氏は結論づけた。 「フリートが 2.26:1 の比率で快適に運用できるようになるにつれて、業界は限界をさらに低くするよう努力するでしょう。」