×

Cirkeln är sluten – Växellådans historia

Dagens moderna växellåda är vad den var redan 1928 – treväxlad och osynkroniserad. I alla fall för Volvo Lastvagnars del. I utvecklingen mellan den första lådan och den senaste – I-Shift – ligger oändligt mycket arbete och många viktiga steg.
1928 rullade den första Volvolastbilen ut ur fabriken. Den blev populär, faktiskt betydligt populärare än sin anmoder, personbilen ÖV4, vars drivlinekomponenter lastbilen helt byggde på. Lastbilen, med modellbetäckningen Volvo LV Typ 1, hade 28 hästkrafter och en treväxlad osynkroniserad växellåda.

Det skulle dröja ända till 1931 innan den första Volvolastbilen, som inte byggde på drivlinekomponenter från personbilarna, kom. Växellådan i den nya seriens lastbilar var en kraftig fyrväxlad låda speciellt konstruerad för tunga fordon. Lastbilarna fick också starka bakaxlar med en reduktionsväxel.

I de osynkroniserade växellådorna skulle kopplingen dubbeltrampas innan det gick att skifta växel. Det tunga dubbeltrampandet och att växla enbart med handkraft slet på kroppen. Därför var det ett viktigt steg framåt i utvecklingen som togs ett stycke in på 1950-talet, när de synkroniserade växellådorna kom.

– Förarmiljön förbättrades enormt, från att ha varit ett jobb som krävde specialträning för växlingen, blev det mer som att köra personbil, säger Åke Zander, teknisk direktör på Volvo Powertrain och ansvarig för drivlinor och hybrider. 

Under 1950-talet började Volvo också experimentera med automatiska växellådor. Det skulle dock dröja 40 år innan den automatiserade växellådan fick ett genombrott. Innan dess hann tilläggsväxlarna, som range- och splitväxellådorna och navreduktionen, göra entré.

Men tilläggsväxlar var egentligen bara naturliga steg i utvecklingen och innebar inga stora tankesprång. Det anser i alla fall den tidigare professorn i fordonsteknik vid Chalmers Tekniska Högskola, Mart Mägi.

– Att skaffa fler mekaniska växlar bakom och framför basväxellådan har varit en idémässigt mindre del av utvecklingen. Det första verkliga tankesprånget var växellådan i sig, som började användas för drygt ett sekel sedan. Nästa betydande utvecklingssteg var synkroniseringen och därefter automatiseringen.

Utvecklingen av automatiska växellådor i lastbilar gick trögt. Men när de väl kom var de smått epokgörande, enligt Mart Mägi.

Volvo Lastvagnars första automatiska växellåda – Powertronic – kom 1992. Nio år senare tog Volvo ett nytt avgörande steg framåt i utvecklingen när den första generationen av I-Shift kom. Växellådan är idag juvelen i Volvo Lastvagnars krona och oerhört uppskattad av kunderna.

Åke Zander berättar att det var först med I-Shift som kunderna tog den automatiserade växellådan till sina hjärtan.

– Volvo har alltid haft ett starkt säljargument i sina växellådor, men när I-Shift kom 2001 blev den oerhört positivt mottagen. I-Shift medförde ökad funktionalitet, tillförlitlighet, körbarhet och bränsleeffektivitet, vilket var helt nytt på marknaden.

I-Shift är en split- och rangeväxellåda med tre osynkroniserade växlar i huvudväxellådan. Med split- och rangeväxlarna får lådan tolv växlar, vilka är styrda och synkroniserade helt elektroniskt. I-Shift komminicerar med motorn. Till exempel aktiverar den motorbromsen (Volvo Engine Brake), som lugnar ned motorn och optimerar växlingen på ett sätt som ingen förare med manuell låda kan efterlikna.

Den senaste generationens I-Shift kom 2009 med lanseringen av Euro5. Med olika mjukvaruuppdateringar är den optimerad för alla typer av körningar, från landsvägar till grustäkter. Idag säljs mer än 70 procent av alla Volvo FH och FM-modeller med I-Shift.
Med den växellådan är cirkeln sluten och Volvo har gått från en treväxlad osynkroniserad växellåda till I-Shift, i vilken den mekaniska kärnan också är en osynkroniserad treväxlad växellåda.
Mart Mägi vill dock gärna se längre än till I-Shift.

– I framtiden kan hela den konventionella växellådan ha spelat ut sin roll, som till exempel i seriehybrider, om eller när vi får väl fungerande hybridsystem även i lastbilarna. Det kommande verkligt stora tankesprånget är just hybridiseringen, som redan har börjat göra sitt intåg, säger han. Elektrisk kraftöverföring behöver inte alls kugghjul i den funktion som de har i dagens växellådor. Datorer tar över styrningen av kraftöverföringen från motorn till drivhjulen via mellanliggande elmaskiner och batteripaket.

Volvo Powertrains Åke Zander håller med om att hybrider är det som kommer, men siar att växellådan ändå kommer att finnas kvar.

– Den kommer att behövas tillsammans med en elmotor. Huvuddelen av Volvo Lastvagnars produkter är för tunga för enbart eldrift, elmotorn och batterierna skulle bli för stora och dyra. Och det är alltid kundnyttan som avgör när och om man gör ett teknikskifte. Idag är det I-Shift som sitter i de hybridlastbilar Volvo Lastvagnar producerar, säger han.

Den 1 november 2010

Osynkroniserad eller synkroniserad växellåda – vad är skillnaden?
Innan en växel kan skiftas måste motorns varvtal anpassas till växellådans varvtal, annars uppstår skrapljud och växlingen blir stötig. Det gäller alla växellådor.

Den avgörande skillnaden mellan en osynkroniserad och en synkroniserad växellåda är att föraren själv måste styra anpassningen av motorns varvtal i en osynkroniserad växellåda.

Det sker med dubbeltrampning på kopplingspedalen och föraren ska höra, känna eller på annat sätt förnimma när hastigheterna på de kugghjul som ska haka i varandra stämmer överens. Vid första nedtrampningen frigör man motorn, när kopplingen släpps upp kan föraren öka varvtalet med gasen eller låta det sjunka av sig självt, beroende på om det handlar om en nedväxling eller en uppväxling. När varven stämmer är det dags att trampa ner kopplingen igen och lägga i nästa växel.
I en synkroniserad växellåda sköts anpassningen av motorvarvet till rätt växel genom friktion inne i växellådan.

Fakta utvecklingen för Volvos växellådor:
1920- och 1930-tal: Manuella, osynkroniserade växellådor med ett lågt antal växlar.
1940-tal: Med ökande tågvikt och motoreffekt samt högre krav på bränsleekonomi ökade antalet växlar till fyra och sedan fem. De var fortfarande manuella och osynkroniserade.
1950-tal: Växellådorna synkroniseras successivt.
1960-tal: Rangeväxellådorna lanserades. R50 och R60-lådorna var banbrytande och helt synkroniserade.
1970-tal: SR61, en manuell, 16-växlad range- och splitlåda.
1980-tal: Nästa generation range- och splitlådor. R1400, R1700, SR1400 och SR1700 hade åtta respektive tolv helsynkroniserade växelsteg samt en eller två krypväxlar.
1990-talet: Powertronic och Geartronic kom, Volvo Lastvagnars första automatiska växellådor. Powertronic, en nykonstruerad automatväxel med momentomvandlare. Geartronic, en traditionell rangelåda med elektronisk styrning av växlingen. Båda hade fördelen av att kunna styras både automatiskt och manuellt.
2000-tal: I-Shift, senaste elektroniskt styrda automatlådan.

Länk till bilder

För ytterligare information, kontakta:
Merril Boman, Mediarelationer Sverige, tel +46 70 6017975, e-mail
merril.boman@volvo.com
Marie Vassiliadis, Mediarelationer Europa, tel +46 31 322 4127, e-mail marie.vassiliadis@volvo.com