Vozidla – Doplňkový pohon Mercedes-Benz Arocs HAD

Mercedes-Benz představil pohon všech kol na povel tlačítka u automobilu Mercedes-Benz Arocs.

Někteří ho potřebují vždy, jiní nikdy a mnozí občas. Řeč je o pohonu všech kol u vozidel pro stavebnictví. Mercedes-Benz Arocs je jako specialista mezi stavebními vozidly stejně individuální jako přání zákazníků. To se týká četných konfigurací náprav, motorů a kabin, ale i jeho poháněcího ústrojí. Mercedes-Benz dodává vozidla Arocs ve verzích bez pohonu všech kol pro převažující provoz na silnicích a v lehkém terénu, s připojitelným pohonem všech kol pro středně těžký terén a s trvalým pohonem všech kol pro jízdu v těžkém terénu. Nabídku nyní završuje další varianta v podobě modelu Arocs s doplňkovým hydraulickým pohonem HAD (Hydraulic Auxiliary Drive). Za tímto pojmem se skrývá mimořádně sofistikovaný doplňkový hydraulický pohon předních kol pro příležitostný provoz v terénu. Arocs HAD stanovuje ve svém segmentu nová měřítka. Je výkonný, lehčí než s pohonem všech kol, snadno ovladatelný, bezúdržbový a s dlouhou životností. Snižuje rovněž spotřebu paliva a nízkými emisemi zároveň přispívá k ochraně životního prostředí. Existují stavební vozidla, která za celou svou kariéru sotva kdy opustí silnici. Jiná se každý den prodírají těžkým terénem. U obou těchto specialistů je odpověď na otázku pohonu jednoduchá. Mezi silničním a terénním provozem existuje však ještě třetí, velmi častá varianta: Stavební vozidla, která jezdí příležitostně v terénu nebo na některých úsecích svých tras, musejí překonávat náročný terén či strmé nájezdy, k čemuž potřebují podporu pro rozjezd. 

Jedná se o samostatná vozidla se sklápěcími nástavbami, kontejnerové sklápěče, vozidla s přívěsem, tahače sklápěcích návěsů a návěsů s posuvnou podlahou, tahače návěsů s nízkou nákladovou plochou pro přepravu těžkých stavebních strojů nebo stavební vozidla v regionech s velkým množstvím sněhových srážek. Jedinečným příkladem jsou i vozidla pro svoz odpadu, která i v zimních podmínkách často popojíždějí v kopcovitém prostředí. Možnosti praktického využití jsou široké. Příkladem mohou být klasická stavební vozidla pro přepravu sypkého materiálu. U nich stojí v popředí vysoká užitečná hmotnost, ale při nakládání a vykládání je nezbytná vysoká trakce. Kontejnerové sklápěče vyžadují při vykládání na nezpevněném nebo kluzkém povrchu také podporu trakce. Při přepravě dřeva je nutné překonávat náročné úseky v lesích, při přepravě zemědělských produktů na polích. Většina z těchto nákladních vozidel sice ujede většinu kilometrů na silnicích, bez vynikající trakce v terénu by však svůj úkol splnit nedokázala. Ve zvláštní míře to platí tehdy, pokud jsou tato nákladní vozidla používána v chladném období také k zimní údržbě komunikací. Nebo v regionech s četnými sněhovými srážkami či oblastech se špatnou silniční infrastrukturou. Pro všechny tyto druhy provozu, vyžadující všestrannost, je Mercedes-Benz Arocs HAD jako stvořený. 

Zkratka HAD znamená Hydraulic Auxiliary Drive, hydraulický doplňkový pohon jako podpora rozjezdu. Používá se v případě potřeby a po technické stránce se výrazně odlišuje od klasického mechanického pohonu všech kol s rozdělovací převodovkou, spojovacím hřídelem, diferenciálem a hnacími hřídelemi na trvale poháněné nebo připojitelné přední nápravě.  Mezi přednosti hydraulického pohonu patří relativně nízké zvýšení hmotnosti, nižší spotřeba paliva a emise i rozmanité možnosti konfigurace vozidla. A protože se jedná o vozidla Mercedes-Benz, je k tomu nutné připočítat bezúdržbovost, nízkou spotřebu při aktivovaném hydrostatickém pohonu a především kombinaci s převodovkou Mercedes PowerShift 3. Systém Hydraulic Auxiliary Drive byl vyvinut značkou Mercedes-Benz s využitím komponentů společnosti Poclain, největšího světového výrobce hydraulických systémů pohonu. Příslušné komponenty byly přizpůsobeny a integrovány do konstrukce vozidla. Zejména důležitá řídicí technika pochází od značky Mercedes-Benz. 

Snadné ovládání – stačí stisknutí tlačítka. Ovládání systému Hydraulic Auxiliary Drive je pro řidiče maximálně jednoduché. K aktivaci doplňkového pohonu stačí stisknutí tlačítka na přístrojové desce. K tomu může dojít během jízdy na silnici před vjezdem na staveniště nebo kdykoli v terénu. Řidič vozidla Arocs HAD tímto způsobem zvládne i nepředvídatelné situace. Používání pohonu je mimořádně flexibilní. Řidič může nezávisle na aktivaci systému Hydraulic Auxiliary Drive zapnout uzávěrky diferenciálu. V závislosti na situaci je tak možná i jízda jen s uzavřeným diferenciálem zadní nápravy a bez doplňkového pohonu přední nápravy. 

Hydraulic Auxiliary Drive je pro Arocs nabízen v mnoha variantách. Zpočátku se to týká vozidel s konfigurací náprav 4x2, 6x2 s vlečenou nápravou a 6x4, vždy v kombinaci se vzduchovým odpružením zadních náprav. K dispozici jsou dva motory ve čtyřech těsně odstupňovaných výkonových variantách: Mercedes-Benz OM 470 se zdvihovým objemem 10,7 litru s výkony od 240 kW (326 k) do 315 kW (428 k) nebo OM 471 se zdvihovým objemem 12,8 litru a výkony od 310 kW (421 k) do 375 kW (510 k). Přenos hnací síly zajišťují ve všech případech plně automatizované převodovky Mercedes PowerShift 3 s dvanácti nebo 16 převodovými stupni. Všechna přání splní také nabídka kabin v provedeních ClassicSpace se třemi délkami, CompactSpace, StreamSpace a BigSpace a ve verzích s šířkou 2,3 nebo 2,5 metru. 

Ve všech těchto provedeních se Hydraulic Auxiliary Drive dodává rovněž pro modely Actros a Antos. V těchto modelových řadách není sice taková poptávka po pohonu všech kol, ale v závislosti na charakteru provozu může být výhodou výkonná podpora rozjezdu, např. v těžké rozvážkové dopravě. Jsou-li vozidla s pohonem všech kol osvobozena příslušnou doplňkovou značkou od povinnosti používat sněhové řetězy, ušetří HAD nepříjemnou a časově náročnou montáž řetězů – to se týká například nákladních vozidel pro rozvážkovou dopravu s pneumatikami 385/65 R 22,5 na náročných horských silnicích. 

Promyšlená technika hydraulického pohonu. Zásadními komponenty systému Hydraulic Auxiliary Drive jsou: vysokotlaké čerpadlo, přední náprava s hydraulickými motory v nábojích kol, boční modul a ventilový blok. Hydraulické komponenty jsou vzájemně propojeny systémem vedení s různými tlaky. Srdcem systému Hydraulic Auxiliary Drive je výkonné vysokotlaké čerpadlo, které je umístěno centrálně na motoru a poháněno přímo soustavou ozubených kol. Čerpadlo dosahuje výkonu až 112 kW a dává proud oleje s průtokem až 350 litrů za minutu a maximálním tlakem 450 barů. Přední náprava modelu Arocs HAD má obvyklou konstrukci s ocelovými pružinami a kotoučovými brzdami. Na pohled lze systém HAD rozpoznat od konvenčního pohonu podle odlišných nábojů kol. Náprava se dodává ve dvou tvarových variantách, což závisí na modelové řadě. Pro integraci hydraulických motorů v nábojích kol na levé a pravé straně byly nově vyvinuty náboje kol a uložení nápravy. Výkonné radiální vícepístové hydraulické motory s deseti válci 

Hydraulické motory v nábojích kol převádějí hydraulický tlak na mechanickou práci. Jedná se o radiální vícepístové motory s jedním centrálně umístěným pohonem a vždy deseti kruhově uspořádanými válci. Jejich písty s vodicími kladkami na vrcholu jsou střídavě stlačovány hydraulickým tlakem směrem ven proti vačkovému prstenci. Reakční sílou vzniká točivý moment, jímž jsou poháněna přední kola. Průtok hydraulických motorů v nábojích kol činí 934 centimetrů krychlových za otáčku, výkon vždy 40 kW a maximální točivý moment 6250 Nm na kolo. Do hydraulických motorů v nábojích kol je hydraulický olej přiváděn přímo prostřednictvím čepů nápravy a nábojů kol. Otočný rozdělovač v čepu nápravy chrání vysokotlaké hadice hydraulické soustavy před zkrutným namáháním při řízení. Systém odolává výhradně svislým pohybům při propružení kola, nikoli pohybům kola při řízení, což je velká výhoda pro životnost. Hydraulický systém vytváří maximální tlak 450 barů. 

Hydraulický systém je tvořen třemi okruhy. Vysokotlaký systém s tlakem až 450 barů vytváří pracovní tlak pro činnost hydraulických motorů v nábojích kol na přední nápravě. Nízkotlaký systém pracuje s maximálním tlakem 30 barů a slouží k regulaci systému, udržuje písty hydraulických motorů v nábojích kol ve výchozí poloze, když jejich činnost není zapotřebí. Nízkotlaký okruh je kromě toho napojen na samostatný chladič. Třetím komponentem je beztlaké potrubí, které odvádí přebytečný hydraulický olej zpět do nádrže. V hydraulickém systému obíhá celkem 32 litrů oleje. Mercedes-Benz používá obvyklý syntetický olej pro převodovky nákladních vozidel s hvězdou. Jeho pracovní rozmezí od minus 40 do plus 90 stupňů Celsia pokrývá dokonce i extrémní provozní podmínky. Za nízkých teplot je olej speciální softwarovou funkcí při požadované činnosti systému HAD plně automaticky zahříván na nezbytnou minimální systémovou teplotu plus 15 stupňů Celsia. Tím je zajištěna vysoká dostupnost a provozuschopnost systému. 

Nadměrným teplotám zabraňuje chladicí modul, který je uložen na rámu v bočním modulu vpravo ve směru jízdy. Chladicí modul je složen z vertikálně umístěné jednotky chladiče oleje a ventilátoru s vysokým chladicím výkonem cca 20 kW, hydraulické nádrže a olejového filtru. Zásadní roli v systému HAD hraje ventilový řídicí blok, který je rovněž integrován do bočního modulu pod rámem a obsahuje veškeré ventily nezbytné pro řízení hydraulického pohonu. Zde je kromě toho odváděno konstantní množství oleje z vysokotlakého okruhu do nízkotlakého okruhu za účelem chlazení. Do ventilového řídicího bloku jsou integrovány senzory tlaku různých okruhů a senzor teploty. Ocelová konstrukce má optimalizovanou hmotnost. V porovnání s frézovanými ventilovými bloky se tím ušetřilo cca 35 kilogramů. 

Transmission Control Unit – mozek systému HAD. „Mozkem“ systému Hydraulic Auxiliary Drive je řídicí jednotka TCM (Transmission Control Unit), která ovládá čerpadlo, ventilový řídicí blok a ventilátor, tedy kompletní pohon. Velkou výhodou řízení, vyvinutého značkou Mercedes-Benz, je schopnost generovat pro přední nápravu jen tak vysoký točivý moment, jaký je v závislosti na jízdní situaci pro trakci skutečně nezbytný. Základem tohoto řízení jsou senzory vozidla, které rozpoznávají mimo jiné prokluz, hmotnost a náklon nákladního vozidla. V porovnání se systémy pohonu, které jsou založeny na jednoduché „černobílé“ regulaci, nabízí citlivě řízený systém Hydraulic Auxiliary Drive přednosti v oblasti trakce, protože při každém nasazení je vytvářena jen tak vysoká hnací síla, která je zapotřebí. Tato strategie zároveň prodlužuje životnost poháněcího ústrojí, a kromě toho citelně snižuje i spotřebu paliva a emise CO₂. Více než 90 procent stavebních vozidel Mercedes-Benz je vybaveno plně automatizovanou převodovkou Mercedes PowerShift 3, která je standardní výbavou aktuální generace vozidel. 

Mezi velké přednosti systému Mercedes-Benz Hydraulic Auxiliary Drive proto patří i skutečnost, že je doplňkový pohon na rozdíl od podobných systémů zásadně kombinován s plně automatizovanou převodovkou Mercedes PowerShift 3. Toto uspořádání šetří zejména v terénním provozu všechny komponenty poháněcího ústrojí, od motoru, přes spojku a převodovku, až po hnací nápravy. Řidič má navíc k dispozici obvyklý koncept ovládání a může se plně soustředit na svůj úkol precizně řídit nákladní vozidlo náročným terénem. HAD rovněž usnadňuje brzdění bez opotřebení brzdového obložení. Vozidla se systémem HAD mohou být na přání vybavena výkonným a zároveň lehkým sekundárním vodním retardérem, protože čerpadlo hydraulického systému je poháněno výstupním hnacím hřídelem z motoru. 

Na rozdíl od srovnatelných systémů pracuje systém Hydraulic Auxiliary Drive s regulací točivého momentu. HAD poskytuje vždy potřebnou hnací sílu, jejíž velikost určuje řidič sešlápnutím pedálu plynu. Spektakulárně a bez užitku se protáčející kola tak patří minulosti. HAD kromě toho zasahuje bezprostředně, v závislosti na eventuálním prokluzu zadních kol. Tlak v systému je navíc při rozjezdu automaticky zvyšován. Tím je zajištěna nezbytná hnací síla pro rozjezd v těžkém terénu nebo ve stoupání. Doplňkový pohon je k dispozici až do rychlosti 25 km/h. Ve vyšších rychlostech není zapotřebí žádná podpora rozjezdu a trakce, takže zapnutý Hydraulic Auxiliary Drive je pak automaticky deaktivován. Klesne-li rychlost jízdy opět pod 25 km/h, HAD se znovu samočinně aktivuje a zajišťuje pohon vozidla. Tato strategie rovněž usnadňuje řidiči řízení. HAD je kromě toho aktivován i při zpětném chodu na první a druhý převodový stupeň. 

Aby byla zaručena maximální trakce, jsou při jízdě s aktivovaným systémem HAD postupně řazeny jednotlivé převodové stupně a nedochází k jejich přeskakování. Během řazení ocení řidič další přednost systému HAD. Pohon systému HAD prostřednictvím výstupního hnacího hřídele motoru zabraňuje ztrátě hnací síly během řazení a na přední nápravě je k dispozici vždy maximální hnací síla. Překročí-li rychlost jízdy nákladního vozidla 60 km/h, automaticky dojde ke kompletní deaktivaci systému HAD. Klesá tím zatížení agregátů a minimalizuje se spotřeba paliva a emise. Doplňkový pohon se automaticky deaktivuje také po vypnutí zapalování. Tím je zajištěno, aby nákladní vozidlo nebylo následující den zbytečně spuštěno s aktivovaným systémem HAD. Řidič je průběžně informován o aktuálním provozním stavu pohonu předních kol na centrálním displeji na přístrojové desce. Svítí-li příslušný ukazatel bíle, je Hydraulic Auxiliary Drive aktivován, neposkytuje však ještě žádný točivý moment. Svítí-li ukazatel naproti tomu modře, je HAD aktivován a podporuje pohon vozidla. Stav systému je signalizován rovněž diodou LED ve spínači. Vysoký chladicí výkon 20 kW umožňuje trvalý provoz v terénu rychlostí až 15 km/h. Ve vyšších rychlostech je přenášen jen nižší točivý moment, přičemž HAD je plně použitelný po dobu cca pěti minut. Díky tomu jsou pokryty téměř všechny myslitelné provozní situace stavebních vozidel ve smíšeném provozu. Mezi další výhody vozidla Arocs HAD patří velká obratnost. Na rozdíl od mechanického pohonu všech kol neomezuje HAD úhel natočení kol při řízení, který odpovídá nákladnímu vozidlu s pohonem zadních kol. Také ovládací síly na volantu se neliší a díky oddělenému pohonu přední nápravy ani nemohou vznikat v hnacím řetězci žádné nežádoucí síly. V případě potřeby může řidič nákladního vozidla Mercedes-Benz namontovat na přední kola také sněhové řetězy. 

Majitelé vozidla Arocs HAD se mohou spolehnout na jeho solidní techniku pohonu. Při typickém smíšeném provozu stavebního vozidla na silnici a v terénu má Hydraulic Auxiliary Drive stejnou životnost jako celé vozidlo. Toto tvrzení se zakládá na výsledcích reálného zkušebního provozu vozidla Arocs Hydraulic Auxiliary Drive ve stavebnictví. Mercedes-Benz podrobil tuto techniku intenzivním praktickým zkouškám. Základem byly nejrůznější testovací scénáře a provozní profily. Vozidlo bylo během vývoje důkladně prověřováno, od testů v oblasti severního polárního kruhu, přes provoz u zákazníků v lomech a dolech, až po tvrdé podmínky na testovacích tratích ve Wörthu. Dokonce i v extrémním případě nabízí Arocs Hydraulic Auxiliary Drive rozhodující přednosti. Pokud by například v typicky drsných podmínkách terénního provozu došlo k poškození vysokotlakého okruhu hydraulického systému, neznamená to pro Arocs HAD, na rozdíl od jiných systémů, konec. Ventilový řídicí blok ihned uzavře přívod oleje do poškozeného potrubí, vypne vysokotlaké čerpadlo a zabrání tím kompletní ztrátě oleje. Řidič je navíc upozorněn na poškození vizuálně na přístrojové desce a výstražným zvukovým signálem. Ani hydraulické motory v nábojích kol, ani vysokotlaké čerpadlo nemohou běžet na sucho. Díky tomu zůstává zachována možnost pokračování v jízdě s konvenčním pohonem zadních kol až do nejbližšího servisu.

Převzato z časopisu

Fotogalerie