Niemand ziet het aankomen. De opkomst van elektrische vrachtwagens betekend het einde van hydrauliek!
Door de opkomst van de elektrische vrachtwagen, zullen hydraulisch aangedreven opbouwen snel verdwijnen. Het vreemde is dat niemand dat zich lijkt te realiseren.
Het belangrijkste inzicht in dit blog:
De enige functie van een hydrauliekslang is het verplaatsen van energie van het eene uiteinde, naar het andere. Elektriciteitskabels kunnen die functie makkelijk vervangen!
Sterker nog, het heeft zelfs een heleboel voordelen.
Truck opbouwen voor beginners
Voor wie niet zoveel met vrachtauto’s, PTO’s en opbouwen te maken heeft, een korte lesje “vrachtwagen opbouwen”. Als een vrachtwagen uit de fabriek komt, is het niet meer dan een samenstelling van: cabine, assen en een aandrijflijn. Als die componenten worden aan elkaar vast gemaakt door middel van chassisbalken. De chassisbalken zijn de ruggegraat van een vrachtwagen. Of het nu gaat om een bakwagen of een trekker. De chassisbalken zijn de basis.
Chassisbalken lopen van voor (onder cabine) tot helemaal achteraan de truck. Alle componenten worden aan de chassisbalken gemonteerd.
Het voordeel van chassisbalken is dat je die kunt gebruiken om componenten aan vast te maken. Voor een trekker kun je dan denken aan de brandstoftank(s) aan de zijkant en de koppelschotel bovenop. Bij bakwagens word de koppelschotel ingeruild voor de opbouw. Denk aan een laadbak of een vuilnisopbouw. Eigenlijk is elke vrachtwagen op deze manier opgebouwd.
Vaak zitten er op die opbouw bewegende delen. Dat is ook goed te zien. Een vuilniswagen heeft vaak een arm om de containers van de straat op te tillen en te legen. Binnenin die opbouw zitten dan twee vijzels die als een soort ronddraaiende wokkels het vuil van de voorkant van de opbouw, naar de container achterop ‘draaien’. Wanneer de container helemaal vol zit, wordt deze van de vrachtwagen afgezet door een afzetinstallatie. In het geval van onderstaand filmpje met een kettingsysteem.
Je kunt goed horen dat de motor omhoog gaat in toeren. Dat is om de hydrauliekpomp van genoeg koppel te voorzien. Is de vrachtwagen klaar met de beweging op de opbouw? Dan zakt het toerental. Luister maar eens. (Wat een rust, nog een voordeel van een elektrische vrachtwagen)
De arm van een zijlader is altijd goed herkenbaar. Maar wist je dat er ook twee vijzels in de opbouw zitten die het vuil in de container draaien? Daarnaast zie je hier de cilinder(s) van de afzet installatie goed in beeld.
Een PTO, wat is dat?
Al deze bewegende onderdelen zijn energie nodig om hun taak te volbrengen. De enige bron van energie die een vrachtwagen heeft, is de brandstof. Deze brandstof wordt door een verbrandingsmotor omgezet in vermogen en koppel. Dat is hetzelfde vermogen en koppel dat de opbouw nodig is om al zijn bewegingen uit te voeren. Maar hoe krijgen we dan die ‘energie’ op de juiste plek?
Bij een vrachtwagen met een verbrandingsmotor ‘tappen’ we die energie af van (meestal) de versnellingsbak. We bouwen in die versnellingsbak een extra as. Die as gaat dan niet naar de aangedreven wielen, maar die kunnen we voor andere dingen gebruiken. Het afnemen van kracht is in het Engels vertaald Power Take Off. Hé! Dat komt bekend voor, een PTO.
Hier zien we de PTO. De grijze ‘deksel’ is de versnellingsbak. De zwarte koppeling bovenaan in het plaatje; de cardanas die de wielen aandrijft. Midden in beeld, zien we de hydrauliekpomp. Deze is gemonteerd aan de PTO. De PTO is het zwarte onderdeel op de versnellingsbak.
En nu begint het echt interessant te worden. Die PTO is altijd een draaiende as. De kracht die as levert kunnen we gebruiken om de opbouw aan te drijven. Echter is er één belangrijke uitdaging. Hoe gaan we de energie van die draaiende as, op de juiste plek in de opbouw krijgen? Hoe zorgen we ervoor dat die draaiende as uiteindelijk de vijzels, de arm of het afzetsysteem aandrijft? Dat is precies waar hydrauliek voor wordt ingezet.
Op de PTO aan de versnellingsbak wordt de hydrauliekpomp gemonteerd. De hydrauliekpomp kan met druk (koppel) en flow (vermogen) de energie via de leidingen en slangen dan makkelijk op de juiste plek krijgen. Aan het eind van de slangen is een hydrauliekmotor of cilinder gemonteerd. Deze motor of cilinder verzorgt vervolgens de gewenste beweging en kracht. Hydrauliek is dus een hele slimme manier om de energie en kracht van de verbrandingsmotor te ‘verplaatsen’ naar de plek op het chassis waar dat gevraagd wordt. We moeten er niet aan denken om die energie met assen en tandwielen te gaan verplaatsen. Zie jij dat goed komen?
Maar hydrauliek op de opbouw heeft wel z’n langste tijd gehad. Het bijzondere is, niemand ziet het aankomen en toch is het heel erg logisch.
Een elektrische vrachtwagen is geen hydrauliek meer nodig
Als we kijken naar een elektrische aangedreven vrachtwagen, het maakt niet uit of dat er een is op batterijen, of eentje op waterstof. Dan zijn we de PTO zoals we hem kennen niet meer nodig. We kunnen ‘gewoon’ een stekker in het batterijpakket stoppen. Vervolgens rollen we het verlengsnoer uit en monteren een elektromotor op de plek waar we eerder een hydrauliekmotor monteerden. De tussenkomst van hydrauliek is dan niet meer nodig. Die vijzels die het vuil van vooraan de vuilniswagen naar achter toe draaien? Daar kunnen we gewoon een elektromotor voor gebruiken. Die hebben koppel en vermogen genoeg om dat werk te doen. Eigenlijk alle functies op een opbouw die draaiende onderdelen bevatten, kunnen we vervangen door een elektromotor.
Maar hoe zit het dan met cilinders die in en uit schuiven? Kunnen we die ook vervangen door elektromotoren?
-Jazeker! Daar zijn we geen druppel hydrauliekolie voor nodig.
Hoe gaat dat dan in z’n werk? Eigenlijk is het heel simpel. Een elektromotor draait een tandwiel rond. Dat tandwiel staat op een ‘geribbelde staaf’. Doordat het tandwiel draait, schuift de staaf van links naar rechts. Of van onder naar boven. Net zoals jij wilt. Die staaf zou je kunnen zie als een plunjer met ribbels aan de zijkant. En maak je geen zorgen, deze oplossingen zijn sterk genoeg om jouw kipper vol met zand omhoog te krijgen. Geen enkele reden om nog een hydrauliekcilinder te gebruiken.
Van de website van Cascade Drives. Een geribbelde plunjer aangedreven door een elektromotor.
Als we alle hydraulische componenten kunnen verwijderen maakt dat nogal wat uit voor de vrachtwagen. Een tank hydrauliek die aan het chassis hangt is al snel gevuld met 200L hydrauliekolie, dat is goed voor zo’n 160kg voor alleen de olie. Deze ruimte komt ook ineens vrij aan het chassis. Ondanks dat een vrachtwagen een groot apparaat is, is vrije ruimte aan het chassis schaars. Ruimte die we zouden kunnen gebruiken om extra energie in de vorm van batterijen of waterstof mee te nemen.
Een hydrauliekset voor een walkingfloor.
We zijn dan ook af van knappende hydrauliekslangen. Geen onverwachte stilstand, geen milieu impact, geen torenhoge rekening van de hydrauliekambulance. Om nog maar te zwijgen over de gevaarlijke situaties die ontstaan door minuscule lekkages waar onder hoge druk een straal hydrauliekolie uit spuit. (Al heeft elektra zo zijn eigen gevaren).
De impact van de transitie naar elektrische trucks is dus enorm voor carrosseriebouwers en leveranciers van hydrauliekcomponenten. Ik heb het idee dat dat effect nog maar door heel weinig mensen op waarde wordt geschat.
Voor diegene die tot nu toe het hele verhaal heeft doorgeworsteld, al ik nog even toelichten waarom ik zo zeker van mijn zaak ben. Om twee redenen:
1) Er is al een bedrijf dat deze elektrische cilinders levert.
2) Het principe is hetzelfde als elektrisch sturen, waarvan er al voorbeelden zijn.
Ik ben namelijk niet de enige, en zeker niet de eerste die met het idee van elektrisch aangedreven opbouwen kwam. Het Zweedse bedrijf Cascade Drives levert al een volledig producten gamma met deze oplossingen. Van kleine ‘elektrische cilinders’ met een kracht van 48kN (+/- 4.800 kg drukkracht) tot zware oplossingen met een kracht tot wel 400kN (40.000kg drukkracht). Genoeg om je kipper mee in de lucht te krijgen.
Leveranciers van truckbouwers hebben het al wel in de gaten. Elektrisch sturen is ontzettend logisch om toe te passen. Een elektromotor kan de stuurbeweging bekrachtigen of zelfs, als er autonome trucks worden geïntroduceerd, de hele stuurbeweging voor hun rekening nemen.
De voordelen zijn hetzelfde als voor een elektrische opbouw:
- Minder onderhoud.
- Minder onverwachte stilstand.
Elektrisch sturen heeft ook een nadeel: je krijgt minder feedback van de auto tijdens het rijden. Met de komst van autonome trucks zou ook het laatste tegenargument van tafel gaan.
Bosch legt in een filmpje over haar ServoTwin uit hoe een elektrische stuureenheid werkt. Ook een prikkelend filmpje van ZF wil ik jullie niet onthouden:
ZF liet ons in het verleden ook al eens een elektrische stuurunit zien:
Kansen! Wie gaat ze grijpen?
Ik ben er van overtuigd dat de transitie naar elektrisch aangedreven trucks snel zal gaan. Veel sneller dan de meeste mensen in de sector zullen vermoeden. Ook voor de carrosseriebouwers gaat er dus het één en ander veranderen. Ik ben benieuwd wie de kansen als eerste herkend? Ken jij een carrosseriebouwer die deze kans zou moeten grijpen?