Tipi di cambio per camion: manuale, manuale automatizzato, a doppia frizione e automatico

Il diritto dell’UE definisce quattro tipi di cambio per camion e autobus nell’allegato VI del regolamento (UE) 2017/2400 della Commissione, il regolamento in base al quale si determinano le emissioni di CO2 dei nuovi autocarri medi e pesanti e degli autobus pesanti. Il cambio manuale sincronizzato (SMT) è azionato dal conducente, che di norma cambia rapporto mentre una frizione, in genere la frizione di avviamento, scollega il cambio dal motore. Il cambio manuale automatizzato (AMT) innesta le marce con innesti a denti, sincronizzati o no, ma ogni cambio di marcia è effettuato da un sistema a controllo elettronico durante una temporanea interruzione della connessione con il motore. Il cambio a doppia frizione (DCT) ha due innesti a frizione e nella simulazione della CO2 è dichiarato come AMT. Il cambio automatico Powershift (APT) cambia rapporto principalmente tramite più di due innesti a frizione, di norma senza interruzione della trazione; il regolamento distingue i casi con convertitore di coppia in serie, in parallelo e senza convertitore. Il regolamento definisce inoltre la trasmissione composta, un cambio con un elevato numero di marce avanti e/o una vasta gamma di rapporti di trasmissione, formato da moduli di trasmissione come la sezione trasmissione principale e la sezione per la selezione della gamma, e lo splitter, che ripartisce le marce della sezione principale.

Situazione al 28 ottobre 2026. Letti in quella data: il testo consolidato del regolamento (UE) 2017/2400 del 1° gennaio 2026; il foglio dati di Volvo Trucks sull’I-Shift Dual Clutch del 20 giugno 2022, le pagine statunitensi di Volvo sull’I-Shift e il comunicato stampa britannico di Volvo del 5 maggio 2022; la brochure Scania sull’Opticruise, edizione 2024.07, la pagina britannica delle specifiche della Serie S e la pagina sul Super powertrain; la pagina ZF sul TraXon; il comunicato stampa di Daimler Truck sul Powerliner del 13 settembre 2026; e le pagine prodotto di Allison Transmission.

Quattro tipi, come li definisce il regolamento

Il regolamento «si applica agli autocarri medi, agli autocarri pesanti e agli autobus pesanti» (articolo 2, paragrafo 1). L’articolo 3, punto 6, definisce il cambio come un dispositivo composto da almeno due ingranaggi mobili che cambiano la coppia e la velocità secondo rapporti definiti. L’allegato VI, che stabilisce le disposizioni per la certificazione delle perdite di coppia dei cambi e dei convertitori di coppia, definisce i tipi al punto 2, e l’appendice 12 dello stesso allegato elenca i valori che un fabbricante può inserire come tipo di cambio nello strumento di simulazione.

Le definizioni dei tre tipi a cambiata automatica descrivono il sistema di controllo quasi con le stesse parole. Per l’AMT il testo recita: «Il cambio di marcia è effettuato da un sistema a controllo elettronico che gestisce la tempistica dell’innesto, l’azionamento della frizione tra il motore e il cambio e il regime e la coppia del motore. Il sistema seleziona e innesta automaticamente la marcia avanti più adeguata, ma può essere disattivato dal conducente tramite l’uso della modalità manuale». Le definizioni del DCT e dell’APT contengono le stesse parole sulla modalità manuale.

Il tipo compare anche nei file prodotti dallo strumento di simulazione. Il file di informazioni per il cliente «deve contenere almeno», tra i suoi dati, il «Tipo di cambio (SMT, AMT, APT, nessuno)» e il «Numero di marce» (allegato IV, parte II, punti 1.2.5 e 1.2.6). Il file dei registri del costruttore indica il tipo di cambio come SMT, AMT, APT-S, APT-P o APT-N (parte I, punto 1.3.4). Una nota alla tabella 1 dell’appendice 12 chiarisce la posizione del cambio a doppia frizione: «Il DCT deve essere dichiarato come tipo di cambio AMT». Questi file e la simulazione che sta loro dietro sono descritti nell’articolo su che cos’è VECTO.

Innesti, sincronizzatori e convertitori di coppia

Le definizioni dei tipi usano i termini dell’allegato per gli innesti. Un innesto a denti è «un innesto in cui la coppia è trasferita tramite il normale trasferimento di forze tra ruote dentate coniugate» e «può essere innestato o disinnestato solo in assenza di carico (p. es. il cambio di marcia di un cambio manuale)» (punto 2, sottopunto 8). Un sincronizzatore è «un tipo di innesto a denti in cui il dispositivo di attrito è usato per pareggiare la velocità delle parti rotanti da innestare» (punto 2, sottopunto 11). Un innesto a frizione «è in grado di trasferire la coppia durante lo slittamento» e può quindi essere usato «in partenza e durante il cambio di marcia (dissipando il trasferimento di potenza durante il cambio di marcia)» (punto 2, sottopunto 10). La frizione di avviamento «adegua la velocità tra il motore e le ruote motrici quando il veicolo viene avviato» ed è solitamente situata tra il motore e il cambio (punto 2, sottopunto 17).

Un convertitore di coppia è «un componente idrodinamico utilizzato alla partenza che si presenta come componente separato della trasmissione o del cambio con un flusso di potenza seriale o parallelo che adatta la velocità tra il motore e le ruote e provvede a moltiplicare la coppia» (articolo 3, punto 7). La sua frizione di bloccaggio è «un innesto a frizione di un convertitore di coppia idrodinamico che può collegare la parte in entrata e quella in uscita eliminando così lo slittamento» (punto 2, sottopunto 16). L’allegato VI distingue tre casi del cambio automatico Powershift. Il tipo S è un APT «con disposizione in serie di un convertitore di coppia e delle parti meccaniche del cambio ad esso collegate»; il tipo P è un APT con disposizione in parallelo, «ad esempio nei ripartitori di potenza» (punto 2, sottopunti 22 e 23); il tipo N è «un APT privo di convertitore di coppia» (punto 2, sottopunto 33). I valori di input per il tipo di cambio si chiamano APT-S, APT-P e APT-N.

Riduttore, splitter e marce lente

Il regolamento dà un nome alle parti che si combinano per dare a un cambio molti rapporti. Una trasmissione composta è «un cambio avente un elevato numero di marce avanti e/o una vasta gamma di rapporti di trasmissione, dotato di più moduli di trasmissione combinati in modo tale da sfruttare la maggior parte dei componenti della trasmissione di potenza in diverse marce avanti» (punto 2, sottopunto 4). Le definizioni collegate del punto 2:

• Sezione trasmissione principale: «in una trasmissione composta, il modulo di trasmissione avente il maggior numero di marce avanti» (punto 2, sottopunto 5).
• Sezione trasmissione per la selezione della gamma (riduttore): il modulo di trasmissione «solitamente collegato in serie con la sezione trasmissione principale». «In genere la sezione trasmissione per la selezione della gamma dispone di due opzioni, gamma alta (veloce) e gamma bassa (lenta)»: le marce avanti più corte dell’intero cambio usano la gamma bassa, quelle più lunghe la gamma alta (punto 2, sottopunto 6).
• Splitter: «un dispositivo che ripartisce i rapporti della sezione trasmissione principale (solitamente) in due varianti, ovvero le marce ridotte e quelle normali, i cui rapporti di trasmissione sono ravvicinati se confrontati alla gamma di rapporti della trasmissione». Uno splitter può essere un modulo di trasmissione separato, un dispositivo aggiuntivo, una parte integrata nella sezione trasmissione principale o una combinazione di queste soluzioni (punto 2, sottopunto 7).
• Marcia lenta (primino): «una marcia avanti a bassa velocità (con un rapporto di riduzione della velocità maggiore rispetto a quello di marce non lente), progettata per un uso sporadico, p. es. durante manovre a bassa velocità o per occasionali partenze in salita» (punto 2, sottopunto 13).

La gamma dei rapporti di trasmissione, che ZF e Scania chiamano spread, è «il rapporto esistente tra la marcia avanti più lunga e quella più corta di un cambio» (punto 2, sottopunto 3). Quando si certificano le perdite del cambio, il richiedente applica uno dei metodi di determinazione «per ciascuna marcia avanti (escluse le marce lente)» (punto 3).

Le descrizioni dei costruttori usano gli stessi elementi costruttivi. La pagina britannica delle specifiche della Serie S di Scania elenca, accanto agli Opticruise G25, G33 e G38, cambi con riduttore (range-change) a 8 e 8+1 marce e cambi con riduttore e splitter (range-splitter) a 12 e 12+2 marce. Descrive l’8+1 come «Based on a 4-speed box, plus a planetary section» (basato su un cambio a 4 marce, più una sezione epicicloidale), con una marcia lenta in più, e il 12+2 come dotato di due marce lente in più, con versioni overdrive; l’Opticruise è indicato come optional per il cambio a 8 marce e come disponibile per tutti i cambi con riduttore e splitter. Per l’Opticruise la stessa pagina afferma che «Instead of a reversing gear, a planetary gear is used for reversing» (al posto di un ingranaggio della retromarcia, per la retromarcia si usa un rotismo epicicloidale), il che dà otto retromarce per velocità fino a 30 km/h. Il foglio dati di Volvo sull’I-Shift Dual Clutch descrive una sezione principale con «two input shafts, three main forward ratios and one reverse ratio» (due alberi primari, tre rapporti principali di marcia avanti e un rapporto di retromarcia), un riduttore sincronizzato di tipo epicicloidale e innesti a denti della sezione principale non sincronizzati.

I costruttori indicano in cifre lo spread o i suoi rapporti estremi. ZF indica per il suo TraXon a 12 marce uno spread di trasmissione di 16,74. Scania indica che i rapporti degli Opticruise G25 e G33 vanno da una marcia lenta con rapporto 20,8 a una marcia overdrive con rapporto 0,777, uno spread che secondo Scania è superiore del 60% a quello del suo precedente cambio GRS905. L’I-Shift with Crawler Gears di Volvo aggiunge una o due marce all’I-Shift for Severe Duty a 12 marce: «The 13-speed version has one low crawler gear with a 17.54 to 1 ratio. The 14-speed version has one low crawler gear with a 19.38 to 1 ratio, and one ultra low crawler gear with a 32.04 to 1 ratio. The overall ratio of the I-Shift with Crawler Gears, 41.08 to 1, is more than double that of the I-Shift.» (La versione a 13 marce ha una marcia lenta bassa con rapporto 17,54:1. La versione a 14 marce ha una marcia lenta bassa con rapporto 19,38:1 e una marcia lenta ultrabassa con rapporto 32,04:1. Il rapporto complessivo dell’I-Shift with Crawler Gears, 41,08:1, è più del doppio di quello dell’I-Shift.) Come il rapporto del cambio e il rapporto al ponte si combinano nella riduzione complessiva alle ruote è spiegato in rapporto al ponte e trasmissione finale.

Cambi manuali automatizzati

Volvo fa risalire il suo I-Shift al 2001, e il suo comunicato britannico del 5 maggio 2022 affermava: «Today all heavy-duty Volvo trucks are built with I-Shift as standard.» (Oggi tutti i camion pesanti Volvo sono costruiti con l’I-Shift di serie.) La pagina di Scania sulla Serie S descrive il «fully automated clutch control» (controllo della frizione completamente automatizzato) dell’Opticruise, e la brochure di Scania afferma che G25, G33 e G38 «are identical in regards to the technical build up but are adapted to different engine torques» (sono identici quanto alla struttura tecnica, ma sono adattati a diverse coppie motore). ZF colloca nel 2014 il lancio globale del TraXon. Come un AMT esegue una cambiata e come le perdite del cambio entrano nel valore di CO2 è spiegato in cambi manuali automatizzati.

Mercedes-Benz Trucks ha presentato il 13 settembre 2026 una nuova generazione di catena cinematica, Powerliner, che sarà introdotta sui suoi camion da aprile 2027. Il comunicato cita cinque cambi: il G 211 e il G 230, progettati come «efficient lightweight solutions for the OM 470 and moderate applications» (soluzioni leggere ed efficienti per l’OM 470 e per impieghi moderati); il G 291 e il G 340 per impieghi medi e pesanti, il cui «broad gear spread» (ampio spread dei rapporti) favorisce l’impiego di rapporti al ponte posteriore più lunghi; e il G 280 «for particularly heavy and specialized applications, especially in combination with a Turbo Retarder Clutch or large engine-driven power take-offs» (per impieghi particolarmente pesanti e specializzati, soprattutto in combinazione con un Turbo Retarder Clutch o con grandi prese di potenza azionate dal motore). Il comunicato non indica il loro tipo né il numero di marce.

Cambi a doppia frizione

Il regolamento definisce il DCT come «un cambio gestito in modo automatico avente due innesti a frizione e diversi rapporti di velocità selezionabili azionando innesti a denti» (punto 2, sottopunto 20), e nella simulazione è dichiarato come tipo di cambio AMT. Il foglio dati di Volvo del 20 giugno 2022 descrive l’I-Shift Dual Clutch come «two gearboxes with two clutches» (due cambi con due frizioni) integrati in un’unica unità: «Since the gearbox has 12 gears, one shaft holds the six odd-numbered gears, while the other holds the six even-numbered gears.» (Poiché il cambio ha 12 marce, un albero porta le sei marce dispari, mentre l’altro porta le sei marce pari.) Le frizioni sono a secco. «Powershifting is possible for every single-step gear change except when changing the range gear (gear 6-7)» (la cambiata sotto carico è possibile a ogni passaggio di una sola marcia, tranne quando si cambia la gamma, tra la 6ª e la 7ª marcia), e il foglio dati aggiunge che in alcuni casi il cambio esegue una cambiata normale, a seconda della strategia del software e di fattori come la massa complessiva della combinazione e la posizione dell’acceleratore. L’azionamento delle frizioni è controllato dal sistema di cambio marcia e «there is no clutch pedal» (non c’è il pedale della frizione).

Automatici con convertitore di coppia

Un APT ottiene i suoi rapporti principalmente tramite innesti a frizione e, nelle parole del regolamento, «Il cambio di marcia viene di norma effettuato senza interruzione della trazione (passaggio della coppia da un innesto a frizione a un altro)» (punto 2, sottopunto 24). Allison Transmission, che elenca serie per camion e per autobus urbani, pullman e scuolabus, descrive così i suoi automatici: «Allison Automatic transmissions incorporate a hydraulic torque converter that connects the engine to the transmission via a planetary gear set.» (I cambi automatici Allison integrano un convertitore di coppia idraulico che collega il motore al cambio tramite un rotismo epicicloidale.) Le sue pagine prodotto affermano che i suoi cambi «are equipped with a torque converter instead of a dry clutch» (sono dotati di un convertitore di coppia al posto di una frizione a secco).

Allison descrive il 9-Speed come una variante potenziata della Serie 2000. La tabella dei modelli nella pagina della Serie 4000 indica sei gamme di marcia avanti e una di retromarcia per i modelli 4000 e 4500, e sette gamme di marcia avanti e due di retromarcia per i modelli 4700, 4800 e 4900 e per il 4970 TerraTran. Per gli autobus urbani e i pullman Allison elenca le Serie 1000 e 2000, il 9-Speed, la Serie 3000 e la Serie 4000, accanto al suo sistema ibrido eGen Flex e ai suoi assi elettrici eGen Power. Le Serie 8000, con sei o sette marce avanti, e 9000, con otto, sono destinate a veicoli da miniera, attrezzature per giacimenti petroliferi e gru.

Retarder e presa di potenza

Il regolamento definisce due dispositivi che i costruttori indicano come optional dei loro cambi. Un retarder è «un dispositivo ausiliario di frenatura nel gruppo propulsore di un veicolo che serve a generare frenature prolungate» (punto 2, sottopunto 21); una presa di potenza (PTO) è un «dispositivo applicato al cambio o al motore al quale può essere collegato un dispositivo ausiliario, p. es. una pompa idraulica» (punto 2, sottopunto 14). Il foglio dati di Volvo afferma: «A power take-off, compact retarder and emergency power steering pump can be fitted to the transmission.» (Sul cambio si possono montare una presa di potenza, un retarder compatto e una pompa di emergenza del servosterzo.) Scania indica il suo retarder e una scelta di prese di potenza come optional dei suoi cambi con riduttore e con riduttore e splitter, e la Serie 6000 di Allison ha una «optional retarder capability» (predisposizione per un retarder opzionale) ed è predisposta per una presa di potenza. I tipi di retarder e le loro coppie frenanti sono trattati in retarder e freno motore.

Cambi nelle catene cinematiche ibride ed elettriche

Tra i valori del tipo di cambio dell’appendice 12 c’è anche «IHPC Type 1», un componente del gruppo propulsore del veicolo ibrido elettrico integrato di tipo 1, che l’allegato X ter definisce come «sistema formato da più sistemi di macchina elettrica e la funzionalità di un cambio a più velocità, caratterizzato dalla presenza di un alloggiamento condiviso per tutti i componenti», con un solo albero di entrata e un solo albero di uscita. Un componente del gruppo propulsore elettrico integrato, o IEPC, è nello stesso allegato un «sistema formato da un sistema di macchina elettrica e la funzionalità di un cambio a una o a più velocità, o di un differenziale, o di entrambi», e non ha alberi di entrata per immettere coppia di propulsione nel sistema. Il file di informazioni per il cliente ammette «nessuno» come tipo di cambio. I cambi e gli assi elettrici dei camion elettrici attuali sono descritti in camion elettrici, e le soluzioni di propulsione, una accanto all’altra, nell’articolo sulle catene cinematiche dei veicoli pesanti.