Типы коробок передач грузовиков: механическая, автоматизированная, с двойным сцеплением и автоматическая

Право ЕС определяет четыре типа коробок передач грузовиков и автобусов в приложении VI к Регламенту Комиссии (ЕС) 2017/2400 — регламенту, по которому определяются выбросы CO2 новых средних и тяжёлых грузовиков и тяжёлых автобусов. Синхронизированной механической коробкой передач (SMT) управляет водитель, который обычно меняет передачу, пока сцепление, как правило сцепление для трогания с места, отсоединяет коробку от двигателя. Автоматизированная механическая коробка передач (AMT) включает передачи зубчатыми муфтами, синхронизированными или нет, но каждое переключение выполняет электронная система управления во время временного отсоединения от двигателя. Коробка передач с двойным сцеплением (DCT) имеет два фрикционных сцепления и в моделировании CO2 декларируется как AMT. Автоматическая коробка передач с переключением под нагрузкой (APT) меняет передачи в основном с помощью более чем двух фрикционных сцеплений, обычно без разрыва тяги; Регламент различает случаи с гидротрансформатором, включённым последовательно, параллельно, и без него. Регламент определяет также составную коробку передач — коробку с большим числом передач переднего хода и/или большим диапазоном передаточных чисел, собранную из секций, таких как основная коробка и диапазонная группа, — и делитель, который делит передачи основной коробки.

Состояние на 28 октября 2026 года. В этот день прочитаны: консолидированный текст Регламента (ЕС) 2017/2400 от 1 января 2026 года; информационный лист Volvo Trucks об I-Shift Dual Clutch от 20 июня 2022 года, американские страницы Volvo об I-Shift и британский пресс-релиз Volvo от 5 мая 2022 года; брошюра Scania об Opticruise, издание 2024.07, британская страница Scania со спецификациями S-series и её страница о силовой установке Super; страница ZF о TraXon; пресс-релиз Daimler Truck о Powerliner от 13 сентября 2026 года; страницы продукции Allison Transmission.

Четыре типа по определениям Регламента

Регламент «shall apply to medium lorries, heavy lorries and heavy buses» (применяется к средним грузовикам, тяжёлым грузовикам и тяжёлым автобусам; статья 2(1)). Статья 3(6) определяет коробку передач как устройство, состоящее как минимум из двух переключаемых передач, которое изменяет крутящий момент и частоту вращения с заданными передаточными числами. Приложение VI, которое устанавливает порядок сертификации потерь крутящего момента в коробках передач и гидротрансформаторах, определяет типы в своём пункте 2, а дополнение 12 к этому приложению перечисляет значения, которые производитель может вводить в инструмент моделирования как тип коробки передач.

Определения трёх самопереключающихся типов описывают систему управления почти одними и теми же словами. Для AMT текст гласит: «The ratio shifts are performed by an electronically controlled system managing the timing of the shift, the operation of the clutch between engine and gearbox and the speed and torque of the engine. The system selects and engages the most suitable forward gear automatically, but can be overridden by the driver using a manual mode.» (Переключения передач выполняет электронная система управления, которая управляет моментом переключения, работой сцепления между двигателем и коробкой передач, а также частотой вращения и крутящим моментом двигателя. Система автоматически выбирает и включает наиболее подходящую передачу переднего хода, но водитель может переопределить её, используя ручной режим.) Определения DCT и APT содержат те же слова о ручном режиме.

Тип фигурирует и в файлах, которые создаёт инструмент моделирования. Файл информации для клиента «shall at least contain» (должен как минимум содержать) среди своих данных «Transmission type (SMT, AMT, APT, none)» (тип коробки передач: SMT, AMT, APT, нет) и «No. of gears» (число передач; приложение IV, часть II, пункты 1.2.5 и 1.2.6). Файл записей производителя указывает тип коробки как SMT, AMT, APT-S, APT-P или APT-N (часть I, пункт 1.3.4). Сноска к таблице 1 дополнения 12 решает вопрос о двойном сцеплении: «DCT shall be declared as transmission type AMT.» (DCT декларируется как тип коробки передач AMT.) Эти файлы и стоящее за ними моделирование описаны в статье Что такое VECTO.

Сцепления, синхронизаторы и гидротрансформаторы

Определения типов используют термины приложения, относящиеся к сцеплениям. Зубчатая муфта — это «a clutch where torque is transferred mainly by normal forces between mating teeth» (муфта, в которой крутящий момент передаётся в основном нормальными силами между зацепляющимися зубьями); она либо включена, либо выключена, и «It is operated in load-free conditions, only (e.g., at gear shifts in a manual transmission)» (она работает только без нагрузки, например при переключении передач в механической коробке; пункт 2(8)). Синхронизатор — это «a type of tooth clutch where a friction device is used to equalise the speeds of the rotating parts to be engaged» (вид зубчатой муфты, в которой фрикционное устройство выравнивает частоты вращения соединяемых деталей; пункт 2(11)). Фрикционное сцепление «can transmit torque while slipping» (может передавать крутящий момент при пробуксовке), поэтому может работать «at start-offs and at powershifts (retained power transfer during a gear shift)» (при трогании с места и при переключениях под нагрузкой, когда передача мощности во время переключения сохраняется; пункт 2(10)). Сцепление для трогания с места «adapts speed between engine and driving wheels when the vehicle starts off» (согласует частоты вращения двигателя и ведущих колёс при трогании транспортного средства с места) и обычно расположено между двигателем и коробкой передач (пункт 2(17)).

Гидротрансформатор — это «a hydrodynamic start-up component either as a separate component of the driveline or transmission with serial or parallel power flow that adapts speed between engine and wheel and provides torque multiplication» (гидродинамический пусковой компонент — отдельный компонент трансмиссии либо коробки передач с последовательным или параллельным потоком мощности, который согласует частоты вращения двигателя и колеса и увеличивает крутящий момент; статья 3(7)). Его муфта блокировки — это «a friction clutch in a hydrodynamic torque converter; it can connect the input and output sides, thereby eliminating the slip» (фрикционное сцепление в гидродинамическом трансформаторе крутящего момента, которое может соединить входную и выходную стороны, устраняя проскальзывание; пункт 2(16)). Приложение VI различает три случая автоматической коробки передач с переключением под нагрузкой. Случай S — это APT «with serial arrangement of a torque converter and the connected mechanical parts of the transmission» (с последовательным расположением гидротрансформатора и связанных с ним механических частей коробки передач); случай P — APT с параллельным расположением, «e.g. in power split installations» (например, в системах с разделением мощности; пункты 2(22) и 2(23)); случай N — «an APT without a torque converter» (APT без гидротрансформатора; пункт 2(33)). Входные значения для типа коробки передач называются APT-S, APT-P и APT-N.

Диапазонная группа, делитель и ползучие передачи

Регламент называет части, сочетание которых даёт коробке передач много передаточных чисел. Составная коробка передач — это «a transmission, with a large number of forward gears and/or large ratio coverage, composed of sub-transmissions, which are combined to use most power-transferring parts in several forward gears» (коробка передач с большим числом передач переднего хода и/или большим диапазоном передаточных чисел, составленная из секций, которые сочетаются так, чтобы большинство передающих мощность деталей использовалось на нескольких передачах переднего хода; пункт 2(4)). Связанные с ней определения пункта 2:

• Основная коробка (main section): «the sub-transmission that has the largest number of forward gears in a compound transmission» (секция составной коробки с наибольшим числом передач переднего хода; пункт 2(5)).
• Диапазонная группа (range section): секция, «normally in series connection with the main section» (обычно соединённая последовательно с основной коробкой). Она «usually has two shiftable forward gears» (как правило, имеет две переключаемые передачи переднего хода): низшие передачи переднего хода всей коробки используют низшую передачу диапазонной группы, высшие — высшую (пункт 2(6)).
• Делитель (splitter): «a design that splits the main section gears in two (usually) variants, low- and high split gears, whose gear ratios are close compared to the ratio coverage of the transmission» (конструкция, которая делит передачи основной коробки на два, как правило, варианта — пониженные и повышенные полупередачи, передаточные числа которых близки по сравнению с диапазоном передаточных чисел коробки). Он может быть отдельной секцией, навесным устройством, частью основной коробки или их сочетанием (пункт 2(7)).
• Ползучая передача (crawler gear): «a low forward gear (with speed reduction ratio that is larger than for the non-crawler gears) that is designed to be used infrequently, e.g., at low-speed manoeuvres or occasional up-hill start-offs» (низшая передача переднего хода с большим понижающим передаточным числом, чем у остальных передач, рассчитанная на редкое использование, например при манёврах на малой скорости или при эпизодическом трогании на подъём; пункт 2(13)).

Диапазон передаточных чисел, который ZF и Scania называют spread, — это «the ratio of the largest to the smallest forward gear ratios in a transmission» (отношение наибольшего передаточного числа переднего хода коробки к наименьшему; пункт 2(3)). При сертификации потерь в коробке передач заявитель применяет один из методов определения к «each single forward gear (crawler gears excluded)» (каждой отдельной передаче переднего хода, кроме ползучих; пункт 3).

Собственные описания производителей используют те же элементы. Британская страница Scania со спецификациями S-series перечисляет, помимо Opticruise G25, G33 и G38, коробки с диапазонной группой (range-change) на 8 и 8+1 передач и коробки с диапазонной группой и делителем (range-splitter) на 12 и 12+2 передачи. Коробку 8+1 она описывает как «Based on a 4-speed box, plus a planetary section» (на основе 4-ступенчатой коробки плюс планетарная секция) с дополнительной ползучей передачей, а коробку 12+2 — как имеющую две дополнительные ползучие передачи, с версиями с повышающей передачей; Opticruise названа опцией для 8-ступенчатой коробки и доступной для всех коробок с диапазонной группой и делителем. Об Opticruise та же страница сообщает: «Instead of a reversing gear, a planetary gear is used for reversing» (вместо шестерни заднего хода для движения задним ходом используется планетарная передача), что даёт восемь передач заднего хода для скоростей до 30 км/ч. Информационный лист Volvo об I-Shift Dual Clutch описывает основную коробку с «two input shafts, three main forward ratios and one reverse ratio» (двумя первичными валами, тремя основными передаточными числами переднего хода и одним заднего хода), синхронизированную диапазонную группу планетарного типа и несинхронизированные кулачковые муфты основной коробки.

Производители приводят диапазон или его крайние передаточные числа в цифрах. ZF указывает для своей 12-ступенчатой TraXon диапазон передаточных чисел коробки 16,74. Scania указывает, что передаточные числа Opticruise G25 и G33 идут от ползучей передачи 20,8 до повышающей 0,777, а этот диапазон, по её данным, на 60 процентов шире, чем у прежней коробки GRS905. Volvo I-Shift with Crawler Gears добавляет одну или две передачи к 12-ступенчатой I-Shift for Severe Duty: «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.» (У 13-ступенчатой версии одна низкая ползучая передача с передаточным числом 17,54 к 1. У 14-ступенчатой версии одна низкая ползучая передача с передаточным числом 19,38 к 1 и одна сверхнизкая ползучая передача с передаточным числом 32,04 к 1. Общее передаточное отношение I-Shift with Crawler Gears, 41,08 к 1, более чем вдвое больше, чем у I-Shift.) Как передаточные числа коробки и моста складываются в общее передаточное отношение на колёсах, изложено в статье передаточные числа мостов и главная передача.

Автоматизированные механические коробки передач

Volvo ведёт историю I-Shift с 2001 года, а её британский пресс-релиз от 5 мая 2022 года гласил: «Today all heavy-duty Volvo trucks are built with I-Shift as standard.» (Сегодня все тяжёлые грузовики Volvo выпускаются с I-Shift в стандартной комплектации.) Страница Scania о S-series описывает «fully automated clutch control» (полностью автоматизированное управление сцеплением) Opticruise, а её брошюра сообщает, что G25, G33 и G38 «are identical in regards to the technical build up but are adapted to different engine torques» (идентичны по техническому устройству, но адаптированы к разным крутящим моментам двигателей). ZF относит мировой запуск TraXon к 2014 году. Как AMT выполняет переключение и как потери в коробке входят в показатель CO2, рассказано в статье роботизированные коробки передач.

Mercedes-Benz Trucks представила 13 сентября 2026 года новое поколение трансмиссии Powerliner, которое будет внедряться в её грузовиках с апреля 2027 года. Пресс-релиз называет пять коробок передач: G 211 и G 230, задуманные как «efficient lightweight solutions for the OM 470 and moderate applications» (эффективные облегчённые решения для OM 470 и умеренных условий эксплуатации); G 291 и G 340 для средних и тяжёлых условий эксплуатации, чей «broad gear spread» (широкий диапазон передаточных чисел) позволяет работать с более длинными передаточными числами заднего моста; и G 280 «for particularly heavy and specialized applications, especially in combination with a Turbo Retarder Clutch or large engine-driven power take-offs» (для особо тяжёлых и специализированных применений, особенно в сочетании с Turbo Retarder Clutch или мощными коробками отбора мощности с приводом от двигателя). Пресс-релиз не указывает ни их тип, ни число передач.

Коробки передач с двойным сцеплением

Регламент определяет DCT как «an automatically shifting transmission with two friction clutches and several selectable speed ratios that are obtained by the use of tooth clutches» (автоматически переключаемую коробку передач с двумя фрикционными сцеплениями и несколькими выбираемыми передаточными числами, получаемыми с помощью зубчатых муфт; пункт 2(20)), а в моделировании она декларируется как тип коробки передач AMT. Информационный лист Volvo от 20 июня 2022 года описывает I-Shift Dual Clutch как «two gearboxes with two clutches» (две коробки передач с двумя сцеплениями), объединённые в один агрегат: «Since the gearbox has 12 gears, one shaft holds the six odd-numbered gears, while the other holds the six even-numbered gears.» (Поскольку у коробки 12 передач, на одном валу находятся шесть нечётных передач, а на другом — шесть чётных.) Сцепления сухого типа. «Powershifting is possible for every single-step gear change except when changing the range gear (gear 6-7)» (переключение под нагрузкой возможно при каждой смене передачи на одну ступень, кроме переключения диапазонной группы между 6-й и 7-й передачами), а информационный лист добавляет, что в некоторых случаях коробка выполняет обычное переключение — в зависимости от стратегии программного обеспечения и таких факторов, как полная масса автопоезда и положение педали акселератора. Работой сцеплений управляет система переключения передач, и «there is no clutch pedal» (педали сцепления нет).

Гидромеханические автоматические коробки передач

APT получает передаточные числа в основном с помощью фрикционных сцеплений, и, по словам Регламента, «Shifts are normally performed without traction interruption (friction clutch to friction clutch)» (переключения обычно выполняются без разрыва тяги, от фрикционного сцепления к фрикционному сцеплению; пункт 2(24)). Allison Transmission, которая предлагает серии для грузовиков, а также для городских, туристических и школьных автобусов, описывает свои автоматические коробки так: «Allison Automatic transmissions incorporate a hydraulic torque converter that connects the engine to the transmission via a planetary gear set.» (Автоматические коробки передач Allison оснащены гидравлическим преобразователем крутящего момента, который соединяет двигатель с коробкой передач через планетарный ряд.) На её страницах продукции сказано, что её коробки «are equipped with a torque converter instead of a dry clutch» (оснащены гидротрансформатором вместо сухого сцепления).

Allison описывает 9-Speed как форсированный вариант 2000 Series. Таблица моделей на странице 4000 Series даёт шесть диапазонов переднего хода и один заднего для 4000 и 4500 и семь диапазонов переднего хода и два заднего для 4700, 4800 и 4900, а также для 4970 TerraTran. Для городских и туристических автобусов Allison перечисляет 1000 и 2000 Series, 9-Speed, 3000 Series и 4000 Series, наряду со своей гибридной системой eGen Flex и электрическими мостами eGen Power. Её 8000 Series с шестью или семью передачами переднего хода и 9000 Series с восемью предназначены для горнодобывающей техники, нефтепромыслового оборудования и кранов.

Ретардер и отбор мощности

Регламент определяет два устройства, которые производители предлагают как опции к своим коробкам передач. Ретардер — это «an auxiliary braking device in a vehicle powertrain; aimed for permanent braking» (вспомогательное тормозное устройство в силовой установке транспортного средства, предназначенное для длительного торможения; пункт 2(21)); коробка отбора мощности — это «a device on a transmission or an engine to which an auxiliary driven device, e.g., a hydraulic pump, can be connected» (устройство на коробке передач или двигателе, к которому можно подключить вспомогательный приводной агрегат, например гидравлический насос; пункт 2(14)). Информационный лист Volvo сообщает: «A power take-off, compact retarder and emergency power steering pump can be fitted to the transmission.» (На коробку передач можно установить коробку отбора мощности, компактный ретардер и аварийный насос гидроусилителя руля.) Scania предлагает свой ретардер и набор коробок отбора мощности как опции к коробкам с диапазонной группой и к коробкам с диапазонной группой и делителем, а у Allison 6000 Series есть «optional retarder capability» (возможность установки ретардера как опции) и предусмотрена коробка отбора мощности. Типы ретардеров и их тормозные моменты рассмотрены в статье ретардер и моторный тормоз.

Коробки передач в гибридных и электрических трансмиссиях

Значения типа коробки передач в дополнении 12 включают также «IHPC Type 1» — интегрированный компонент силовой установки гибридного электрического транспортного средства, который приложение Xb определяет как «a combined system of multiple electric machine systems together with the functionality of a multi-speed gearbox characterised by a shared housing of all components» (комбинированную систему из нескольких систем электрических машин вместе с функциями многоступенчатой коробки передач, отличающуюся общим корпусом всех компонентов), с одним входным и одним выходным валом. Интегрированный электрический компонент силовой установки, или IEPC, в том же приложении — это «a combined system of an electric machine system together with the functionality of either a single- or multi-speed gearbox or a differential or both» (комбинированная система из системы электрической машины вместе с функциями одно- или многоступенчатой коробки передач, либо дифференциала, либо того и другого), и у него нет входного вала для подачи тягового крутящего момента. Файл информации для клиента допускает «none» (нет) в качестве типа коробки передач. Коробки передач и электрические мосты современных электрогрузовиков описаны в статье электрогрузовики и седельные тягачи, а варианты силовых установок рядом друг с другом — в статье силовые установки грузовиков и автобусов.