W ciężkim pojeździe użytkowym zasadniczo używa się standardowego napędu. Oznacza to, że silnik Diesla i skrzynia biegów są umieszczone z przodu w ramie drabinowej pojazdu użytkowego. Natomiast oś napędowa lub dwie osie napędowe stanowią napęd na koła tylne. Pochodząca z momentu obrotowego, wytwarzanego przez doładowany silnik wysokoprężny, siła napędowa przekazywana jest przez sprzęgło do skrzyni biegów. Wał przegubowy, wyposażony w połączenie wielowypustowe, przekazuje moment napędowy do przekładni głównej, która dalej przenosi go na lewe i prawe koło pojazdu.

Skrzynia biegów

Skrzynie biegów w nowoczesnych koncepcjach napędów stosowanych w pojazdach użytkowych są zaprojektowane dla wejściowych momentów obrotowych sięgających 3000 Nm i więcej. Z powodu wąskich zakresów prędkości obrotowych w wysokopojemnościowych silnikach Diesla w pojazdach użytkowych skrzynia biegów musi posiadać znacznie więcej przełożeń niż skrzynia w samochodzie osobowym. Ich liczba sięga 16 precyzyjnie dopasowanych pojedynczych biegów, umożliwiających wysoce ekonomiczną jazdę. Działanie skrzyni biegów poznamy na przykładzie dwunastobiegowej skrzyni grupowej. Skrzynia taka  składa się z grupy redukcyjnej, przekładni głównej z trzema biegami i z grupy zakresowej. Grupa redukcyjna   składa się z dwóch par kół zębatych nazywanych stała 1 i stała 2. Można przy tym wyróżnić stałą powolną i stałą szybką. Trójbiegowa przekładnia główna ma konstrukcję zwykłej skrzyni biegów. Dołączona do niej grupa zakresowa z konstrukcją planetarną umożliwia dwa przełożenia skrzyni biegów. Szeregowy układ i celowe dopasowanie grupy redukcyjnej, trójstopniowej przekładni głównej i grupy zakresowej umożliwiają precyzyjne zmiany momentu obrotowego oraz drobne stopniowanie prędkości obrotowej podczas jazdy. Inteligentne współgranie nowoczesnych technologii silników Diesla z bardzo dobrze stopniowanymi i elektrycznie sterowanymi skrzyniami biegów umożliwia niskie właściwe zużycie paliwa, a tym samym niewielkie zanieczyszczenie środowiska spalinami.

Mechanika skrzyni biegów

Grupa redukcyjna dwunastobiegowej skrzyni biegów umożliwia podział poszczególnych biegów. Oznacza to, że każdy wrzucony bieg może zostać podzielony na szybki i powolny stopień jazdy. Pozostałe sześć biegów wybiera się przez dwukrotne przełączenie trzech biegów w przekładni głównej. W pierwszych trzech biegach dołączany jest zespół kół planetarnych grupy zakresowej. Oznacza to, że dane przełożenie w przekładni głównej jest redukowane jeszcze raz przełożeniem zestawu kół planetarnych. W biegach cztery do sześć, zestaw kół planetarnych zostaje zablokowany (przełożenie 1:1).

Skrzynia biegów dla ciężkich pojazdów użytkowych składa się z czterech różnych wałków:

1. wałek napędu,
2. wałek główny,
3. wałek pośredniczący,
4. koło biegu wstecznego.

Wałek napędowy z zębami klinowymi połączony jest siłowo z tarczą zabierakową sprzęgła. Na zamontowanym pośrodku wałku głównym zamocowano poszczególne koła biegowe. W bocznej obudowie skrzyni biegów wbudowano oba wałki pośredniczące. Koło zębate biegu wstecznego jest częścią wałka głównego. Wszystkie koła zębate na wałku głównym, wałku pośredniczącym i wałku biegu wstecznego są stale połączone i obracają się w trakcie jazdy. Umieszczony w łożysku igłowym wałek główny otrzymuje konieczne ciśnienie oleju z dobudowanej pompy olejowej na końcu wałka pośredniczącego. Począwszy od obracających się w kąpieli olejowej wałków pośredniczących i wałka głównego, pozostałe wałki łożyska otrzymują rozbijany w aerozol olej, który zapewnia smarowanie. Moment obrotowy silnika Diesla przenoszony jest ze sprzęgła na wałek napędowy, stamtąd przez włączone koło zębate na oba wałki pośredniczące. Wałki pośredniczące posiadają kilka różnej wielkości, nieruchomo zamocowanych kół zębatych. Są one w stałym kontakcie ze swobodnie obracającymi się kołami zębatymi wałka głównego. Kiedy wrzucany jest bieg, dane koło zębate na wałku głównym jest łączone siłowo z tuleją przesuwną w kształcie pierścienia. Wbudowany hamulec przekładniowy na wałku pośredniczącym opóźnia podczas zmiany biegu ciężkie pojedyncze wałki i umożliwia w ten sposób krótsze czasy przełożeń.

Pneumatyczne zasilanie sprężonym powietrzem

Cztery siłowniki pneumatyczno-elektryczne do zmiany biegów:

1. siłownik wybierający przekładni głównej,
2. siłownik przełączający grupy zakresowej,
3. siłownik przełączający przekładni głównej,
4. siłownik przełączający grupy redukcyjnej.

Aby cztery siłowniki przełączające mogły wykonywać przełożenia, konieczne jest regulowane zasilanie sprężonym powietrzem. Zasilanie skrzyni biegów sprężonym powietrzem zaczyna się od obwodu 24 (czwarte wyjście energii) wieloobwodowego zaworu zabezpieczającego przez zawór zwrotny i 7-barowy ogranicznik ciśnienia. W ten sposób cztery pneumatyczne siłowniki przełączające zaopatrywane są w regulowane ciśnienie umożliwiające ich funkcjonowanie. Wbudowany w poprzek wałka głównego siłownik wybierający przekładni głównej  wybiera odpowiednią ścieżkę zmiany biegu 2/biegu wstecznego, 1/3 oraz luzu. Wbudowany osiowo względem wałka głównego przekładni siłownik włączający przekładni głównej wykonuje zasadniczą zmianę biegu przez odpowiednie widełki zmiany biegów. Obie stałe K1 i K2 włączają dzielącą bieg grupę redukcyjną umieszczoną w przedniej obudowie przekładni. Przy tym K1 lub K2 bierze udział w przenoszeniu momentu obrotowego. Zestaw kół planetarnych grupy zakresowej jest zamontowany w tylnej obudowie skrzyni biegów i uruchamiany osiowym przesunięciem siłownika przełączającego. Zestaw kół planetarnych obsługuje przy tym prędkość obrotową włączonego wcześniej wałka głównego (np. 4,2:1), przez co biegi od 1 do 3 są jeszcze raz dzielone. Jeżeli kierowca wybierze biegi 4 do 6, siłownik przełączający grupy zakresowej uruchamia widełki zmiany biegów zestawu kół planetarnych. Skutkuje to celowym zablokowaniem koła o uzębieniu wewnętrznym za pomocą jarzma przekładni planetarnej. Przekładnia ta nie może wówczas zmniejszyć prędkości obrotowej wałka głównego (bezpośrednie przełożenie 1:1). Układ czterech siłowników pozwala na precyzyjną zmianę w sumie sześciu biegów. Dzięki grupie redukcyjnej poszczególne biegi można jeszcze raz podzielić, co daje w sumie dwanaście biegów. Wysokopojemnościowy silnik Diesla może w ten sposób stale pracować w ekonomicznym zakresie prędkości obrotowej.

Elektryczne/elektroniczne sterowanie przekładnią

Elektryczne sterowanie skrzyni biegów (16-biegowej) zamontowano w kompaktowej obudowie. Regulowane zasilanie jednostki sterującej sprężonym powietrzem następuje przez wejście zasilające do skrzyni biegów. Po włączeniu zapłonu sterownik skrzyni biegów steruje wtykiem 23 zaworu elektromagnetycznego Y10 w taki sposób, że zawory elektromagnetyczne Y1 do Y9 są zasilane ciśnieniem rezerwowym. Przy tym należy zauważyć, że wszystkie zawory elektromagnetyczne z potencjałem dodatnim są sterowane sterownikiem elektrycznym. Wtyk 12, jako centralny punkt masy (zacisk 31), stanowi więc potencjał ujemny dla wszystkich zaworów elektromagnetycznych.

Następujące zawory elektromagnetyczne odpowiadają za pneumatyczne przełączanie poszczególnych siłowników pneumatycznych:

• Y2 i Y3 dla grupy redukcyjnej,
• Y4 i Y5 dla ścieżki zmiany biegów,
• Y6 i Y7 dla biegów,
• Y8 i Y9 dla grupy zakresowej (zestawu kół planetarnych).

Zawór elektromagnetyczny Y1 uruchamia hamulec przekładniowy na końcu ciężkich wałków pośredniczących. Powoduje to celowe wyhamowanie wałka pośredniczącego, a przez to skrócenie czasów zmiany poszczególnych biegów.

Następujące czujniki monitorują poszczególne siłowniki i siłowniki przełączające:

• B2 monitoruje prędkość obrotową wałka wejściowego skrzyni biegów,
• B4 monitoruje wybrane biegi 1, 2, 3, 4 i luz,
• B5 monitoruje ścieżki zmiany biegów 1, 2, 3, 4 i biegu wstecznego,
• B6 monitoruje oba położenia grupy zakresowej,
• B7 monitoruje oba położenia grupy redukcyjnej ze stałymi K1 i K2.

Uporządkowane dopasowanie elektrycznie sterowanych zaworów elektromagnetycznych (elementów wykonawczych) do bardzo czułych czujników oraz połączenie mechaniki przekładni z pneumatyką w nowoczesnych pojazdach użytkowych zapewniają szybką i komfortową zmianę biegów.

Aby cztery siłowniki przełączające mogły wykonywać przełożenia, konieczne jest regulowane zasilanie sprężonym powietrzem. Zasilanie skrzyni biegów sprężonym powietrzem zaczyna się od obwodu 24 (czwarte wyjście energii) wieloobwodowego zaworu zabezpieczającego przez zawór zwrotny i 7-barowy ogranicznik ciśnienia. W ten sposób cztery pneumatyczne siłowniki przełączające zaopatrywane są w regulowane ciśnienie umożliwiające ich funkcjonowanie. Wbudowany w poprzek wałka głównego siłownik wybierający przekładni głównej wybiera odpowiednią ścieżkę zmiany biegu 2/biegu wstecznego, 1/3 oraz luzu. Wbudowany osiowo względem wałka głównego przekładni siłownik włączający przekładni głównej wykonuje zasadniczą zmianę biegu przez odpowiednie widełki zmiany biegów. Obie stałe K1 i K2 włączają dzielącą bieg grupę redukcyjną umieszczoną w przedniej obudowie przekładni. Przy tym K1 lub K2 bierze udział w przenoszeniu momentu obrotowego. Zestaw kół planetarnych grupy zakresowej jest zamontowany w tylnej obudowie skrzyni biegów i uruchamiany osiowym przesunięciem siłownika przełączającego. Zestaw kół planetarnych obsługuje przy tym prędkość obrotową włączonego wcześniej wałka głównego (np. 4,2:1), przez co biegi od 1 do 3 są jeszcze raz dzielone. Jeżeli kierowca wybierze biegi 4 do 6, siłownik przełączający grupy zakresowej uruchamia widełki zmiany biegów zestawu kół planetarnych. Skutkuje to celowym zablokowaniem koła o uzębieniu wewnętrznym za pomocą jarzma przekładni planetarnej. Przekładnia ta nie może wówczas zmniejszyć prędkości obrotowej wałka głównego (bezpośrednie przełożenie 1:1). Układ czterech siłowników pozwala na precyzyjną zmianę w sumie sześciu biegów. Dzięki grupie redukcyjnej poszczególne biegi można jeszcze raz podzielić, co daje w sumie dwanaście biegów. Wysokopojemnościowy silnik Diesla może w ten sposób stale pracować w ekonomicznym zakresie prędkości obrotowej.

Elektryczne/elektroniczne sterowanie przekładnią

Elektryczne sterowanie skrzyni biegów (16-biegowej) zamontowano w kompaktowej obudowie. Regulowane zasilanie jednostki sterującej sprężonym powietrzem następuje przez wejście zasilające do skrzyni biegów. Po włączeniu zapłonu sterownik skrzyni biegów steruje wtykiem 23 zaworu elektromagnetycznego Y10 w taki sposób, że zawory elektromagnetyczne Y1 do Y9 są zasilane ciśnieniem rezerwowym. Przy tym należy zauważyć, że wszystkie zawory elektromagnetyczne z potencjałem dodatnim są sterowane sterownikiem elektrycznym. Wtyk 12, jako centralny punkt masy (zacisk 31), stanowi więc potencjał ujemny dla wszystkich zaworów elektromagnetycznych.

Następujące zawory elektromagnetyczne odpowiadają za pneumatyczne przełączanie poszczególnych siłowników pneumatycznych:

• Y2 i Y3 dla grupy redukcyjnej,
• Y4 i Y5 dla ścieżki zmiany biegów,
• Y6 i Y7 dla biegów,
• Y8 i Y9 dla grupy zakresowej (zestawu kół planetarnych).

Zawór elektromagnetyczny Y1 uruchamia hamulec przekładniowy na końcu ciężkich wałków pośredniczących. Powoduje to celowe wyhamowanie wałka pośredniczącego, a przez to skrócenie czasów zmiany poszczególnych biegów.

Następujące czujniki monitorują poszczególne siłowniki i siłowniki przełączające:

• B2 monitoruje prędkość obrotową wałka wejściowego skrzyni biegów,
• B4 monitoruje wybrane biegi 1, 2, 3, 4 i luz,
• B5 monitoruje ścieżki zmiany biegów 1, 2, 3, 4 i biegu wstecznego,
• B6 monitoruje oba położenia grupy zakresowej,
• B7 monitoruje oba położenia grupy redukcyjnej ze stałymi K1 i K2.

Uporządkowane dopasowanie elektrycznie sterowanych zaworów elektromagnetycznych (elementów wykonawczych) do bardzo czułych czujników oraz połączenie mechaniki przekładni z pneumatyką w nowoczesnych pojazdach użytkowych zapewniają szybką i komfortową zmianę biegów.