Er zijn auto’s waarin je wel zelf moet schakelen en auto’s waarin je niet zelf moet schakelen. Simpel zat. Toch is het iets complexer dan dat. Er zijn namelijk verschillende soorten automaten, die heel verschillend werken. Om het nog ingewikkelder te maken: iedere fabrikant heeft weer zijn eigen benaming voor een bepaald soort automaat.
Een automatische versnellingsbak, vaak kortweg ‘automaat’ genoemd, is een type transmissie dat zelf tussen de versnellingen schakelt, afhankelijk van de rijomstandigheden. Dit systeem zorgt ervoor dat je dus niet meer zelf hoeft te schakelen en te koppelen. Als bestuurder hoef je dus minder handelingen te verrichten en kan je je beter richten op de overige rijtaken.
De exacte werking van een automatische transmissie is uiteraard een technisch verhaal. In dit artikel proberen we de werking op een eenvoudige manier duidelijk te maken.
Een automatische transmissie verzorgt zonder extra handelingen van de bestuurder de overbrenging van de aandrijfkracht van de motor op de wielen. De manier waarop dit gebeurt kan verschillen.
Hieronder een overzicht van de meest voorkomende soorten automatische transmissies:
Lees ook: Bekijk de volledige analyse van de Opel Grandland automaat.
- Traditionele automatische transmissie (AT)
- Continu variabele transmissie (CVT)
- Dubbele koppelingstransmissie (DCT)
De meest voorkomende categorie automaat is een automaat met koppelomvormer. Dit type wordt al langer gebruikt en is dus ook in oudere auto’s te vinden. In plaats van een koppeling is er een koppelomvormer. In een koppelomvormer wordt de kracht van de motor met schoepenraderen en olie overgebracht naar de wielen. Dankzij deze koppelomvormer verloopt het schakelen enorm soepel. Een nadeel is dat de motor wel luidruchtig kan zijn.
De naam zegt het al: een gerobotiseerde handbak werkt in principe hetzelfde als een handbak. Alleen dan gebeurt het koppelen en schakelen dus automatisch. Daarom wordt er gesproken van een semi-automaat. Het nadeel is dat het schakelen minder vloeiend gebeurt dan bij een automaat met koppelomvormer. Vooral in het begin hadden gerobotiseerde handbakken hier last van.
Een automaat met dubbel koppeling is in principe ook een gerobotiseerde handbak, maar dan met twee koppelingen. De even en de oneven versnellingen zijn van elkaar gescheiden, elk met een eigen koppeling. Hiermee kan er naadloos van de ene naar de andere versnelling geschakeld worden. Hoewel een automaat met dubbele koppeling razendsnel is, gaat het schakelen toch niet zo vloeiend als bij een automaat met koppelomvormer.
Dan is er nog een vierde type automaat: de Continu Variabele Transmissie, oftewel CVT. Deze techniek heeft een Nederlandse tintje, want dit type automaat werd voor het eerst toegepast door DAF. Het mooie van een CVT is dat het systeem traploos werkt en er dus helemaal niet geschakeld hoeft te worden. Een Continu Variabele Transmissie werkt via een riem, die over twee schijven (poelies) loopt. Waar het toerental bij andere soorten automaten geleidelijk oploopt, loopt bij een CVT het toerentaal meteen hoog op.
De afkorting CVT staat voor ´continu variabele transmissie´. De duwband-CVT kreeg grote bekendheid onder de naam ´Variomatic´, ontwikkeld door Hub van Doorne in de jaren vijftig. Verschillende DAF´s waren leverbaar met dit pientere pookje zoals deze in de reclame genoemd werd.
Lees ook: Gids voor Tweedehands Caddy Automaat
Het idee van een continu variabele transmissie is al heel oud, Leonardo da Vinci had hier al een concept voor bedacht. Een CVT heeft geen vaste overbrengingsverhoudingen. Doordat de poelies in een vloeiende beweging kunnen schuiven over de assen kan een CVT traploos “schakelen” naar een hoger verzet. Denk aan filerijden waar ook de conventionele automaat toch ook vaak tussen de eerste en de tweede versnelling heen en weer zal schakelen.
Componenten en werking van een automaat: de basis
Hieronder een overzicht van de belangrijkste componenten en hun werking:
- Koppelomvormer: een handgeschakelde versnellingsbak werkt met een koppeling, die je bedient met het koppelingspedaal. Een automatische versnellingsbak heeft in plaats van de koppeling een koppelomvormer.
- Planetair tandwielstelsel: dit is een complex systeem van tandwielen en koppelingen. Dit stelt de automaat in staat om verschillende versnellingen te selecteren. Daarbij verwijst 'planetair' naar het type tandwielmechanisme waarbij de tandwielen zich bewegen als planeten om een centraal tandwiel.
- Elektronische besturingseenheid (ECU): de ECU is het brein achter de automatische transmissie en bepaalt wanneer welke versnelling moet worden geselecteerd voor een optimale balans tussen prestaties en efficiëntie. Oudere types automatische versnellingsbak bepalen dit alleen op basis van de stand van het gaspedaal en de rijsnelheid.
Op slechts een heel enkele uitzondering na hebben elektrische auto’s een vaste overbrenging tussen elektromotor en wielen. Een elektromotor kan namelijk makkelijk veel meer toeren maken dan een brandstofmotor, waardoor schakelen niet nodig is. En hij kan direct vanuit stilstand kracht leveren. Terwijl een brandstofmotor altijd draait bij stilstand. Daarvoor heb je dus de koppeling nodig. De manier waarop een elektrische auto rijdt, lijkt wel heel erg op die van een brandstofauto met automatische versnellingsbak. Ook een elektrische auto heeft een P-, R-, N- en D-stand en zelf schakelen is uiteraard niet nodig.
Automaat auto’s bieden verschillende voordelen, die een goede verklaring vormen voor hun groeiende populariteit. Zo biedt een automaat auto meer gebruiksgemak en rijcomfort. Ten eerste is het namelijk niet meer nodig om zelf te bepalen wat de juiste versnelling is en hoef je deze ook niet meer zelf in te leggen. Dat scheelt een hoop werk in stadsverkeer en files. Vaak schakelt een automatische transmissie ook soepeler dan een handmatige, wat het rijcomfort verhoogt. Doordat je niet hoeft te schakelen, kun je je volledig concentreren op de weg, wat de veiligheid ten goede komt.
Vroeger hadden automatische transmissies vaak minder versnellingen dan een handgeschakelde transmissie, maar tegenwoordig is dat juist andersom.
Lees ook: Occasion Audi A1 Automaat Kopen
Automatische versnellingsbakken vereisen regelmatig onderhoud om soepel te blijven werken. Dit omvat het vervangen van transmissievloeistof en het controleren van de mechanische componenten. Dit onderhoud wordt gedaan tijdens de kleine en grote beurt van jouw auto, dus in principe heb je hier zelf geen omkijken naar.
Auto's met automatische transmissies zijn meestal duurder in aanschaf dan hun handmatige tegenhangers. Dat komt doordat een automatische transmissie vaak complexer is dan een handgeschakelde. Bij occasions speelt ook mee dat er steeds meer vraag is naar automaat auto’s. Dat drijft de prijs op. Het prijsverschil ten opzichte van handgeschakelde auto’s wordt voor velen echter gecompenseerd door het extra comfort en gemak dat een automaat biedt. Bovendien kan de verbeterde brandstofefficiëntie op de lange termijn besparingen opleveren.
Automaat auto’s worden steeds populairder. Er zijn ook steeds meer auto’s die met een automaat leverbaar zijn. Sterker nog, er zijn steeds meer nieuwe auto’s die standaard een automaat hebben. Inmiddels is in ieder marktsegment wel een automaat auto te vinden.
Voorbeelden van populaire stadsauto’s met automaat zijn de Ford Fiesta, Toyota Yaris en Volkswagen Polo. De Fiesta staat bekend om zijn rijplezier en de Fiesta met PowerShift DCT-automaat combineert prestaties met efficiëntie. De Yaris is populair vanwege zijn betrouwbaarheid en zuinigheid en biedt een CVT-automaat voor een comfortabele rit.
Voorbeelden van populaire compacte SUV’s met automaat zijn de Hyundai Kona, Nissan Qashqai en Volkswagen T-Roc. De Kona staat bekend om zijn vormgeving en prestaties, met een DCT-automaat voor een comfortabele rijervaring. De Qashqai is een van de bestverkopende compacte SUV's met een automatische transmissie en biedt een comfortabele rijervaring en moderne technologie.
Voorbeelden van populaire luxe sedans met automaat zijn de Audi A4, BMW 3 Serie en Mercedes-Benz C-Klasse. De A4 is voorzien van de geavanceerde S Tronic-transmissie en biedt een combinatie van comfort en prestaties. De 3 Serie heeft een uitstekende achttraps automatische transmissie die zowel sportief als efficiënt is.
Hoewel elektrische auto’s eigenlijk geen automatische transmissie hebben, bieden ze wel een vergelijkbare rijbeleving. Enkele populaire elektrische auto’s zijn de BMW i3, Nissan Leaf en Tesla Model 3. De i3 staat bekend om zijn innovatieve design en gebruiksvriendelijkheid. De Leaf is een van de eerste betaalbare elektrische auto’s en is nog altijd populair om zijn lage prijs.
Algemeen:Het CVT principe is al oud. In het jaar 1490 werd door Leonardo da Vinci al het eerste concept van een continu variabele transmissie ontworpen. In de jaren 50 werden deze versnellingsbakken in de populaire DAF-personenauto’s toegepast (onder de naam Variomatic). Deze auto’s konden even hard vooruit, als achteruit rijden.Tegenwoordig word er nog steeds veel gebruik gemaakt volgens het CVT principe.
Bepaalde automerken; Audi en Seat met de multitronic, Nissan, Toyota, Ford, Fiat, Suzuki, Subaru, Rover, Mini (BMW group), Doge, Jeep, Mitsubishi, Saturn (en wellicht nog een andere fabrikant) gebruiken of gebruikten in bepaalde types een CVT versnellingsbak.
Werking van de CVT:
CVT staat voor Continu Variabele Transmissie. Dat betekent dat de overbrengingsverhoudingen constant veranderen. In de handgeschakelde, automatische en DSG versnellingsbakken heeft elke versnelling zijn eigen overbrengingsverhouding. Deze overbrengingsverhouding wordt bepaald door het aantal tanden van de tandwielen op de assen (bij de handgeschakelde bak) en het overbrengingsgetal van het planetaire tandwielstelsel (bij de automatische versnellingsbak).
Bij een CVT bak zijn er geen vaste overbrengingsverhoudingen. Niet de tandwielen zorgen voor de overbrenging, maar een rubberen of metalen duwband die over schijven beweegt die variëren in dikte. De verandering van de diameter van de schijven zorgt voor een andere overbrengingsverhouding. Doordat de schijven traploos, dus in een vloeiende beweging groter en kleiner worden, ontstaan er geen schakelschokken zoals bij een conventionele versnellingsbak wel het geval is.
Animatie van de werking van een CVT transmissie.
De primaire conische schijf wordt door de motor (krukas) aangedreven en de secundaire conische schijf is in verbinding met het differentieel en de aandrijfassen van de auto. Bij lage snelheid is de primaire schijf breed en de secundaire schijf dun (zie onderstaande afbeelding). Nu kan er geaccelereerd worden met een hoog toerental en een lage snelheid. In deze situatie kan er veel motorkoppel naar de wielen gebracht worden om op te trekken.
Naar mate de snelheid hoger wordt, verandert de primaire schijf van breed naar smal en de secundaire schijf van smal naar breed.
Accelereren in verschillende trappen:
Vaak kan er bij een CVT transmissie ook gekozen worden om in verschillende trappen te schakelen. Dat kan bijv. door de versnellingspook in de stand S te zetten (Sport) of op Manueel.
Bij de Manuele selectie kunnen, net als bij de conventionele Automatische transmissie, de programma’s 1 (hoog toerental bij lage snelheid) t/m 3 (laag toerental bij hoge snelheid) gekozen worden. Of er kan handmatig tussen de 1e t/m de 6e versnelling geschakeld worden.
Bij het handmatig inschakelen van bijv. de 2e versnelling (2e trap) gedraagt de versnellingsbak zich het zelfde als een normale automaatbak. Dat komt niet door dat er een constructie in de bak zit die dit mogelijk maakt, maar door dat de primaire en de secundaire schijf een bepaalde positie aannemen. De elektronica van de versnellingsbak heeft bij elke trap een bepaalde breedte van de schijven in het geheugen staan. Doordat de breedte tussen de beide schijven niet varieert, blijft de motor op bijv. Deze functie kan gebruikt worden wanneer er met een caravan gereden wordt, of voordat de bestuurder een inhaalmanoeuvre wilt maken. Door een bepaalde trap te selecteren waardoor de motor rond het koppelgebied draait, kan er makkelijker begonnen worden met accelereren. In de D (drive) modus zakt het toerental automatisch weer naar rond de 1500 toeren. Bij het intrappen van het gaspedaal (de kickdown) moeten de schijven eerst een andere positie aannemen, wat tijd kost.
Aan de primaire poelie staat ook nog een enkelvoudig planetair tandwielstelsel gekoppeld, wat ook een onderdeel is van een conventionele automaatbak. Dit planetaire tandwielstelsel maakt het mogelijk om de achteruitversnelling in te schakelen.
De duwband in personenauto’s is uitgevoerd zoals in onderstaande afbeelding. De stalen band is in principe een ring, met allemaal metalen schijven erom heen geklemd. Door de geleidingspinnen kunnen de metalen schijven t.o.v. elkaar scharnieren, zodat een variatie in de diameter mogelijk is door middel van de bewegende schijven breder of smaller te laten worden.
Doordat de metalen schijven allemaal tegen elkaar aanliggen, kunnen er grote duwende krachten worden overgebracht.
Variabele schijven:
De regeling van de diameters van de schijven wordt door de ECU (het motormanagement) bepaalt. Het motormanagement krijgt informatie van sensoren binnen, waarop de positie zal worden bepaald en de overbrengingsverhouding zal worden verandert.
CVT, autotronic, multitronic, Xtronic: verschillende woorden voor een automaat met een Nederlands tintje. De CVT automaat werd namelijk ontwikkeld door DAF. Het heette toen nog Variomatic en was een voorloper, maar uiteindelijk leidde deze techniek tot deze populaire automaat. Het hoge rendement heeft daar alles mee te maken.
Een CVT-automaat, kort voor Continu Variabele Transmissie, is een type automatische versnellingsbak dat zich onderscheidt door de traploze werking. Bij een CVT (Continu Variabele Transmissie) werken geen vaste tandwielen zoals bij gewone versnellingsbakken. In plaats daarvan gebruikt het twee verstelbare schijven (poelies) met een riem ertussen. De schijven veranderen voortdurend van grootte, wat betekent dat de overbrengingsverhouding constant varieert. Dit in tegenstelling tot traditionele versnellingsbakken, waarbij er tandwielen zijn voor elke versnelling. Deze automatische versnellingsbak heeft een vloeiende aanpassing van de overbrengingsverhouding en heeft geen vaste standen zoals bij traditionele versnellingsbakken. In plaats daarvan coördineert een CVT automatisch het toerental van de krukas met de motorbelasting.
Moderne CVT-varianten werken net een beetje anders. Ze maken gebruik van een V-riem die over kegelvormige riemschijven loopt en bestaan uit twee delen. De afstand tussen de kegels van elke riemschijf en hun diameter past zich automatisch aan met behulp van een servomechanisme, afhankelijk van het motortoerental en de snelheid van de auto.
Een CVT-automaat zorgt ervoor dat de motor altijd draait in het meest efficiënte toerental, wat gunstig is voor brandstofverbruik en optimale trekkracht, afhankelijk van de rijomstandigheden. Het resultaat is een soepele rijervaring zonder duidelijke schakelmomenten, wat bijdraagt aan de efficiëntie en prestaties van de auto.
Hieronder een tabel met de voor- en nadelen van een CVT automaat:
| Voordelen | Nadelen |
|---|---|
| Vloeiende en naadloze acceleratie | Motorgeluid kan als onprettig worden ervaren |
| Efficiënt brandstofverbruik | Potentieel snellere slijtage |
| Minder onderhoud nodig | Vermogensverlies door slip |
Een CVT automaat verschilt aanzienlijk van conventionele automatische transmissies. Het maakt gebruik van een ingenieus systeem met twee poelies en een metalen duwband om de overbrengingsverhouding continu aan te passen. Dit betekent dat de motor altijd in het meest efficiënte toerentalbereik kan werken, wat zorgt voor het meest efficiënte vermogen en minimaal brandstofverbruik.
Terwijl conventionele automatische transmissies merkbare ‘stoten’ geven bij het schakelen tussen versnellingen, biedt een CVT een vloeiende en naadloze acceleratie. Terwijl de snelheid van de auto toeneemt, past de primaire poelie zich continu aan door zich verder te sluiten. Dit zorgt ervoor dat de duwband een grotere bocht maakt. Tegelijkertijd gebeurt het tegenovergestelde met de secundaire poelie, die zich opent en de bocht van de duwband verkleint. Dit zorgt voor een langere overbrenging, vergelijkbaar met het schakelen naar een hogere versnelling. De auto bereikt een hogere snelheid zonder dat het motortoerental toeneemt.
In tegenstelling tot conventionele automatische transmissies met meerdere versnellingen heeft een CVT geen zware tandwielen en koppelomvormers. Dit maakt de CVT aanzienlijk compacter en lichter.
CVT bakken hebben een efficiënter brandstofverbruik dan traditionele automatische transmissies, omdat de motor constant in het meest optimale toerentalbereik werkt.
Omdat een CVT geen complexe tandwielmechanismen heeft zoals traditionele automatische transmissies, is er minder behoefte aan onderhoud en olieverversingen. Hierdoor blijft de olie in betere conditie. De afwezigheid van een koppelomvormer in een CVT draagt ook bij aan de lagere olietemperatuur.
Een nadeel dat vaak gemeld wordt door nieuwe CVT-rijders, is het geluid van de motor bij het wegrijden. Sommige bestuurders vinden het onprettig dat het motortoerental constant blijft terwijl de rijsnelheid varieert. In tegenstelling tot conventionele automatische transmissies, waarbij je de motor bij elke snelheidsverandering hoort schakelen, behoudt een CVT een gelijkmatig motortoerental. Veel bestuurder vinden dit in eerste instantie verwarrend.
CVT-transmissies hebben de neiging om snellere slijtage te vertonen in vergelijking met andere transmissietypes. Dit komt door de hoge contactdruk tussen de variator (de bewegende schijven in de CVT) en de ketting. De wrijving en druk op deze onderdelen zijn hoog, wat leidt tot een verhoogde mate van slijtage in vergelijking met bijvoorbeeld traditionele handgeschakelde transmissies. Ondanks verbeteringen in ontwerp en efficiëntie gaat nog steeds een klein deel van het vermogen verloren als gevolg van enige slip tussen de ketting en de variatoren.
In principe is weinig onderhoud nodig bij een CVT automaat. Transmissie olie hoeft niet ververst te worden en de versnellingsbak spoelen is ook niet direct nodig. Volgens de fabrikanten dan. Het is vaak wel zo dat onderhoud de levensduur van de versnellingsbak - en daarmee de auto - verlengt. Onderhoud, revisie of spoelen hoeft meestal pas na zo’n 150.000 km.
Hoe een CVT werkt! (Animatie)
Voordat Audi in 2014 de overstap maakte naar de S-Tronic versnellingsbak, vertrouwden ze voor een periode van 15 jaar vooral op de techniek van het Multitronic systeem. In 1999 kwam Audi met de allereerste generatie Multitronic, met als typenaam 01J die 310 tot 330Nm aan koppel aan kon. Gebaseerd op een idee uit de jaren 50 van DAF, ging Audi dus de paden van een CVT-versnellingsbak verkennen. De Multitronic gebruikte een rubberen band die tussen twee conische poelies heen en weer bewoog, waardoor je ‘traploos’ kon schakelen in je A4, A6 of A8. Dat betekent dan weer dat je eigenlijk niet merkte dat je schakelde. Het accelereren ging dus in één geleidelijke beweging, waardoor de rijervaring heel soepel was. En Audi was hier best wel heel trots op!
Sterker nog, in verschillende landen werd de Multitronic zelfs door middel van een op z’n minst bijzondere tv-commercials gepromoot. De eerste generatie Multitronic is overigens acht jaar lang geproduceerd. Dat er een nieuwe generatie kwam, had vooral met het feit te maken dat er na verloop van tijd nogal wat kinderziektes naar voren kwamen met de TCU’s (Transmission Control Units) die in deze versnellingsbak waren toegepast. Zo zijn er gevallen bekend waarbij de versnellingsbak het na 100.000 kilometers al opgaf. De reden voor het defect van de unit was de olie waarmee de TCU / TCM / computer in contact kwam.