Hoe werkt een versnellingsbak?
Versnellingsbakken komen in veel soorten en maten. Er zijn veel verschillende types beschikbaar, denk alleen al aan handgeschakeld of automaat. Maar ook hiervan zijn er veel varianten, zo gebruiken sport auto’s een andere type automaat dan de gemiddelde gezinsauto. Welke soorten versnellingsbakken zijn er allemaal en wanneer wordt welke gebruikt?
In de auto industrie worden 6 verschillende soorten versnellingsbakken gebruikt: Handgeschakeld; Conventionele automaat; Semi-automaat; Dubbele koppeling; Sequentieel en CVT. Het type versnellingsbak wordt bepaald door de sportieve-, comfort en financiële prestaties die de auto gaat krijgen.
In de basis doen alle versnellingsbakken hetzelfde: het vermogen van de motor naar de wielen omzetten. Echter zijn er een hoop verschillen en werkt elke soort versnellingsbak net iets anders. Hieronder kun je lezen hoe ze werken, wanneer ze gebruikt worden en wat de voor en nadelen zijn per versnellingsbak.
Hoe zit een versnellingsbak in elkaar?
Even kort de basis hoe een versnellingsbak in het algemeen werkt. Een versnellingsbak bestaat uit een complex geheel van tandwielen. Over het algemeen zitten er in een versnellingsbak twee verschillende assen, met op elke as meerdere tandwielen die variëren van klein naar groot. De ene as zit verbonden met de motor, terwijl de andere as met de wielen verbonden zit.
De assen zitten verbonden met de tandwielen. Om een versnellingsbak te begrijpen, moet je het volgende onthouden: van een klein naar groot tandwiel zorgt voor veel koppel, maar een lage snelheid en vice versa. Dit betekend dat in de 1e versnelling, de as uit de motor met het kleine tandwiel verbonden staat met de as naar de wielen met daarop een groot tandwiel. In de hoogste versnelling is dit precies andersom, dan is het grote tandwiel van de ‘motor as’ verbonden met het kleine tandwiel van de ‘wiel as’.
Welke soorten versnellingsbak zijn er?
Over het algemeen kun je zeggen dat er twee soorten versnellingsbak zijn: handgeschakeld en automaat. Handgeschakeld betekent dat je echt zelf moet schakelen, bij een automaat kan de auto dit zelf. In de auto industrie worden er zes verschillende versnellingsbakken gebruikt, deze zijn:
.
.
1. Handgeschakelde versnellingsbak (handgeschakeld)
Werking
Bij auto’s met een handgeschakelde versnellingsbak (ook wel ‘handbak’) is er een koppelingspedaal aanwezig. Door deze in te drukken, wordt de koppeling (links in het geel) ontkoppeld en kun je de auto in een versnelling zetten. De koppeling verbindt de motor met de versnellingsbak. Bij het indrukken van het koppelingspedaal, wordt deze verbinding verbroken. Wanneer de versnellingsbak in de 1e versnelling staat, gaat het vermogen van de motor via de tussen as (rode as) van het kleine rode tandwiel naar het grote blauwe tandwiel (veel koppel, lage topsnelheid). Bij de 5e versnelling is dit precies omgekeerd: van het grote rode tandwiel naar het kleine blauwe tandwiel (weinig koppel, hoge topsnelheid).
Eigenschappen
De handbak is in Nederland lang gezien als de standaard (tegenwoordig wordt steeds meer automatisch). Toch zullen puristen de voorkeur geven aan het rijden met een handgeschakelde versnellingsbak. Je bent zelf verantwoordelijkheid voor het toerental van de motor. Bij ‘langzame’ auto’s klinkt dit niet zo spannend, maar wanneer je met een sportauto aan het racen bent, dan is het goed opletten geblazen. Bovendien heb je bij een handbak de mogelijkheid om zelf door de versnellingsbak te roeren met de pook en heb je het rauwe gevoel van het koppelen van de koppelingsplaat met de motor. Daarnaast zijn het erg lichte, zeer betrouwbare en goedkope versnellingsbakken. Hoewel ze niet de meest comfortabele bakken zijn, zijn het misschien wel de leukste.
- Goede betrouwbaarheid;
- De rijbeleving.
- Comfort is minder;
- Schakelt minder snel dan een automaat.
.
.
.
2. Conventionele automaat (automaat)
Werking
Een conventionele automaat is het eerste type automaat die is uitgevonden en is in Amerika al sinds de jaren ’50 de standaard. Een conventionele automaat maakt geen gebruik van een koppeling en tandwielen, maar een koppelomvormer (of torque converter) en een planetair tandwielstelsel. Elk tandwielstelsel bestaat uit een ringwiel, planeetwiel en zonnewiel, welke allemaal om elkaar heen draaien. Door middel van de koppelingsplaten (die aan het ringwiel vastzitten) kan het ringwiel draaien, of vastgezet worden. Het draaien of vastzetten van het ringwiel, zorgt voor de 1e en 2e versnellingen. Elk tandwielstelsel heeft dus 2 versnellingen, de versnellingsbak uit de afbeelding links heeft 3 tandwielstelsels en dus 6 versnellingen. Dit soort versnellingsbakken hebben 4, 6 of 8 versnellingen.
Eigenschappen
Een conventionele automaat zijn goedkope en betrouwbare versnellingsbakken. Daarmee is het ook de meest gebruikte type van automatisch versnellingsbak. Bovendien heb je niet te maken met een koppeling, waardoor het schakelen vlotter gaat dan een versnellingsbak met een koppeling.
Het nadeel van een koppelomvormer is dat zodra je veel gas geeft, de koppelomvormer eerst nog op gang moet komen. Een herkenbaar punt bij een conventionele automaat is de vertraging tussen veel gas geven en daadwerkelijk accelereren. De motor eerst hard gaat loeien en daarna krijg je een ‘klap in je rug’. Het nadeel is dat door de koppelomvormer er vermogen verloren gaat, het kost ook vele vermogen op deze op gang te brengen. Dat is ook de reden dat dit type automaat vooral in Amerika zo populair is, daar hebben de meeste auto’s hele grote motorblokken met veel koppel.
- Goedkope, betrouwbare versnellingsbakken;
- Vlotte rijstijl.
- Vertraging in accelereren na gas geven;
- Vermogensverlies.
.
.
.
.
3. Semi-automatische versnellingsbak (automaat)
Werking
De semi-automatische versnellingsbak wordt ook wel “halfautomatische-” of “handmatig gerobotiseerde versnellingsbak” genoemd. Qua werking is deze versnellingsbak identiek aan een handgeschakelde versnellingsbak. Het is alsof je enkel de versnellingspook en het koppelpedaal eruit haalt en laat besturen door een robot, qua systemen is het precies dezelfde bak als een handgeschakeld. Het verschil is dat het intrappen van de koppeling en het schakelen naar de juiste versnelling door de auto zelf gedaan wordt.
Eigenschappen
Een semi-automaat schakelt veel sneller dan een handbak. Toch, wanneer je met een sportauto snel optrekt, kan de bak meestal net niet snel genoeg schakelen en blijf je de schok van het op laten komen van de koppeling voelen bij het schakelen. Dit is niet per se een probleem, een grote groep mensen vindt dit juist leuk. Deze versnellingsbak is een stuk ‘rauwer’ dan een conventionele automaat, er zijn sportauto fabrikanten die ook bewust voor deze versnellingsbak kiezen om zijn rauwigheid. Een semi-automatische versnellingsbak is geïntroduceerd als de opvolger van een handgeschakelde versnellingsbak, voor de West-Europese markt. Echter, sinds de komst van de dubbele koppeling versnellingsbakken in 2003 worden de semi-automatische bakken niet zoveel meer gebruikt. Het nadeel van dit type transmissie is de koppeling erg snel slijt. Comfort is een eis van een semi automaat, het comfort moet beter zijn dan in een handgeschakelde auto. Daarom laat de computer van een halfautomaat de koppeling meer slippen (dit schokt minder tijdens het rijden). Doordat de koppeling slipt wordt de rij ervaring vlotter, maar de slijtage hoger. Door veel in het stadsverkeer te rijden zal de koppelingsplaat veel slippen (constant optrekken en op lage snelheden rijden), met een beetje pech is de koppelingsplaat na 40.000 km al aan vervanging toe.
- Ruwer schakelgevoel;
- Geen vermogensverlies zoals bij conventionele automaat.
- Niet zo vlot als andere automaten;
- Koppeling slijtage.
Benaming
| Merk | Benaming | Model |
| BMW | SMG / SSG | M6 (E64) |
.
.
.
.
4. Dubbele koppeling versnellingsbak (automaat)
Werking
De naam verraadt het al, deze versnellingsbak maakt gebruik van een dubbele koppeling. Dit type versnellingsbak is pas sinds 2003 in commercieel gebruik, het is een upgrade van de semi-automatische versnellingsbak. Steeds meer luxere automerken stappen over naar een versnellingsbak met dubbele koppeling. Bij deze transmissie wordt er gebruik gemaakt van twee koppelingsplaten en twee tandwielstelsels. Één koppeling staat verbonden met het tandwielstelsel met alle oneven versnellingen (1,3,5,R), terwijl de ander in verbinding staat met het tandwiel met de even versnellingen (2,4,6). Wanneer de auto in de 3e versnelling rijdt (rode tandwielstelsel), dan staan de tandwielen van de 4e versnelling al verbonden (blauwe tandwielstelsel). Op het moment dat de versnellingsbak gaat opschakelen, wordt de koppeling met de 3e versnelling ontkoppeld en tegelijkertijd wordt de koppeling met de 4e versnelling gekoppeld. Vervolgens schakelt de versnellingsbak alvast van de 3e naar de 5e versnelling, om deze klaar te zetten. Schakelen gaat op deze manier echt razendsnel.
Eigenschappen
Doordat er zo snel geschakeld kan worden, is er geen sprake van vermogensverlies. Bovendien zorgt het razendsnelle schakelen ervoor dat je niet voelt wanneer er wordt geschakeld, ook niet als de auto hard optrekt. Door de complexiteit van deze bakken zijn ze vrij duur en wegen ze ook een stuk meer dan de andere type versnellingsbakken. Echter, omdat ze erg efficiënt werken, zijn ze vaak wel zuiniger en sneller dan alle andere transmissies. Hoewel een dubbele koppeling in de racerij al sinds de jaren ’80 werd gebruikt, zijn ze nog niet zo heel lang van toepassing op productieauto’s. In 2003 was Volkswagen het eerste merk die een dubbele koppeling (DSG) in een productie auto stopte, namelijk de Volkswagen R32.
- Sportiever en efficiënter dan andere automaten;
- Vlotste rijstijl.
- Duur in zowel productie als onderhoud;
- Complexe bakken daardoor zijn er meer onderdelen die kapot kunnen gaan.
Benaming
| Merk | Benaming | Model |
| Audi | S-Tronic | TT (8J), TT S (8J), TT RS (8J), TT (8S), TT S (8S), TT RS (8S) |
| BMW | DCT (Dual Clutch Transmission) | 135i (E88), 335i (E93), M3 (E93) |
| Volkswagen | DSG (Direkt Schalt Getriebe) | Eos |
.
.
.
.
5. Sequentiële versnellingsbak (handgeschakeld/automaat)
Werking
Dit type versnellingsbak is gemaakt voor de racerij. Hoewel er sequentiële bakken zijn die automatisch schakelen, is het grootste gedeelte handgeschakeld. Dergelijke versnellingsbakken kom je tegen in de F1, motoren, race auto’s en slechts in enkele gevallen in een productie auto. Deze versnellingsbak heeft geen koppelingspedaal om te schakelen, de koppeling blijft namelijk constant verbonden. De koppeling hoeft slechts één maal gekoppeld te worden, dat gebeurt wanneer de bak van neutraal naar de 1e versnelling gaat. Schakelen werkt door te flipperen of een versnellingspook die je enkel naar voren of achteren hoeft te duwen (anders dan het H-patroon van een handbak). Zodra de bak schakelt, draait de bovenste cilinder (zie tekening) één slag. Hier zitten groeven in, doordat de versnellingen (paarse lijn) deze groeven volgen, wordt de bak in een versnelling gezet. De hoeken van de groeven sluiten exact op elkaar aan. Zodra de 1e versnelling wordt ontkoppeld, wordt de 2e versnelling direct gekoppeld. Doordat de koppeling gekoppeld blijft, heb je geen vermogensverlies en heb je een razendsnelle schakeltijd, nóg sneller dan een dubbele koppeling versnellingsbak.
Eigenschappen
Het grote voordeel van een sequentiële versnellingsbak is dat deze relatief simpel is en daarom compact en licht van gewicht is. Dit geeft ze een groot voordeel in de racer Het nadeel is dat ze een hoop herrie en ze zijn niet ideaal om in de stad/file te rijden. Dit laatste komt doordat de koppeling niet slipt (zoals bij een handbak of automaat), maar de koppeling zich in één keer koppelt. De koppeling blijft tijdens schakelen verbonden, maar om van neutraal naar de 1e versnelling te gaan moet de koppeling wel gekoppeld worden. Om dit te doen moet je vanaf stilstand gas geven en de flipper/pook een tikje geven. Bij te weinig gas slaat de motor af, bij teveel gas rijd je al snel met met piepende banden weg. Het is te vergelijken met wanneer je een koppelingspedaal in één keer op laat komen, daarnaast is het alles behalve comfortabel. Ook kun je bij dit soort versnellingsbakken geen versnelling overslaan (zoals een handbak of automaat wel kan). Elke andere versnellingsbak kan ten alle tijden naar z’n neutraal gezet worden, bij een sequentiële bak moet je eerst langs alle versnellingen om bij z’n neutraal te komen.
- Snelst schakelende versnellingsbak;
- Compact en een lichtgewicht.
- Onhandig met optrekken;
- Maakt veel lawaai.
Benaming
| Merk | Benaming | Model |
| Audi | R-Tronic | R8 (Type 42) Spyder |
.
.
.
.
6. Continu Variabele Transmissie (CVT) (automaat)
Werking
Een Continu Variabele Transmissie (ook wel CVT) is een traploze versnellingsbak, dit wil zeggen dat er geen versnellingen in de bak zitten. De versnellingsbak werkt door middel van twee poelies, in het midden zit een spanrol die de poelies verbindt. In de afbeelding is te zien dat de ene kant van de poelie geel is en de andere kant blauw. De blauwe kant kan naar voren en achter bewegen, de gele kant staat vast. De binnenkant van de poelies is conisch, doordat één kant van de poelie kan bewegen, wordt de ruimte ertussen groter of kleiner gemaakt. Wanneer de kanten dicht tegen elkaar staan (weinig ruimte), wordt de spanrol naar buiten geduwd en maakt deze een grote cirkel. Gaat de ene kant naar buiten (meer ruimte), dan zal de spanrol dieper in de poelie gaan liggen en maakt die een kleine cirkel. Net als bij versnellingen, geldt ook hier de regel: kleine naar grote cirkel: veel koppel, lage topsnelheid en andersom. Bij het wegrijden, zal de spanrol diep in de rechter poelie liggen, terwijl de linker spanrol dicht tegen elkaar zit. De overbrenging is van een kleine cirkel naar een grote (zie linker afbeelding). Zodra de auto meer snelheid maakt en minder koppel nodig heeft, veranderen de verhoudingen van de poelie, zodat de auto op een hogere snelheid kan rijden. De auto heeft minder koppel nodig en minder snelheid, de kleine cirkel is niet meer nodig (zie rechter afbeelding).
Eigenschappen
Het voordeel van een CVT is dat de poelie verhouding dusdanig kan worden afgesteld, dat de motor altijd op z’n optimale toerental kan rijden. Stel: een motor levert zijn piek vermogen bij 4000 toeren. Zodra je gas geeft, zal de motor eerst naar de 4000 toeren kruipen en vanaf daar blijft de versnellingsbak de poelie verhouding aanpassen. Hierdoor kan de motor op z’n piekvermogen blijven draaien terwijl je optrekt. Dit wordt door sommige mensen als onprettig en onwennig ervaren, omdat het toerental (en motorgeluid) niet synchroon loopt met de snelheid (zoals dit wel bij de andere transmissies gebeurt). Bovendien kan de spanrol snel slippen wanneer je plots veel gas geeft, ze kunnen maar weinig koppel hendelen. Of je een CVT prettig vindt is persoonsafhankelijk, maar handig zijn ze wel, aangezien de motor heel efficiënt ingezet kan worden. Een leuk weetje: door de spanrol konden oude DAF auto’s (deze hadden ook een CVT) net zo hard achteruit als vooruit rijden. Helaas zijn de spanrol versnellingsbakken niet zo betrouwbaar als zijn broertjes met tandwielen en daarom worden ze niet zoveel meer gebruikt.
- Geen last van schakelen;
- Motor kan op optimaal toerental draaien.
- Kunnen niet veel koppel hebben;
- Niet betrouwbaar.
Benaming
| Merk | Benaming | Model |
| Audi | Multitronic | A4 (8H), A4 (8HE) |