Onderwerpen:
- Algemene informatie
- Keuzehendel / bergversnellingen
- Enkelvoudig planetair tandwielstelsel
- Gecombineerd planetair tandwielstelsel (Simpson-stelsel)
- Stelsel van Ravigneaux
- Versnellingsbakolie
- Oliepomp
- Regeleenheid
- Bedieningsventielen
Algemene informatie:
De voordelen van de automatische transmissie zijn dat het bedieningsgemak, comfort en de veiligheid verhoogd worden. Het veranderen van de overbrenging gebeurt zo soepel mogelijk, zonder schokken. De automatische transmissie schakelt bij rustig gas geven eerder op naar een hogere versnelling dan wanneer het gaspedaal tot op de bodem wordt ingetrapt. Wordt dat laatste wel gedaan, dan zal er pas tot vlak voor de toerenbegrenzer overgeschakeld worden. Wanneer het voertuig tot stilstand komt, wordt er automatisch naar de eerste versnelling geschakeld.
Tussen de motor en de automatische versnellingsbak zit een vloeistofkoppeling of een koppelomvormer gemonteerd. Zie hiervoor het aparte hoofdstuk koppelomvormer.
Keuzehendel / bergversnellingen:
Een auto met een automatische versnellingsbak heeft een keuzehendel. Door eerst het rempedaal te bedienen kan de keuzehendel bediend worden. Hier een opsomming van wat de functies het heeft:
- P: Parkeerstand (De uitgaande as wordt geblokkeerd, de auto rolt niet meer weg en de motor kan toeren maken
- R: Reverse (Achteruit)
- N: Neutraal (De auto staat in zn vrij, de uitgaande as wordt niet geblokkeerd, dus met het rempedaal los kan hij weg rollen
- D: Drive (De vooruit versnelling, de auto zal bij het gas geven automatisch op- en terug schakelen
- *S: Sport (De auto zal minder ver opschakelen, zodat er meer acceleratie plaats vindt bij plotseling gas geven)
- *M: Manual (Hiermee kan zelf aangegeven worden wanneer hij op- of terug moet schakelen door de keuzehendel naar voren of achteren te bewegen naar de + of de -.
* is vaak als optie, en zit niet op elke automaat.
Andere automerken gebruiken de standen L, 2 en 3 om de bestuurder te laten kiezen in welke versnelling de auto moet blijven staan. Deze standen worden ook wel de “bergversnellingen” genoemd.
Als één van deze standen wordt ingeschakeld, wordt de automaatbak in een bepaalde versnelling gezet en hier ook in gehouden. Dit kan heel handig zijn als er in de bergen gereden wordt. Als er normaal gesproken afgedaald wordt, zal de automaatbak in de stand “D” opschakelen naar een hogere versnelling. Daardoor wordt de overbrenging in de transmissie steeds kleiner, waardoor de auto steeds sneller zal afdalen. Door de versnellingen 3, 2 (1 of L) in te schakelen, zal de automaatbak in een lagere versnelling gaan rijden (van bijv. de 5e naar de 4e trap). De motor gaat dan een hoger toerental draaien waardoor de auto gaat vertragen. Er hoeft nu niet steeds meer geremd te worden omdat er meer op de motor afgeremd wordt. Bij het rijden met een aanhanger is dit bij een steile afdaling noodzakelijk, omdat anders de remmen oververhit raken door het constante remmen.
Enkelvoudig planetair tandwielstelsel:
Planetaire tandwielstelsels worden in meerdere systemen toegepast, namelijk in automatische versnellingsbakken, startmotoren, overdrives en naafreducties. Een planetair tandwielstelsel bestaat uit de volgende onderdelen:
- Ringwiel
- 3 Satellietwielen
- Drager
- Zonnewiel
Om met een enkelvoudig planetair tandwielstelsel een koppel te kunnen overbrengen moet het ringwiel, de drager of het zonnewiel vast gezet worden. Dit gedeelte doet dan dienst als reactie element. De satellietwielen dienen enkel als overbrugging van de afstand tussen het zonnewiel en ringwiel.
Voorbeeld: Het zonnewiel wordt gekoppeld met de motor en gaat met het zelfde toerental meedraaien. De drager wordt met de uitgaande as wordt verbonden. Het ringwiel wordt vast gezet aan het versnellingsbakhuis. Hierdoor ontstaat een fikse vertraging. Dat betekent: Het zonnewiel is aandrijvend, het ringwiel is het reactie-element en de drager is gedreven.
Het zonnewiel (lichtblauw, in het midden) draait linksom. Deze drijft de (rode) rechtsom draaiende satellietwielen aan. Deze gaan in het ringwiel draaien, en nemen de (blauwe) drager mee.
De drager zal hierdoor minder snel draaien dan het zonnewiel. Dat betekent dat de beweging vertraagd is.
De tabel geeft 6 verschillende overbrengingsmogelijkheden. Niet alle overbrengingsmogelijkheden zijn bruikbaar in de autotechniek. Meestal blijven er maar 3 mogelijkheden over.
Voor het koppelen en het vast zetten van de verschillende elementen wordt er gebruikt gemaakt van rembanden of lamellen koppelingen. Op deze manier kunnen we verschillende elementen koppelen en ontstaan er vertragingen, versnellingen en veranderingen in de draairichting.
Bij de nieuwste systemen zorgt de computer ervoor dat er oliedruk naar de lamellenkoppelingen wordt gestuurd, waardoor de onderdelen vast gezet kunnen worden. De theorie over de rembanden en lamellenkoppelingen wordt verderop op deze pagina behandeld.
De afbeelding toont een schematische weergave van vier sets planetaire tandwielstelsels in een automaatbak. Het zijn drie stelsels voor de vooruitversnellingen en eentje voor de achteruit. De rode lijn geeft de richting van de krachten door de automaatbak aan; vanaf links (motorzijde met koppelomvormer) door het complete deel met planetaire stelsels (zwarte lijnen) naar de koppeling van de cardanas. In de versnellingsbak zijn vier stelsels toegepast, met elk een Z, D en R (zonnewiel, drager en ringwiel).
Op de pagina reducties van planetaire tandwielstelsels berekenen staat meer informatie over het in- en uitschakelen van planetaire stelsels en het aan elkaar koppelen van diverse stelsels.
De planetaire tandwielstelsels zijn boven en onder de hartlijn symmetrisch. Dat kan ook niet anders, want tijdens het rijden draait het binnenwerk rond.
Om inzicht te krijgen over wat er gebeurt als er een versnelling ingeschakeld is, zijn aangedreven delen in het planetaire stelsel van de afbeelding ook rood gemaakt.
In de afbeelding is versnelling 1 ingeschakeld. Om versnelling 1 in te schakelen moet er een koppeling ingeschakeld worden. Deze koppeling is blauw weergeven. Met de gesloten koppeling en één aangedreven kant van het planetaire stelsel, moet er ook één deel gaan draaien. De maten van de onderdelen bepalen in dat geval de overbrengingsverhouding (denk dan aan een klein ingaand tandwiel en een groot uitgaand tandwiel; het grote tandwiel gaat dan langzamer draaien. Wanneer het grote tandwiel twee keer zo veel tanden zou hebben als het kleine tandwiel, dan zou de verhouding 1:2 zijn).
In principe is dit bij de automaatbak ook van toepassing; de groottes van het ringwiel, de zonnewielen en de satellietwielen zijn bij alle vier de stelsels anders. Nu kun je je waarschijnlijk wel voorstellen dat, wanneer er een andere koppeling bekrachtigd wordt (bijv. van het stelsel links) het toerental van de uitgaande as is veranderd. Klik hier voor meer informatie over het berekenen van reducties van het planetaire tandwielstelsel.
Gecombineerd planetair tandwielstelsel (Simpson-stelsel)
In automatische versnellingsbakken worden vaak gecombineerde planetaire tandwielstelsels gebruikt waarbij er meerdere satellietwielen of dragers op één zonnewiel gemonteerd worden. Dit is onder anderen het geval bij het zogenaamde Simpson-stelsels.
Het Simpson stelsel heeft een breed zonnewiel en 2 ringwielen. Deze ringwielen worden meestal aangedreven, waardoor de tandbelasting een stuk lager is dan bij een aangedreven zonnewiel. Daardoor kan het stelsel vaak kleiner worden uitgevoerd. Tegenwoordig worden de Simpson stelsels niet zo vaak toegepast. Het Ravigneaux stelsel is populairder bij de ontwikkelaars, omdat dit meer ruimte bespaard.
De afbeelding toont het planetaire tandwielstelsel als één dicht geheel. Zichtbaar zijn het ringwiel (De linker brede ring met tanden) en de drager (Het zilveren gedeelte).
Het ringwiel is eraf geschoven. Nu zijn de satellietwielen en de drager te zien. De 3 satellietwielen grijpen aan de binnenkant vast aan het zonnewiel en aan de buitenkant met het ringwiel (dat er nu af geschoven is). Deze tandwielen zijn altijd met elkaar in verbinding.
Hier is de drager (met daarin de satellietwielen) van het zonnewiel af geschoven. Het zonnewiel is het tandwiel in het rechter gedeelte.
Hier is het dubbel uitgevoerde zonnewiel te zien. Het linker gedeelte dreef het planetaire tandwielstelsel aan dat in de afbeeldingen hier boven te zien is. Het rechter tandwiel het stelsel dat er naast ligt. Dit geeft de benaming “gecombineerd” tandwielstelsel, oftewel, het Simpson stelsel. Als het zonnewiel enkelvoudig is uitgevoerd (alleen het linker gedeelte) en er maar 1 planetair tandwielstelsel aanwezig is, wordt dit een enkelvoudig- of Ravigneaux stelsel genoemd. Het Ravigneaux stelsel heeft 6 satellietwielen i.p.v. 3 in dit stelsel, maar dat wordt later uitgelegd.
Dit is het andere gedeelte van het gecombineerde stelsel. Het zwarte ringwiel links, de drager met de satellietwielen in het midden, met rechts (daar in) het zonnewiel.
Stelsel van Ravigneaux:
De Franse ingenieur Paul Ravigneaux ontwikkelde eind jaren 20 een compact planetair tandwielstelsel, om op een eenvoudige wijze meerdere praktische overbrengingsverhoudingen te creëren. Dit wordt het Ravigneaux stelsel genoemd. Dit stelsel wordt tegenwoordig op veel automatische versnellingsbakken toegepast.
Dit systeem is erg compact, omdat er 2 planetaire tandwielstelsels zijn samengebouwd tot slechts 1 stelsel. Het bestaat uit 2 zonnewielen, 3 grote- en 3 kleine satellietwielen en 1 ringwiel. Hiernaast staat een zijaanzicht.
In de onderstaande afbeelding is te zien dat de satellietwielen in elkaar grijpen. Het grote satellietwiel is verbinding met zonnewiel 1. Het kleine satellietwiel is in verbinding met zonnewiel 2.
In de tabel zien we dat wanneer de eerste versnelling is ingeschakeld, de koppeling 1 (K1) en remband 1 (B1) aangrijpen. Dat betekent dat zonnewiel 2 en de drager met de satellietwielen vast gezet worden (deze worden gedreven). Het ringwiel is dan drijvend.
Dit geeft de grootste vertraging. Een grote vertraging betekent ook een koppelvergroting en tevens een laag toerental bij de wielen. De 1e versnelling is de beste versnelling om vanaf stilstand mee op te trekken.
Wanneer de versnellingsbak overschakelt naar de 2e versnelling, wordt remband B1 ontkoppelt en koppeling B2 aangegrepen. Nu zijn zonnewiel 2 en het ringwiel vastgezet en dus gedreven. In dat geval is de drager gedreven. Deze combinatie van gekoppelde componenten geeft een minder grote vertraging als bij de 1e versnelling en geeft precies de goede overbrengingsverhouding voor de 2e versnelling.
Lamellenkoppelingen en rembanden:
Om de verschillende onderdelen vast te zetten (zoals het zonnewiel, de drager en het ringwiel) werden bij de oude versnellingsbakken rembanden gebruikt. Rembanden zijn gemaakt van ijzer en worden gesmeerd om metaal-op-metaal contact zo veel mogelijk te voorkomen en te koelen. In de onderstaande afbeeldingen staan een remband (links) en een remband om het ringwiel (rechts).
Door met een hydraulische plunjer (die uitschuift) de remband samen te knijpen, wordt het ringwiel vast gezet. Bij het vastzetten wordt er dus een bepaald deel in het planetair tandwielstelsel drijvend en gedreven gemaakt, waardoor een versnelling wordt ingeschakeld.
Bij nieuwere versnellingsbakken worden vaak geen rembanden meer gebruikt, maar lamellenkoppelingen. Een lamellenkoppeling bestaat uit een aantal aparte koppelingsplaatjes achter elkaar, die met behulp van oliedruk tegen elkaar gedrukt worden. Daarmee wordt de koppeling “gekoppeld” en wordt het ringwiel vastgezet. De onderstaande afbeeldingen tonen de lamellenkoppelingen in gedemonteerde toestand. De gedeeltes worden in elkaar geschoven. De tanden vand e ijzeren behuizingen grijpen in elkaar.
Versnellingsbakolie:
Versnellingsbakolie van de automaatbak is meestal van het type ATF (Automatic Transmission Fluid) maar soms hebben fabrikanten een andere soort olie met andere specificaties. Hier moet dus altijd goed op worden gelet, want de verkeerde olie in de versnellingsbak kan extra slijtage en voortijdige defecten veroorzaken. Het oliepeil van de automatische versnellingsbak moet ook periodiek worden gecontroleerd. Bij een te laag kan de olie oververhit raken, waardoor het veel sneller verouderd, met een hogere slijtage van de versnellingsbak als gevolg. Het oliepeil controleren kan soms heel eenvoudig door middel van een pijlstok net als bij het pijlen van de motorolie, maar vaak hebben de bakken geen peilstok. Dan moet het oliepeil gecontroleerd worden door met draaiende motor de vulplug eruit te draaien en bij te vullen totdat de olie er net uit loopt. Afhankelijk van de fabrikant moet eerst de temperatuur gecontroleerd worden. Soms moet het bij zo koud mogelijke olie, soms bij olie van tussen de 30 en de 50 graden Celsius.
Oliepomp:
In de transmissie wordt vaak een tandwielpomp of een sikkelpomp gebruikt. De pomp in de afbeelding is een sikkelpomp. Deze pomp wordt direct door de motor aangedreven. De olie circuleert dan altijd als de motor draait, dus in alle posities waarin de keuzehendel zich bevindt.
Regeleenheid:
De regeleenheid zorgt ervoor dat de pompdruk constant op een basisdruk wordt afgeregeld. Verder zorgt de regeleenheid dat de bedieningsventielen op het goede moment in- en uitschakelen.
Bedieningsventielen:
De bedieningsventielen worden door de stand van de keuzehendel bediend. In de stand P en N worden de toegangen afgesloten en stroomt de olie uit alle leidingen weg. Alle koppelingen en rembanden verliezen daarmee hun oliedruk en worden door de veerkracht terug gedrukt. Wanneer de regeleenheid een signaal geeft, (bijv. om het ringwiel vast te zetten voor de eerste versnelling) wordt er een signaal naar de magneetkleppen (ook wel solenoïdekleppen genoemd) gestuurd. Wanneer een ventiel en daarmee ook een schuif van het schuivenhuis opent, stroomt er olie onder hoge druk naar een plunjer, die de lamellenkoppeling of remband van olie voorziet. De drukselector is een modulerende klep waarmee de vloeistofdruk wordt geregeld op basis van het gaspedaal. Door deze oliedruk wordt er een onderdeel in de automaatbak vast gezet, waardoor er kan worden geschakeld.
Gerelateerde pagina’s: