Techniek: automatische transmissies
Schoorvoetend zien we de automatische versnellingsbak terrein winnen in de motorwereld. Via de scooters kenden we gerobotiseerde transmissie al wat langer, maar door Aprilia, Honda en Yamaha zien we het fenomeen nu ook terug in de motorwereld. Al kiest elk merk voor een heel eigen technische invullingVoor wie het in de vingers heeft, is schakelen bijna iets vanzelfsprekends. Gashand, koppelingshand en versnellingsvoet werken vlekkeloos samen en vloeiend wordt de machine in een andere versnelling gezet. Toch is dat niet voor iedereen zo; zeker beginners hebben grote moeite met dit gecompliceerde samenspel.In de autowereld is de automatische versnellingsbak anno 2008 volledig geaccepteerd, maar bij motoren gebeurt de ‘gangwissel’ nog voornamelijk manueel. Toch staan ook hier de automatische transmissie op de drempel. In het verre verleden waren onder meer Moto Guzzi, Honda en Husqvarna al actief op dit front, maar zij liepen duidelijk voor de muziek uit, want de techniek was in de 60-er en 70-er jaren duidelijk nog niet zo ver. Aprilia, Honda en Yamaha hebben de handschoen echter weer opgepakt en ook serieuze stappen gezet. Opmerkelijk is echter dat al deze drie merken voor totaal verschillende technische oplossingen hebben gekozen.Vanuit de racerij kennen we de quickshifter al jaren en in feite kunnen we dat zien als een halfautomaat. BMW heeft die quickshifter nu op hun HP2 Sport zitten, zodat de stap naar de openbare weg is gemaakt. Een quickshifter biedt de mogelijkheid om te schakelen zonder van het gas te gaan of te koppelen. Willen we echter een echte automaat, dan moeten we nog een stapje verder gaan en komen we bijvoorbeeld bij Yamaha terecht, die in 2006 de FJR1300AS presenteerde. Een volautomatisch systeem dat opvalt door zijn eenvoud. Yamaha noemt dit systeem YCC-S: Yamaha Chip Controlled Shifting. De versnellingsbak en de koppeling zelf zijn in feite onveranderd, alleen de bediening ervan gebeurt nu via computergestuurde elektromotoren. Via een stuurschakelaar of een voetschakelaar (die er uitziet als een gewone schakelpedaal) kun je – binnen grenzen – wel zelf bepalen in welke versnelling je wilt rijden, maar de schakel- en koppelhandelingen worden voor je verricht. In feite veranderde er bij de Yamaha-constructie dus niets aan de daadwerkelijke krachtsoverbrenging: er zit een gewone koppeling en vijf-versnellingsbak in de FJR1300AS. En daarin verschilt deze dus van de oplossingen die Honda en Aprilia kozen. Zij vervingen die klassieke bak door totaal andere constructies.De Aprilia Mana, van buitenaf een gewone motorfiets maar dan zonder koppelingshendel, gebruikt een principe dat ook in scooters al jaren met succes wordt gebruikt: een CVT-riemaandrijving met variabele poelies. Eigenlijk de constructie zoals onze landgenoot Huub van Doorne decennia geleden al toepaste op de allereerste Dafjes: de Variomatic. De poelie op de krukas begint bij stilstand klein, de achterwielpoelie is dan juist groot en naarmate de snelheid bij het accelereren toeneemt, ‘groeit’ ook de voorste poelie en wordt de achterste evenredig kleiner. Je hebt dus een continue aandrijving, waarbij de overbrenging traploos varieert. Eigenlijk zijn alle (brom)scooters er anno 2008 mee uitgerust. Aprilia bouwde deze CVT-transmissie in een normale motor. En net als op de Suzuki Burgman 650-scooter kun je nog wel een schakelgevoel creëren door de transmissie in stapjes te laten veranderen met de wipschakelaar op het stuur of met het linkervoetpedaal.Honda ging met hun nieuwe DN-01 nog een stapje verder. Zij maken geen gebruik van een conventionele versnellingsbak en ook niet van de scooter-georiënteerde variomatic, maar kozen voor een hydraulische overbrenging, die ze – heel ontroerend – de naam HFT (Human Friendly Transmission) meegaven. Wat dus betekent dat de hele agrarische wereld en het grondverzet ook erg ‘Human Friendly’ is, want daar is de (traploze) hydraulische aandrijving al jaren gemeengoed. Kranen, shovels, mestinjecteurs, maiskneuzers en bietenrooiers werken immers net zo: direct tegen de verbrandingsmotor zit een grote oliepomp geschroefd en met de olieopbrengst van die pomp kun je weer verschillende zaken aandrijven. Zoals een wiel voor de voortbeweging. In de ‘hydropomp’ wordt het motorvermogen dus omgezet in een fikse stroom olie onder hoge druk en in de ‘hydromotor’ wordt deze oliedruk weer omgezet in een draaiende beweging. Aangezien die hydromotor verstelbaar is, is de overbrengingsverhouding variabel, waardoor dus een traploos variabele transmissie ontstaat. Op de Honda DN-01 kun je kiezen voor een volautomatische stand waarbij de boordcomputer alles regelt of voor een manuele stand, waarbij je zelf met een druk op de wipschakelaar opschakelt en terugschakelt.Of het nu een racy quickshifter is, een YCC-S, een CVT of een HFT, al deze concepten hebben tot doel de concentratie op het eigenlijke rijden te verhogen, het rijden comfortabeler te maken en het schakelen vlotter en vloeiender te laten verlopen. Dat de ‘gewone’ versnellingsbak daarmee op korte termijn helemaal buitenspel zal staan, is niet waarschijnlijk. De ontwikkelingskosten van een supercompacte automatische transmissie die de hoge motorvermogens aankan, liggen daarvoor nog te hoog. Maar zeker is wel dat we aan het begin van een nieuw transmissietijdperk staan.[[kasten 1 seite 30 oben]]QUICKSHIFTERMet een quickshifter kun je weliswaar niet automatisch, maar wel met volgas en zonder de koppeling te bedienen opschakelen. Vooral tijdens de acceleratie kun je daarmee een paar tiendes van een seconde winnen.Een sensor in de schakelstang meldt aan het motormanagement dat er geschakeld gaat worden. Het motormanagement verandert daarop het ontstekingstijdstip en/of de hoeveelheid ingespoten benzine. Daardoor valt het vermogen een fractie van een seconde weg, net genoeg om de druk van de versnellingsbak-tandwielen te halen, waardoor er een andere versnelling ingeschakeld kan worden. Hierdoor worden de schakeltijden geoptimaliseerd en kan de rijder het gas gewoon vol open houden en is het gebruik van de koppeling ook niet meer nodig. Daarmee is het dus een soort halfautomaat geworden.In de grafiek zien we onderin de lijn van het gashendel: die blijft continu vol open. De bovenste groene zaagtandlijn geeft de schakelmomenten weer, en de rode kromme toont de snelheid, die continu blijft oplopen en niet terugvalt bij het opschakelen. De witte lijn geeft het lucht-benzine-mengsel weer: op het moment van schakelen piekt deze even omdat de quickshifter de brandstoftoevoer onderbreekt.[[kasten 2, seite 30 unten]][[Den zeichnung war auch schon in MotoPlus 7/2007 seite 26, diese NL-Texte ubernehmen! Eventuell kannst du auch hier mehrere Bilder von diese Seite verwenden in MotoPlus 16]]YAMAHA YCC-SBij de Yamaha YCC-S blijf je als bestuurder verantwoordelijk voor de keuze van de versnelling: je kiest een andere versnelling via de wipschakelaar op het stuur of met de schakelaar bij je linkervoet, die eruit ziet als een normale versnellingspook. De werkelijke schakelbeweging en de hele koppelingsactie wordt door elektromotoren en de computer geregeld.Bij het wegrijden kies je voor de eerste versnelling en vervolgens hoef je alleen nog maar gas te geven. Om op of terug te schakelen geef je als rijder dus een seintje. Deze schakelwens wordt door de ECU (Electronische Controle Unit) vertaald in een actie: de koppelingactivator zorgt dat er wordt vrijgekoppeld en de schakelactivator kan daadwerkelijk een andere versnelling inschakelen, waarna de koppeling weer – heel fijngevoelig – aangrijpt. De achterliggende techniek is dus zoals op elke gewone motorfiets, enkel de bediening is bij het YCC-S geautomatiseerd. Maar diverse rijtesten hebben inmiddels wel bewezen dat juist die bediening van bak en koppeling verbluffend soepel gebeurd; daar kan zelfs een geoefende rijder nauwelijks aan tippen!Eigenlijk is de YCC-S ook een halfautomaat, aangezien je als bestuurder dus nog steeds verantwoordelijk blijft voor de keuze van één van de vijf versnellingen. Waarbij wel enkele veiligheden zijn ingebouwd: als je de motor over of onder toeren wilt rijden, wordt er automatisch vrijgekoppeld. Ook kun je de vrijstand pas inschakelen als je echt stil staat. En een aardige truc is dat de motor altijd in de eerste versnelling wordt gezet zodra het contact twee seconden uit staat, zodat hij niet van zijn jiffy kan rollen en onbevoegden hem niet kunnen verzetten (zonder contactsleutel).In de praktijk blijkt het YCC-S na een hele korte gewenning uitstekend te functioneren. Het hele systeem weegt maar vier kilo extra en vraagt maar weinig extra ruimte, zodat de toepassing op andere machines goed mogelijk is.[[Texte in Zeichnung:]]Gewone FJR koppeling en versnellingsbakKoppeling activatorSchakel activatorECU boordcomputerHandschakelaarVoetschakelaar[[kasten 3, seite 31]]APRILIA E-CVTAprilia maakt tegenwoordig onderdeel uit van het Piaggio-concern. Binnen dat concern wordt ook de Gilera GP800 maxiscooter op basis van een 839 cc V-twin met automatische transmissie geproduceerd. Rond dezelfde krachtbron werd bij Aprilia de NA850 Mana bedacht. Daarmee is die Mana dus een echte automaat dankzij een elektronisch gestuurde CVT-aandrijving met een brede riem en twee variabele poelies. Koppelen en op of terug schakelen komt dus volledig te vervallen als dat niet gewenst is. Wil je echter wel zelf schakelen, dan kan dat ook. Dan kun je zelf de overbrenging in stapjes laten geschieden met een druk op de wipschakelaar op het stuur of met de gewone versnellingspook. De Mana rijdt dus in feite als een scooter, maar dan wel wezenlijk sneller. Hij heeft een goed onderstel, een comfortabele zitpositie en kent fluweelzachte wisselingen van de ‘versnellingen’. In de ‘Fully Automatic Mode’ wordt de rijtoestand door elektronica bewaakt en wordt er zonder toedoen van de berijder volledig automatisch op- en teruggeschakeld. Het blok wordt daarbij, afhankelijk van de gekozen modus, steeds in het optimale koppelbereik gehouden. Je kunt in deze volautomatische stand kiezen uit drie standen. De ‘Sport’ afstelling gebruikt hogere toerentallen en zorgt voor krachtige acceleratie en de ‘Touring’ afstelling zorgt voor een laag benzineverbruik en een aangenaam alledaags gebruiksgemak. Als derde stand is er nog de ‘Rain’ afstelling, dan schakelt hij heel soepel door, zonder al te grote krachtsontplooiingen, voor een onbezwaard rijden op glibberige ondergrond.Wil je zelf het heft in handen houden, dan kies je voor de ‘Sequential Mode’. Dan kun je als rijder zelf beslissen wanneer er geschakeld wordt door per vinger of voet een signaal te geven. In dat geval zorgt een servomotor voor zeven stappen of ‘versnellingen’ en het wisselen van een ‘versnelling’ gebeurd heel zacht en soepel. Mocht je daarbij vergeten terug te schakelen, zodat de motor onder toeren komt, dan gaat de elektronica dat voor je doen. In de praktijk rijdt de E-CVT bijzonder goed en wen je er heel erg snel aan. Het functioneert zo goed dat het bijna niet anders kan of de Mana krijgt navolging.E-CVT staat voor ‘Electronic Continiously Variable Transmission’, een elektronisch geregelde, traploos variabele transmissie. De verandering in overbrenging functioneert via twee variabele poelies, met daartussen een afgeschuinde brede riem. Een elektronisch gestuurde stelmotor bepaald de werkende diameter van de primaire poellie. De diameter van de secundaire poellie wordt tegen de veerdruk in automatisch aangepast, omdat de rem nu eenmaal een vaste lengte heeft. Door deze ‘variomatic’-contructie wordt de overbrenging traploos geregeld. In de ‘Sequential Mode’ is gekozen voor zeven ‘vaste’ overbrengingen, dan wordt de primaire poellie door de servomotor in zeven voorbestemde standen gezet.Om te voorkomen dat d emotor meteen bij het starten gaat rijden of blijft kruipen voor een verkeerslicht, is er ook een centrifugaalkoppeling aan boord. Pas zodra je iets gas geeft en het toerental stijgt, grijpt deze koppeling aan en wil de Mana van de plek.De complete E-CVT-techniek is in het motorblok weggebouwd; voor de aandrijving van het achterwiel heeft de Mana dus een gewone ketting. Daar is voor gekozen vanwege het gewicht en de sportieve uitstraling.De versnellingspook ziet er heel normaal uit. In het display staat duidelijk in welke modus je rijdt. De schakelknoppen zitten links op het stuur.tandwieloverbrengingelektromotor vaste zijde van de poeliesaandrijfriemverstelling primaire poellievariabele zijde van de poelies[[kasten 4 seite 32-33]]HONDA HFTHonda heeft met de HFT een heel compacte hydraulische aandrijfunit geconstrueerd, waarbij een hydraulische pomp en een hydromotor als het ware tot één geheel zijn gesmeed, die de plaats inneemt van de conventionele versnellingsbak op een motor. Aan de rechterkant gaat het motorvermogen naar binnen, aan de linkerkant komt het geregelde vermogen (qua toerental en kracht) er uit, om vandaar via een cardan naar het achterwiel te gaan.De HFT aangedreven Honda DN-01 laat zich ondanks zijn stevige gewicht van 270 kg verrassend makkelijk berijden. Net een grote, superstabiele scooter. Al voel je je als bestuurder dankzij het futuristische uiterlijk wel een beetje een acteur in een of andere Science Fiction film uit de jaren 70!Hoe het HFT werkt? De bestuurder kan ook hier kiezen tussen een volautomatische of een manuele schakeling. Een centrifugaalkoppeling laat de machine netjes stilstaan en doseert het koppel voor het wegrijden. Als je gas geeft, gaat de ingaande as draaien en wordt de hydraulische motor aangedreven. In deze hydromotor zit een ronddraaiende schijf onder een hoek. Deze schuin geplaatste schijf duwt tegen een aantal kleine, axiaal geplaatste zuigertjes. Door het ronddraaien van de schijf gaan deze zuigertjes heen en weer en wordt er olie verpompt. Deze olie drijft aan de linkerkant van de unit op zijn beurt weer een hydromotor aan. In feite is deze hydromotor een soort gespiegelde pomp: de oliestroom duwt tegen een serie kleine axiaal geplaatste zuigertjes, die nu dus uitschuiven en daarmee een schuin geplaatste schijf op een as in beweging brengen. Die as is vervolgens via de cardan aan het achterwiel gekoppeld.Als de hydropomp en de hydromotor precies gelijk zijn, is er dus in feite een 1 op 1-overbrenging gerealiseerd. Maar dat willen we niet, we willen juist een variabele overbrenging en die is ontstaan doordat de schuine ‘tuimelschijf’ in de hydromotor niet vast zit, maar versteld kan worden. Door de hoek van deze schijf te verstellen, wordt een traploos variabele overbrenging gerealiseerd en dat is precies wat we willen.De hoek van de tuimelschijf in de hydromotor bepaald dus de overbrengingsverhouding en deze hoek wordt weer ingesteld door een elektronische regelaar en een kleine elektromotor. Bij het optrekken staat de schijf zo schuin mogelijk voor een grote overbrenging (het motorvermogen wordt nu omgezet in veel trekkracht). Tijdens het accelereren gaat de schijf steeds meer rechtop staan (steeds minder trekkracht, steeds hoger toerental, dus meer rijsnelheid). Op topsnelheid worden de ingaande en uitgaande as mechanisch gefixeerd om het systeem te ontlasten. De berijder merkt daar echter helemaal niets van; die geniet enkel van het vloeiende wegrijden en de superzachte krachtoverbrenging. [[BU links seite 32]]De HFT is volledig automatisch of manueel te schakelen. In dat laatste geval kies je met de wipschakelaar uit één van de zes voorgeprogrammeerde overbrengingen. Er is ook nog een Sportstand aan boord; dan maakt het blok van de DN-01 iets meer toeren. Op het dashboard wordt weergegeven in welke modus je rijdt. Het 680 cc metende en 61 pk sterke DN-01-blok stamt trouwens uit de Deauville, kijk dus niet vreemd op wanneer die in d etoekomst ook leverbaar wordt is met deze transmissie.[[BU rechts seite 33]]Rechts de ingaande as met centrifugaalkoppeling, links de uitgaande as naar de cardan en het achterwiel. Bovenop zit de elektromotor die de tuimelschijf van de hydromotor versteld. De hydropomp rechts heeft een vaste schuine schijf (groen), die de axiale plunjers (grijs) induwt. De olie (rood) komt onder druk en duwt de plunjers in de hydropomp uit. Bovenin zit de stappenmotor voor het aanpassen van de variabele tuimelschijf (blauw). Daarmee wordt de overbrenging veranderd.
