Techniek: zo werkt een koppelomvormer

Auteur: , 50 Reacties

Waarom slaat een automaat niet af als je stilstaat en hoe worden de krachten via motor en bak naar de achterwielen geleid? Via een koppelomvormer en zo werkt hij.

Koppelomvormer

Bij een automaat wordt al het schakelwerk je uit handen genomen. Niet alleen het roeren met de pook, maar ook het ontkoppelen en weer koppelen van de motor en bak met de rest van de aandrijflijn. Een conventionele automaat heeft echter geen traditionele koppeling, maar een koppelomvormer die ervoor zorgt dat de aandrijfkrachten losgekoppeld kunnen worden van de wielen. Daarnaast kan het koppel dat de motor produceert worden vermenigvuldigd, waar de koppelomvormer zijn naam aan ontleent. Hieronder een vereenvoudigde uitleg van de werking.

Vloeistofkoppeling
Vroeger, en dan heb ik het over de periode voor de Tweede Wereldoorlog, gebruikten auto’s met een automatische versnellingsbak een vloeistofkoppeling. Daar waar bij een normale koppeling frictie tussen twee platen gebruikt wordt om krachten over te brengen, gebeurt dat bij een vloeistofkoppeling door hydrauliek. Zowel aan de inkomende als aan de uitgaande as zit een schoepenrad. Als de impellor, het schoepenrad aan de aangedreven as, gaat draaien, dan pompt deze de vloeistof -lees: olie- niet alleen rond, maar dwingt deze ook naar buiten. Daardoor ontstaat druk. Als deze druk hoog genoeg is, dan zal ook het schoepenraad aan de uitgaande as, de turbine, in dezelfde richting gaan ronddraaien. De vloeistof die via de impeller de turbine aandrijft wordt door omgekeerde schoepen aan de binnenzijde van diezelfe turbine en impeller weer de andere kant op gepompt.

Vloeistofkoppeling
Koppelomvormer

Koppelomvormer
De koppelomvormer zoals we die tegenwoordig kennen is in feite een vloeistofkoppeling met de toevoeging van een stator. Dit is een derde, kleiner schoepenrad dat tussen de impeller en de turbine geplaatst wordt. De schoepen van de stator staan zeer vlak en zijn tegenovergesteld gedraaid ten opzichte van de binnenste schoepen van de impeller en turbine. De stator was vroeger gefixeerd en kan tegenwoordig enkel draaien in dezelfde richting als de rest van de koppelomvormer. De vloeistof kan daardoor minder gemakkelijk terugstromen van de turbine naar de impeller en daardoor ontstaat een drukverschil. Hierdoor zal de turbine flink langzamer draaien dan de impeller, waardoor het koppel groter wordt.

Koppelomvormer

Er zijn in de werking van een koppelomvormer een drietal fases te onderscheiden.

Stall
In deze fase draait de aandrijfas en dus de impeller rond, maar kan de uitgaande as niet bewegen. Dit is bijvoorbeeld het geval wanneer je voor het stoplicht staat en met de rem voorkomt dat de auto gaat kruipen. Anders dan bij een auto met een frictiekoppeling laat de koppelomvormer wel beweging van de aangedreven toe, waardoor de motor niet afslaat. De geringe energie die de turbine produceert, wordt door wrijving omgezet in warmte.

Acceleratie
Als het verkeerslicht op groen springt en de bestuurder het gaspedaal indrukt, dan maakt de motor en daarmee de impeller meer toeren. De zware last (het in beweging moeten krijgen en versnellen van de auto) zorgt ervoor dat de turbine veel minder toeren maakt dan de impeller. Hierdoor wordt het koppel vergroot (tot wel twee tot driemaal het koppel dat de motor kan produceren) en komt de auto eenvoudiger van zijn plek. Dit veroorzaakt ook het kenmerkende ‘gierende’ geluid van een optrekkende auto met automaat: de motor draait vrijwel continu onder een hoger toerental, terwijl je bij een auto met handbak een meer gelijkmatige klim in toeren zal ervaren (en horen).

Koppeling
In deze fase heeft de auto een constante snelheid bereikt en draait de turbine op ongeveer 90 procent van de snelheid van de impeller. Een hoger percentage is met een conventionele koppelomvormer niet morgelijk omdat je verliezen hebt door wrijving en warmte. Tegenwoordig hebben veel koppelomvormers een zogenaamde lock up, waarbij op constante snelheid de impeller en turbine worden gekoppeld voor een zo efficiënt mogelijke overbrenging.



50 reacties

Weer wat wijzer autoblog bedankt
Mooi man! Dat vraag ik mjj dus serieus wel eens af :) thanks!
@dwersbongel: en nooit eerder opgezocht?
Maar hoe kan het dan dat de ene automaat zijdezacht schakelt terwijl de andere gewoon bokt? Wordt dat met solenoids gedaan die op het moment van schakelen open gaan waardoor er meer slip ontstaat?
@Original_Arnoud: Dat heeft meer te maken met de daadwerkelijke versnellingsbak achter de koppelomvormer (ook ingewikkelde mechanisme). De koppelomvormer is de vervanging van de frictieplaten bij een handbak/dubbele koppeling. Maar de rest van de automatische versnellingsbak lijkt me een leuke opvolger op dit artikel @dizono!
@Original_Arnoud: kan ook komen door software. De eerste e92 modellen schakelden slecht na een software update schakelde de bak als ren zonnetje.
Ook schiet de koppelomvormer in een vaste overbrenging bij een bepaalde snelheid hierdoor is het verlies 0%. Vooral bij oudere auto’s voelt dit als een extra versnelling maar schakelt op snelheid en niet op het toerental. (Het staat wel min of meer in de tekst maar niet heel erg duidelijk). Mooi artikel!
@bassx: klopt! Mijn Peugeot 307 lockt bij ongeveer 30 km/u. Het lijkt dan inderdaad dat hij schakelt
@bassx: De ZF 4HP14 automaatbak in m’n 205 is een interessant stukje techniek. In de 1e en 2e versnelling is hij volledig hydraulisch aangedreven. Zeer soepel dus, bijna CVT-achtig bij rustig optrekken.
De 3e versnelling daarentegen is deels mechanisch, deels hydraulisch aangedreven zodat de slip minder wordt maar de auto nog altijd niet zal ‘bokken’ bij plotse acceleratie in de 3. Vraag me niet hoe dat precies werkt ;)
De 4 is ten slotte volledig mechanisch aangedreven -lock up zeg maar-, teneinde het brandstofverbruik te verlagen.
De auto zal wel altijd pas bij 2400 à 2500 toeren overschakelen van 3 naar 4, zodat hij niet ‘onder’ zijn toerengebied komt in de 4e versnelling. Toch is het echt een auto om rustig mee te cruisen.

Fun fact: Het is een Duitse automaatbak in een Franse auto :)
@123bat: Rest mij hier aan toe te voegen dat -zover ik weet- dit allemaal zonder computerbesturing gebeurt! Knap stukje techniek toch.

@123bat: Het werkt dan waarschijnllijk via vacuum van de inlaatspruitstuk.
@123bat: in verschillende 205’s zijn veel elektronische componenten van Bossche gebruikt.
@xiran: Dat klopt :) maar de automaat zelf is niet computergestuurd. Volgens mij werkt ‘ie op oliedruk ofzo.
@123bat: klopt alweer :D er gaan 4 stekkers naartoe. 1 voor controle P. 2 voor achteruit en de andere twee voor – en +. Super simpel. (overigens zijn ze best zwaar in krap ingebouwd)
@xiran: Nondeju, tegen jouw 205-kennis kan ik niet op! :D
Je rijdt zelf een GTI toch?
@123bat: ja en ik ben driftig op zoek naar een 205 rallye. (de 1.3 variant) ze zijn alleen onvindbaar.
Hoe kan een mens zoiets uitvinden ??

En dat in 1930 ofzo ..
Zotte Roemeen ..

Anyway .. Ik heb besloten dat alles wat met een automaat te maken heeft te moeilijk voor me is ..
Toch bedankt voor de moeite ..
@lincoln: jouw .. gewoonte .. om .. automatisch .. puntjes .. achter .. alles .. te .. typen .. is .. voor .. mij .. ook .. te .. moeilijk .. om .. te .. begrijpen ..
Top, weer wat om op de komende BBQ van de zoveelste kennis van mijn vrouw over te zwammen met mijn mede lotgenoten.
Is echt leerzaam. Zeker als je niks te doen hebt, alleen autoblog dan.
Er wordt hier gesproken over 3 fases: stall, waarbij de impellor wel draait maar de turbine niet (stilstaande auto); acceleratie, waarbij de impellor op hoge snelheid draait en de turbine daardoor steeds sneller gaat draaien, zij het langzamer dan de impellor (accelererende auto); en koppeling, waarbij de impellor en turbine (bijna) even snel draaien (auto met constante snelheid)…

Maar is er niet nog een vierde fase, namelijk als je gas loslaat bij een (hoge) snelheid? Want de turbine zit indirect (via de versnellingsbak, dus hij draait wel met een andere snelheid) gekoppeld aan de wielen toch? Zo ja, dan blijft de turbine bij gas los ronddraaien met dezelfde snelheid, terwijl de impellor minder snel gaat draaien, omdat de motor bij gas los immers minder toer gaat maken…

Of zie ik iets over het hoofd?
@henrie: ik denk dat de situatie die jij beschrijft precies het probleem is met oudere automaten: je kunt amper op de motor afremmen. Met een mechanische lockup zou je dit ongewenste effect moeten kunnen elimineren.
Haarfijn uitgelegd, bijna nog beter dan op de MTS-Autotechniek in Apeldoorn waar ik destijds vier jaar op heb gezeten. Nu was dat een soort bedrijfskundige opleiding voor de autobranche, een soort IVA veur ’t gewone volk, dus echt diep werd er niet op techniek ingegaan. Voor een onderwerp als de werking van een koppelomvormer zat je zo een uur in de schoolbanken.

Kortom, complimenten Dizono voor de heldere uiteenzetting.
@moveyourmind: herkenbaar dat van Apeldoorn. Was graag wat dieper op de materie ingegaan, maar dat vonden ze niet nodig voor de verkoopopleiding. Gemiste kans. Docent autotechniek wilde t ook niet echt meer uitleggen dan nodig. Dat was ook jammer.

Verders wel een gezellig clubske van gewoon volk
@Crosscabouter: Dat zeker, een gezellige club. Én de toenmalige MTS aan de Loolaan was ook echt een instituut dat landelijke bekendheid genoot binnen de autobranche.
@moveyourmind: Als ze op een opleiding Autotechniek al niet meer op de techniek ingaan… Waar moet het heen met de wereld?
Leuk stukje.

Bij automaten komt altijd de herinnering naar boven van een opel kadett 1.3 automaat met 3 versnellingen. Een dronken circus aap zou nog soepeler kunnen schakel als dat ding.
@martingtv: de 3 traps in m’n ’77er Golf 1 gaat anders wonderbaarlijk goed voor een 39 jaar oude auto…
Waarom ben ik dan met een peugeot 3008 met automaat dan eens stilgevallen? Was wel op een helling…. Algoed huurauto maar bon
@unknown32: ik heb met je te doen, een Peugeot 3008 als huurauto rijden, met een automaat, daarmee stilvallen en dan daarvoor ook nog een bon krijgen… Je moet een heel sterk karakter hebben dat je zoveel ellende tegelijk aan kan!
@mashell: Ik had een Golfje gehuurd maar kreeg een “upgrade”… Geen bon gekregen, dat is antwerps zoals je in NL zegt: maar ja…
Aan je toon te lezen bedoel je dit wel sarcastisch, vreemd.
@unknown32: vind ik niet vreemd; Antwaarps klappen op een Nederlandse website is natuurlijk ook vragen om bespot te worden ;-) Geldt overigens voor elk dialect denk ik.
@unknown32: omdat een 3008 meestal een normale versnellingsbak heeft maar dan met een schakelrobot op (op de 1,6 hdi bijv.). Een half automaat dus
@unknown32: had dan liever geen upgrade gekregen..
@pinut187: had ik ook gezegd maar die golf hadden ze niet meer :(
@mashell: hahaha ik had een fiesta besteld en kreeg wen Fiat panda.
In de stallen fase wordt gesproken over de turbine die een geringe hoeveelheid energie produceert. Hoe kan dat? Deze staat toch stil? Daarnaast zie je in de afbeelding van de torque converter dat de turbine aan de aandrijfas zit en de impellor aan de wielen. In de tekst wordt het andersom bedoeld. Hoe zit het bij moderne automaten?
@rrvliet: zo als in de tekst beschreven staat.
Dezs soort automatische transmissie bestaat al heel lang en vind ik nog altijd de beste. Niet dat lompe gedrag van een dct bij filerijden/optrekken en een beter comfort. Daarbij heb je tegenwoordig de lock-up die er al heel vroeg opkomt waardoor het brandstofverbruik ook sterk is verminderd.
Ik heb een Avensis 2.0 vvti uit 2004 met zo’n bak. Echt heel comfortabel maar wat een zuipschuit. Ben nu op vakantie met dat ding met een caravan er achter. Om te huilen het verbruik :-) 1 op 6.
@aadzor: je kunt dat stuk verdriet dan ook beter bij de locale boer in de schuur laten staan…
Mooi stuk! Volgende keer de planetary gear set dan maar als vervolg?
Er wordt 1 belangrijke bedrijfstoestant “fase” vergeten, namelijk de declaratie fase. Wat gebeurt er in een koppelomvormer als het voertuig declareert/afremt op de motor. Als de wielen de motor aandrijven.

Ook had er per fase beschreven kunnen worden wat de stator doet. Bij de ene fase staat de stator stil en bij een ander draait het stator wiel mee. Dit heeft iets te maken met het benodigde koppel.

Voor de rest is het leuk getypt
@maxpower: mok mok mok mok…

Als jij nu eens precies uitlegt hoe de dingen die jij beschrijft werken, dan hebben we er nog iets aan.
En hoe werkt een dct dan?? Heeft deze geen koppelomvormer?
@camber24: deze heeft twee mechanische koppelingen (mogelijk in een vloeistofbad) zoals de afkorting zegt dual clutch transmission, met achter elke koppeling een deel van de versnellingen.
Koppeling 1 voor de oneven versnellingen en koppeling 2 voor de even versnellingen.
@camber24: een dct is een robotische handbak. Een automaat is een planetair tandwielstel en heeft per definitie dus maar één uitgaande as. Voor een dual clutch setup moet je de bak als het ware splitsen, met de even en oneven versnellingen beiden op een eigen as. Die uitgaande assen hebben vervolgens beide hun eigen koppeling, waardoor je de ene versnelling al kunt klaarzetten en je om te schakelen enkel de ene as moet ontkoppelen en de andere juist koppelen.
Mooi stuk aan info weer, bedankt!
Ik heb een 535i e39 gehad, waar de automaat de neiging had om af te slaan bij het wegrijden (1e fase). Met de airco aan (300 toeren meer stationair) ging t goed. Anders sloeg die af. Had m zo gekocht. Toen niet gemerkt omdat airco aan stond. Was dus genaaid. Dacht koppeling kapot. Op zelfde manier verkocht aan handelaar. Maar waarschijnlijk was met olie vervangen/bijvullen in koppelaar euvel verholpen.
Met de komst van de dubbele koppeling dacht ik dat de koppelomvormer z’n beste tijd had gehad.Had een dubbele koppeling (TCT) in m’n Alfa Giulietta en dat was best goed. Maar heb nu een automaat met koppel omvormer in m’n w205 C-klasse (7Geartronic plus) en dat schakelt toch beter, en bovendien is de auto zeer zuinig. Zelfs zuiniger dan de handgeschakelde versie. Tot m’n verbazing schakelt de bak ook sneller dan die van de Alfa.

Geef een reactie:

Je moet ingelogd zijn om reacties te posten, registreren kan HIER (ook via Facebook).