Hoe werkt een automaat? De automatische versnellingsbak uitgelegd

Een automaat kiest zelf de juiste overbrenging, zodat jij alleen gas en rem hoeft te bedienen. Sensoren meten snelheid, gaspedaalstand en motorbelasting, de besturing bepaalt welke versnelling daarbij past en schakelt die in met oliedruk en koppelingspakketten. Belangrijk om te weten: er zijn vier hoofdtypen automaat, en die werken van binnen fundamenteel anders, ook al voelt het achter het stuur vergelijkbaar.

Hieronder lees je hoe een automaat werkt, welke typen er bestaan en waarom dat verschil uitmaakt zodra er iets mis gaat. Wij werken bij ATR Transmissies in Montfoort aan alle vier de typen, en de storingsbeelden lopen per type sterk uiteen.

De vier typen automaat in het kort

Dit is het overzicht dat je nodig hebt:

• Hydraulische automaat met koppelomvormer: koppelomvormer plus planetaire tandwielstelsels. De bekendste en oudste vorm.
• Dubbele koppeling (DSG, DCT, PDK): twee deelbaksecties in één huis, elk met een eigen koppeling en een eigen ingaande as.
• CVT: traploos, met verstelbare poelies en een duwband of ketting. Geen vaste versnellingen.
• Semi-automaat / geautomatiseerde handbak: een gewone handbak waarop actuatoren de koppeling en de schakelvorken bedienen.

Daarnaast bestaat de e-CVT bij hybrides. Die wordt vaak op één hoop gegooid met de gewone CVT, terwijl het technisch iets heel anders is. Verderop lees je waarom.

Hoe werkt een automatische versnellingsbak met koppelomvormer?

Dit is het type dat de meeste mensen bedoelen als ze vragen hoe een automaat werkt. Er zit geen koppelingspedaal in, omdat de taak van de koppeling is overgenomen door een koppelomvormer.

De koppelomvormer: olie in plaats van een pedaal

De koppelomvormer is een met olie gevulde kom tussen motor en bak. Het is geen koppeling met platen die tegen elkaar klemmen, maar een hydrodynamische verbinding. Daarin zitten drie delen. De pomp draait mee met de motor en slingert ATF naar buiten. De turbine vangt die oliestroom op en gaat daardoor meedraaien; die zit vast aan de ingaande as van de bak. Tussen beide zit de stator, die de terugstromende olie de goede kant op stuurt. Daardoor levert de omvormer bij een groot toerentalverschil, dus vooral bij optrekken vanuit stilstand, meer koppel af dan de motor erin stopt.

Kracht overbrengen via olie kost altijd wat slip. Daarom heeft vrijwel elke moderne koppelomvormer een overbruggingskoppeling, de lock-up. Zodra de omstandigheden dat toelaten, sluit die mechanisch en zijn motor en bak star verbonden: geen slip, lager verbruik, lager toerental op de snelweg. Een lock-up die begint te schudden of te slippen is een bekende oorzaak van trillingen bij constante snelheid. Meer over de opbouw en de storingsbeelden lees je op de pagina over de koppelomvormer.

Planetaire tandwielstelsels

Achter de koppelomvormer zitten geen losse tandwielparen zoals in een handbak, maar planetaire stelsels: een zonnewiel in het midden, planeetwielen eromheen in een drager, en een ringwiel daaromheen. Door telkens een ander deel vast te houden of aan te drijven, haal je uit hetzelfde stelsel verschillende overbrengingen, inclusief de achteruit.

Dat vasthouden gebeurt met natte platenkoppelingen (pakketten frictie- en stalen platen die in olie lopen) en met rembanden die zich om een trommel klemmen. Elke versnelling is dus een combinatie van welke pakketten dicht zijn en welke open. Bij het schakelen gaat het ene pakket open terwijl het andere sluit; de overlap daartussen bepaalt of je een vloeiende of een schokkerige schakeling voelt.

Schuivenhuis en mechatronic

Welke pakketten wanneer sluiten, regelt het schuivenhuis: een blok met kanalen, kleppen en schuiven waar de ATF onder druk doorheen gaat. In oudere bakken ging dat puur hydraulisch en mechanisch. In moderne bakken zit er elektronica bovenop: magneetventielen en drukregelaars die door een regeleenheid worden aangestuurd, vaak in één samengebouwde eenheid die mechatronic heet.

Die eenheid bepaalt niet alleen wanneer er geschakeld wordt, maar ook met welke druk. De software past zich aan het rijgedrag en de slijtage van de pakketten aan. Gaat er iets mis met een magneetventiel, een druksensor of de bedrading, dan reageert de bak meestal eerder verkeerd dan dat hij helemaal stopt. De regeleenheid legt dan vaak een transmissie-foutcode vast die aangeeft welk circuit buiten bereik zit.

Waarom ATF meer doet dan smeren

In een handbak smeert de olie de tandwielen en lagers. In een automaat doet ATF drie dingen tegelijk:

1. Smeren van lagers, tandwielen en planeetstelsels.
2. Koelen: de koppelomvormer produceert warmte, zeker in druk stadsverkeer en bij het trekken van een aanhanger.
3. Kracht overbrengen en druk leveren: de olie drijft de turbine aan en zorgt via het schuivenhuis voor de schakeldruk die de koppelingspakketten sluit.

Dat derde punt maakt ATF een functioneel onderdeel. Is de olie oud, vervuild met frictiemateriaal of van het verkeerde type, dan verandert het wrijvingsgedrag en de drukopbouw. Dat voel je als traag inschakelen, doorslippen of schokken. Ook het niveau luistert nauw: te weinig olie geeft luchtinslag en drukverlies, te veel geeft schuim met hetzelfde effect. Elke fabrikant schrijft een eigen specificatie voor, en die zijn niet zomaar uitwisselbaar.

De andere typen automaat uitgelegd

Dubbele koppeling (DSG, DCT, PDK)

Een dubbele koppeling heeft geen koppelomvormer, maar twee koppelingen op twee ingaande assen. Bij een zeventraps uitvoering bedient de ene as de oneven versnellingen (1, 3, 5, 7) en de andere de even; waar de achteruit zit, verschilt per constructie. Terwijl je in de derde rijdt, staat de vierde al voorgeselecteerd klaar op de andere as. Schakelen is dan niets meer dan de ene koppeling openen en de andere sluiten, wat razendsnel gaat.

Er zijn natte uitvoeringen, waarbij de koppelingen in olie draaien en meer koppel en warmte aankunnen, en droge uitvoeringen, waarbij de koppelingsplaten in de lucht lopen en de tandwielen hun eigen bakolie hebben. Droge uitvoeringen zitten vooral in lichtere modellen en zijn gevoeliger voor warmte bij veel optrekken en stilstaan. Porsche gebruikt dezelfde basisopzet onder de naam PDK. De zwakke plekken zitten meestal in de koppelingen zelf en in de mechatronic; de bak schokt dan vooral bij lage snelheid en bij optrekken, zoals bij een schokkende 7-traps DSG.

CVT

Een CVT heeft helemaal geen vaste versnellingen. Twee poelies (conische schijfparen) verstellen in breedte, en daartussen loopt een stalen duwband of een ketting. Verschuift de ene poelie naar binnen en de andere naar buiten, dan verandert de effectieve diameter en dus de overbrenging, traploos. Daardoor kan het motortoerental gelijk blijven terwijl de snelheid oploopt, wat het bekende elastiekgevoel geeft. DAF maakte hier destijds naam mee met de Variomatic; Audi bracht een eigen kettingvariant op de markt onder de naam Multitronic.

Semi-automaat

Een semi-automaat of geautomatiseerde handbak is precies wat de naam zegt: een handgeschakelde bak met actuatoren die de koppeling bedienen en de versnellingen inleggen. Je merkt dat aan de schakelpauze, want er is maar één koppeling die telkens open en dicht moet. De slijtage lijkt daardoor op die van een handbak: als de koppeling slipt, gedraagt de auto zich net zoals een handgeschakelde auto met een versleten plaat.

e-CVT bij hybrides

De e-CVT in bijvoorbeeld een Toyota-hybride is géén band-CVT. Er zitten geen poelies en geen duwband in. Het is een planetair stelsel dat de krachten van de verbrandingsmotor en twee elektromotoren verdeelt: een power-split. De verhouding tussen motortoerental en wielsnelheid wordt geregeld door die elektromotoren aan te sturen, niet door iets te verschuiven of te schakelen. Er zijn dus geen koppelingspakketten die in- en uitschakelen en geen schakelmomenten. Wat er wél in zit, is een eindoverbrenging en een parkeerpal. Dat deze constructie geen schakelklachten kent zoals de andere typen, komt dus doordat er simpelweg niets te schakelen valt.

P, R, N, D en de rest: wat de letters betekenen

• P (Park): de aandrijflijn wordt mechanisch geblokkeerd door een parkeerpal die in een getande krans in de bak valt. Dat is een grendel, geen rem. Trek op een helling daarom eerst de handrem aan en zet de bak dan pas in P, zodat het gewicht van de auto niet op die pal komt te rusten.
• R (Reverse): achteruit.
• N (Neutraal): geen krachtoverbrenging, maar ook geen blokkering. De auto kan rollen.
• D (Drive): de bak schakelt zelf door alle vooruitversnellingen.
• S (Sport): schakelt later omhoog en eerder terug.
• M of +/-: handmatige stand waarin jij de versnelling kiest, meestal met een beveiliging tegen een te hoog toerental.
• L, 2 of B: begrenst de bak tot de lagere versnellingen, handig bij afdalen of slepen. Bij hybrides staat B meestal voor extra motorremming.

Rijden met een automaat

Een paar gedragingen zijn typisch voor een automaat en dus geen storing.

Kruipfunctie. Zet je een automaat met koppelomvormer in D en laat je de rem los, dan kruipt de auto vanzelf vooruit. Dat komt doordat de koppelomvormer ook bij stationair toerental al wat koppel doorgeeft. Bij dubbele koppelingen wordt dat gedrag elektronisch nagebootst door de koppeling licht te laten slepen.

Kickdown. Trap je het gaspedaal voorbij het drukpunt helemaal in, dan schakelt de bak terug voor maximale acceleratie. In oude bakken zat daar een kabel of drukklep achter; nu is het een schakelaar of een sensorwaarde die de regeleenheid meeneemt.

Stilstaan voordat je van D naar R gaat. Wisselen tussen vooruit en achteruit betekent dat de bak een andere set koppelingen en rembanden moet sluiten, tegen de draairichting van de aandrijflijn in. Doe je dat terwijl de auto nog rolt, dan moeten die pakketten het snelheidsverschil wegslijpen. Dat kost frictiemateriaal en geeft warmte. Wacht dus tot de auto echt stilstaat, met de rem ingetrapt.

Wat er slijt en waar problemen vandaan komen

Elk type heeft eigen zwakke plekken, maar er zijn terugkerende patronen:

• Frictiemateriaal van koppelingspakketten en rembanden slijt en vervuilt de olie. Gevolg: doorslippen en een oplopend toerental zonder snelheidswinst.
• Drukverlies door versleten dichtingen, een zwakke oliepomp of een vervuild filter. Gevolg: traag inschakelen vanuit P of N, laat schakelen.
• Elektronica en sensoren: magneetventielen die blijven hangen, een toerentalsensor die uitvalt, een storing in de mechatronic. Gevolg: noodloop, waarbij de bak in één versnelling blijft staan, plus foutcodes.
• Koppelomvormer: een slippende lock-up of beschadigde stator geeft trillingen of gebrek aan trekkracht.
• Warmte: aanhangers trekken, veel stadsverkeer of een verstopte oliekoeler laten de ATF sneller verouderen.

Herken je klachten als schokken, doorslippen of rukken bij het optrekken, lees dan verder bij automaat schakelt niet goed of schokt of bij auto schokt of stottert, waar ook motorgerelateerde oorzaken aan bod komen. Een compleet overzicht van waarschuwingssignalen staat bij symptomen van een kapotte versnellingsbak. Wil je weten wat er bij jouw merk speelt, kijk dan bij automaatproblemen per merk.

Veelgestelde vragen

Hoe werkt een automaat in het kort?

Een automaat bepaalt zelf welke overbrenging past bij je snelheid, gaspedaalstand en motorbelasting, en schakelt die in zonder koppelingspedaal. Bij een automatische versnellingsbak met koppelomvormer gebeurt dat via planetaire tandwielstelsels en koppelingspakketten die met oliedruk worden gesloten.

Wat is het verschil tussen een automaat en een DSG?

Een automaat met koppelomvormer geeft de kracht via olie door aan de bak. Een DSG heeft twee mechanische koppelingen en twee ingaande assen, en selecteert de volgende versnelling alvast voor. Je bedient ze hetzelfde, maar van binnen zijn het verschillende constructies met verschillende slijtagepatronen.

Moet je de olie van een automatische versnellingsbak verversen?

In een automaat is de ATF geen pure smering, maar ook het medium dat kracht overbrengt en de schakeldruk levert. Of er een verversingsinterval geldt en welke olie erin hoort, staat in het onderhoudsschema van jouw auto en verschilt per type bak. Bij zwaar gebruik, zoals veel aanhanger trekken of stadsverkeer, is verse olie extra van belang.

Waarom moet ik stilstaan voordat ik van D naar R schakel?

Omdat de bak dan een andere set koppelingen en rembanden moet sluiten, tegen de draairichting van de aandrijflijn in. Doe je dat terwijl de auto rolt, dan slijpen die pakketten het snelheidsverschil weg. Dat kost frictiemateriaal en geeft onnodige warmte.

Is een e-CVT hetzelfde als een gewone CVT?

Nee. Een gewone CVT werkt met verstelbare poelies en een duwband of ketting. Een e-CVT bij hybrides is een planetaire power-split waarbij elektromotoren de verhouding regelen. Er zit geen band in en er zijn geen schakelmomenten.

Vragen over jouw automaat?

Weet je niet welk type automaat er in jouw auto zit, of merk je dat de bak anders reageert dan je gewend bent? Als versnellingsbakspecialist werken we dagelijks aan alle vier de typen. Wat een reparatie of revisie kost, hangt af van het type bak, de oorzaak en wat er intern beschadigd is; een indicatie van de opbouw van zo’n prijs vind je bij versnellingsbak revisie kosten. Een richtprijs voor jouw auto geven we pas als we weten waar we naar kijken.

Bel ons op 0348-475100 of kom langs bij ATR Transmissies, Aardvletterweg 7, 3417 XL Montfoort. Ook als je alleen wilt weten of dat schokje serieus is.