Techniekvergelijking: automatische versnellingsbakken
Motorfietsen met automaat? Veel motorrijders vrezen hierbij voor het verlies van een stukje zelfstandigheid en controle. Onterecht, is onze bescheiden mening. Deze vijf motoren maken het leven voor de rijder gemakkelijker, elk met eigen techniek en functie. Net als moderne scooters en auto’s.Gaat dat wel samen? In de Verenigde Staten heeft minimaal 90 procent van alle auto’s een automatische versnellingsbak. Hier in Europa is dat slechts eenderde, maar de lijn is stijgende. Moderne sportwagens hebben Tiptronic en schakelen bliksemsnel. Bij scooters zie je eigenlijk uitsluitend automaten. Alleen wij motorrijders willen van geen automaten weten en houden vast aan het samenspel van gas geven, koppelen en schakelen met de linkervoet en beide handen. Juist deze ingewikkelde combinatie schijnt een essentieel onderdeel te zijn van onze fascinatie voor motorrijden.Op Alpenpassen kom je geen 100 of 200 meter ver zonder te schakelen. In uiterste gevallen, bijvoorbeeld in stadverkeer, moet je vaak iedere paar meter schakelen. Daarbij martelen sommige motoren de linker onderarm doordat je extreem hard in het koppelingshendel moet knijpen. Desondanks, of misschien juist wel daarom, hebben motoren zonder koppelingshendel bij motorrijders een soft imago. Maar waarom is dat zo?Verliezen we echt de controle als we het schakelen of koppelen overlaten aan een automaat? Ter informatie: het sinds 1958 meest verkochte voertuig ter wereld heeft een halfautomaat, de meer dan 60 miljoen keer gefabriceerde Honda Super Cub, die een drie- of vierversnellingsbak combineert met een natte meerschijven automatische koppeling. Alleen het koppelingshendel ontbreekt. Geen probleem, want de rijder schakelt en de Super Cub koppelt.Nog verder gaan echte scooters met variomatic. Maar laten we wel wezen, dit ‘rubberenbandeffect’ (het toerental blijft constant, terwijl alleen de overbrenging wordt aangepast) kan motorrijders niet echt bekoren. Maar na veel flops in het verleden (onder andere Moto Guzzi en ook Honda) begint de tijd langzaam maar zeker rijp te worden voor motorfietsen met een vol- of halfautomaat. En nooit eerder was het aanbod groter: vier van de vijf hier verzamelde concepten, van traploze volautomaat tot schakelhulp, doen het zonder koppelingshendel. Alleen bij de BMW moet nog gewoon gekoppeld worden. De schakelhulp van de K1300S werkt alleen bij het opschakelen zonder het intrekken van het koppelingshendel. Bij de beide Honda’s ontbreekt zelfs het schakelpedaal. Net als de Aprilia en de Yamaha zijn ze manueel met de linker hand te schakelen. We beginnen met de in 2008 geïntroduceerde Honda DN-01. Deze kruising tussen een scooter en een cruiser heeft de optiek van een haai en heeft geen versnellingsbak, maar een hydraulische aandrijving met cardan en een enkelzijdige swingarm. Tijdens het rijden voel je eigenlijk niets van de gecompliceerde techniek en geniet je door de traploze overbrenging van de mooiste schakelmomenten. Geen lastwisselingen, geen speling in de aandrijflijn en geen problemen bij het wegrijden met de automatische koppeling. Er zit alleen wel een wereld van verschil tussen de als overdrive geconstrueerde D-stand (Drive) en de veel sportievere S-stand. In D voelt de 680 cc V-twin zwak aan en heeft hij 8,7 seconden nodig voor de sprint van 0 tot 100 km/uur. In de S-stand kan hij het in 7,6 seconden en manueel geschakeld zelfs in 6,9 seconden. Verliezen in de koppelomvormer en een dikke 271 kilo gewicht zorgen ervoor dat zijn vette 61 pk’s slechts aanvoelen als 40 pony’s.Desondanks is de uitrusting van hoog niveau met een gecombineerd integraal remsysteem en een fijn regelend ABS. Verder spreken een neutraal rijgedrag en prima veercomfort in het voordeel van de € 14.790,- kostende DN-01. Maar toch is de DN-01 door zijn eigenzinnige design, de door de treeplanken geringe grondspeling en de op den duur oncomfortabele zitpositie als het antwoord op een vraag die niemand heeft gesteld. Op de nieuwe VFR hebben de veel fans daarentegen veel te lang moeten wachten. Niet in de laatste plaats door de exclusieve versnellingsbak met dubbele koppeling van de 1.200 cc V4. Met het ‘DCT’ gedoopte systeem maakt Honda onder motorrijders een techniek salonfähig die Audi, Porsche en Volkswagen al meerdere jaren in hun topmodellen gebruiken (‘DSG’). En dit doordachte aandrijfconcept functioneert uitstekend. Schakelen zonder schokken en voelbare onderbreking van de trekkracht is ronduit fascinerend. Zondermeer comfortabel tijdens een toerritje is dat je niet hoeft te schakelen, laat de automaat het werk maar doen. Er is keuze uit twee standen: de tamme en zuinige ‘D’ voor op de lange baan en de sportievere ‘S’, waarbij hogere toerentallen lagere versnellingen worden aangesproken. Karakterverandering door een druk op de knop. Doctor Jekyll en Mister Hyde. De ongewone bediening van de versnellingsbak en dubbele koppeling helpt je ongemerkt over de diepe krater in de koppelkromme bij 3.000 toeren. Want flink gas geven zorgt ervoor dat de automaat supersnel een of twee versnellingen terugschakelt. Volgas doortrekkend levert de automaat acceleratiewaarden die er mogen zijn. Daar kun je niet aan tippen als je de VFR manueel schakelt. Die tiptronic werkt trouwens simpel en smaakt absoluut naar meer. Zachte vingerbewegingen, waarmee je snel van de ene naar de andere versnelling zapt. Geweldig! Maar we moeten er wel eerlik bij vertellen dat de basis VFR sneller accelereert dan de automaat met dubbele koppeling. Daarnaast is er steeds een beetje speling in de aandrijflijn voelbaar. Tevens voel je over het algemeen een beetje speling in de aandrijflijn en laag in de toerenkelder bij weinig belasting is de injectie niet loepzuiver. Daar komt bij dat de regelelektronica bij constant lage snelheden soms niet kan kiezen tussen twee versnellingen en wat twijfelachtig heen en weer schakelt. Toch kiezen wij in het geval van de VFR voor de DCT-versie!Bij Aprilia heeft de NA850 Mana GT het blok van een grote scooter geërfd, compleet met variomatic en automatische koppeling en andere slimme details (helmvak). Dat verklaart niet alleen het metalen geluid, maar ook de uitgebreide gebruiksvriendelijkheid. De Mana rijdt volautomatisch en met traploze overbrenging in drie verschillende rijstanden en laat zich ook met de hand of de voet (!) in zeven voorgeprogrammeerde trappen bewegen, zonder koppelen. Zachte druk is voldoende. Niet beschikken over een gewone versnellingsbak, betekent ook dat je bij stilstand geen versnelling kunt inschakelen. Daarom hebben de Mana en ook de DN-01 een mechanisch op het achterwiel werkende parkeerrem. Ook de VFR heeft zo’n veiligheidsrem, omdat het DCT na het uitschakelen van de motor altijd naar de vrijstand schakelt. De knop om de parkeerrem van de VFR uit te schakelen, is opzettelijk wat verstopt gepositioneerd. De conventionele koppeling en versnellingsbak van de Yamaha FJR1300AS worden elektrohydraulische bediend. Zonder contactstroom kun je de bij het wegzetten gekozen versnelling niet wisselen of ontkoppelen om de motor te verplaatsen. Enerzijds een nuttige aanvulling van de wegrijdblokkering, maar anderzijds heb je altijd de contactsleutel nodig om de FJR een paar meter te verplaatsen. De AS, die een meerprijs van € 1.000,- heeft, koppel en schakelt boterzacht, maar bij rustig weg rijden en draaien blinkt het vijf kilo zware systeem niet uit. Let bij het wisselen tussen motoren met een manueel bediend schakelsysteem (tiptronic) altijd goed op, want al naar gelang merk en type zit de toets voor opschakelen de ene keer aan de voorzijde van het stuur en de andere keer aan de achterzijde. Aan schakelen met de voet zal ook de komende tien jaar weinig veranderen en de beweging blijft waarschijnlijk ook altijd even logisch: omhoog en omlaag. De BMW K1300S heeft een conventionele zesversnellingsbak en een natte koppeling en met schakelhulp (of: quick shifter) kun je niet automatisch schakelen. Wel kun je zonder gebruik te maken van het koppelingshendel sneller en gemakkelijker op schakelen zonder daarbij het gas dicht te hoeven draaien. Dit systeem wordt al langer toegepast in de racerij, maar is ook in de dagelijkse praktijk een welkom extra. Nu is het alleen nog wachten op een systeem waarmee je ook zonder koppeling kunt terugschakelen. Wie weet, misschien komt er een dag dat we het schakelen en koppelen niet meer missen. Maar waarschijnlijk pas wanneer een automaat sneller en beter functioneert, zoals bij moderne sportauto’s. [Fazit]MOTOPLUS CONCLUSIEJa, schakelhulpen en doordachte automatische concepten kunnen ook bij motorfietsen zinvol zijn. Dit gaat met name op voor de VFR met zijn versnellingsbak met dubbele koppeling. Ook de gemakkelijke, comfortabele Mana GT met zijn scootertechniek en de BMW met de sportieve en snelle schakelassistent overtuigen, omdat ze veel schakelopties bieden en/of het schakelen vergemakkelijken.[Kaders verschillende motoren][P. 52]HONDA VFR1200F DCTVERSNELLINGSBAK MET DUBBELE KOPPELINGDeze V4 beschikt over allerlei foefjes. De ingaande as van de versnellingsbak is verdeeld in een binnenste en buitenste as. Beide hebben ieder een eigen natte meerplaatskoppeling (Double Clutch Transmission, DCT). De ene koppeling zorgt voor het doorgeven van de kracht van de tandwielen van de oneven versnellingen 1, 3 en 5 en de andere voor die van de even versnellingen 2, 4 en 6. De beide koppelingen worden door de regelunit elektrohydraulisch bediend. Een van beide tandwieltrio’s is continu ingeschakeld, het andere draait ontkoppeld en onbelast mee. Starten doet de V4 altijd in zijn vrijstand. Door middel van een schakelaar op de rechter stuurhelft en een servomotor links op de versnellingsbak schakel je de eerste versnelling in. Op het moment van gas geven rolt de VFR zachtjes in de D-stand vooruit. Deze stand is afgestemd op vroeg opschakelen, werkt soepel en is zonder op de versnellingsindicator in het dashboard te kijken bijna niet voelbaar. Zelfs bij opschakelen onder volgas voel je nauwelijks dat de trekkracht onderbroken wordt. De regelelektronica zet voor iedere gangwissel al de volgende versnelling gereed. Op dat moment werken de beide koppelingen tegenovergesteld: de ene koppelt de tandwielen voor het volgende tandwielpaar, de andere ontkoppelt die van de vorige. Beide automaatstanden hebben een ‘kickdown-functie’, die bij volgas geven zelfstandig een of twee versnellingen terugschakelt. De sportieve S-stand schakelt over het algemeen later op en houdt het toerental hoger. Door de keuzetoets MT/AT, ook aan de rechterkant op het stuur, kun je overschakelen op manuele bediening van de bak. Vooral terugschakelen gaat met de Tiptronic (wipschakelaar links op het stuur) boterzacht. Laat je het tempo in een hogere versnelling te ver zakken, bijvoorbeeld bij het naderen van een stoplicht, dan gijpt de elektronica in en schakelt de bak zelfstandig een versnelling terug. Dat gaat overigens minder soepel dan wanneer je dit zelf doet met de linker duim. ‘Automatisch’ voelen de overgangen iets harder aan en is het schakelen duidelijker merkbaar. Terugschakelen duurt altijd 0,5 seconde, ongeacht of er manueel of automatisch wordt geschakeld. Manueel meerdere versnellingen in een keer terug schakelen kan niet. Indien nodig geeft de boordelektronica via de elektronisch aangestuurde gaskleppen bij iedere keer terugschakelen zelf tussengas. +Het vermogen komt er soepel en mooi zacht inSchakelcomfort voorbeeldigSchakelt naar wens automatisch of handmatig De meerprijs van € 1.500,- is te billijken-Met 278 kilo behoorlijk zwaarVerbruik nauwelijks boven 1 op 16Acceleratie minder dan standaard VFR[Bu’s Honda][p. 52 boven]Naast het ontbrekende koppelingshendel en schakelpedaal is de VFR1200F DCT te herkennen aan het vijf centimeter bredere koppelingshuis. [p. 52 onder]Kleurenleer: de servomotor, koppeling en tandwielen van de 1e, 3e en 5e versnelling zijn in het rood weergegeven, de onderdelen van de 2e, 4e en 6e versnelling in het blauw. HONDA DN-01HYDROSTATISCHE AANDRIJVINGMensvriendelijk noemt Honda deze aandrijftechniek: ‘Human Friendly Transmission’(HFT). Gebruiksvriendelijk is dit systeem in ieder geval. Na het uitschakelen van de vrijstand door middel van een wipschakelaar moet je eerst kiezen tussen volautomatische of manuele tipschakeling van de zes versnellingstrappen. Een automatische koppeling doseert bij het wegrijden het koppel. Deze drijft een hydromotor op de op de primaire as aan. Daarnaast bepalen twee tuimelschijven, één onder een vaste hoek en de ander met een variabele hoek, de hydraulische weerstand en daarmee het toerental tussen aandrijfmotor en de uitgaande as. Uiteindelijk drijft de in een draaibeweging verzette tweede tuimelschijf de vast verbonden secundaire as aan. De hoek van deze tweede tuimelschijf bepaalt de overbrengingsverhouding. Dit wordt, al naar gelang de acceleratie of manueel schakelen, elektronisch bepaald: des te sneller, des te groter de hoek. In de laatste overbrengingstrap staat de schijf haaks op de secundaire as, zonder te tuimelen. In deze positie wordt de schijf mechanisch gefixeerd om de temperatuurhuishouding te ontlasten. Van deze complexe aandrijftechniek merk je als rijder niets. Die kan zich volledig overgeven aan het heerlijke schokvrije weg rijden en de soepele aandrijving. +Soepele schakelovergangenOok manueel te schakelenBediening geschikt voor beginnersVoertuigconcept en techniek zijn uniek-Vermogen slapjes, max. 50 pk aan het achterwielAcceleratie in automaatstand erg matigGewicht ruim 271 kiloAandrijftechniek gecompliceerdMet € 14.790,- erg prijzig[Bu’s][p. 53][Rechts boven]Met de rechter hand schakel je de vrijstand uit, met de linker kies je de Sport- of Drive-stand of kun je kiezen voor manuele schakeling. [onder]‘HFT’ is een compacte aandrijfunit voor hydraulische koppeloverbrenging en toerentalaanpassing. APRILIA NA850 MANAVARIOMATIC De Aprilia Mana GT is uiterlijk een normale motorfiets met een 850 cc V-twin in een buizenframe. Alleen ontbreekt het koppelingshendel. Net als een scooter heeft de Mana een elektronisch aangestuurde traploze V-snaarbak met een variabele aandrijfdiameter en een automatische koppeling om weg te rijden. In het carter loopt een V-snaar op conische loopvlakken. De afstand van de beide helften van de primaire schijf wordt gecontroleerd door een elektronisch geregelde servomotor. Doordat de riemlengte en de afstand tussen de primaire en secundaire as vastliggen, wordt de afstand tussen beide helften van de secundaire schijf automatisch afgesteld. Zo wordt de overbrenging traploos aangepast.Maar hoe zit het dan met de voorgeprogrammeerde versnellingstappen voor schakelen met de hand of de voet? In de zeven te schakelen ‘versnellingen’ (correct: overbrengingstappen) stelt een servomotor vooraf ingestelde afstanden van de primaire schijfhelften in. Bij het wegrijden duwt de motor door middel van een automatische koppeling walsjes tegen kleine hellingen op. Deze duwen de koppeling tegen de koppelingsveren, waarna de ingaande as gaat draaien. Ondanks de scootertechniek vormen de aandrijfunit en de swingarm van de Mana GT niet een geheel zoals bij een scooter. Waar een onderhoudsvrije tandriem ideaal zou zijn geweest, zorgt een gewone ketting nu voor de eindaandrijving. Verder is er niks mis met dit nieuwe gemak. Gewoon gas geven, de rest wordt verzorgd door de automaat. De automaat heeft drie standen, waarvan de toerstand de meest geschikte is. In de regenstand heb je minder vermogen, terwijl in de sportstand het toerental hoger is en er ook meer trillingen voelbaar zijn. Doordat de variomatic het toerental constant op een gemiddeld niveau houdt, ga je nog best stevig vooruit. Minder dan drie seconden heeft de 234 kilo zware Mana GT nodig om van 60 naar 100 km/uur door te trekken. Hiermee is de Aprilia zelfs sneller dan menig big bike – tenminste als de rijder daarvan vergeet terug te schakelen. Waarbij weer opgemerkt moet worden dat er slechts 57 van de 76 pk’s daadwerkelijk aan het achterwiel aankomen. De variomatic veroorzaakt veel vermogensverlies en afremmen op de motor doet de Mana GT nauwelijks. Daarom kun je ook in de automaatstand altijd zelf een lagere overbrengingstap kiezen.+Soepele schakelovergangenVeel schakeloptiesBediening geschikt voor beginnersDoor variomatic sterke tussensprints-Toerenteller ontbreektKettingaandrijvingScootergeluid[BU’s][p. 54 boven]Gemeengoed op scooters, maar tamelijk exclusief op een motorfiets: de V-snaar met bijbehorende schijfhelften. In de manuele stand (‘sport gear’) schakelt je met de linker duim op en met, de wijsvinger terug. [p. 54 onderaan]De aandrijfriem moet iedere 20.000 km worden vervangen. YAMAHA FJR1300ASKOPPELING/VERSNELLINGSBAK HYDRAULISCH BEDIENDDe Yamaha FJR1300AS heeft een gewone versnellingsbak in combinatie met een elektronisch geregelde koppeling. Net als de Aprilia is de Yamaha voorzien van een schakelpedaal en een tiptoets op de linker stuurheft voor handmatig schakelen. Automaatfuncties heeft de FJR niet, iedere versnelling moet door de rijder worden geschakeld. Dit kan door een simpele beweging van de vinger of door een zachte duw van de voet. Het hart van Yamaha’s elektronisch geregelde schakeling YCC-S (Yamaha Chip Controlled Shifting) wordt gevormd door twee servomotoren. De een zorgt voor de hydraulische druk voor het bedienen van de verder ongewijzigde koppeling, terwijl de tweede de versnellingsbak activeert. De rijder geeft gas en kiest de versnelling. Bij ieder schakelmoment vergelijkt de boordcomputer het tempo, het motortoerental, de ingeschakelde versnelling, de stand van de gasklep en de motortemperatuur. Terugschakelen is niet mogelijk wanneer het toerental te hoog kan oplopen. Simpelweg gas geven is voldoende om weg te rijden. Moeilijk zijn vooral keermanoeuvres op een helling, omdat de koppeling pas bij ongeveer 1.800 toeren aangrijpt en ook nog wat happend. Dat kan op zo’n moment teveel toeren en zodoende ook snelheid veroorzaken. Bij stoppen ontkoppelt de koppeling automatisch, daarbij blijft de versnellingsbak in de laatst gekozen versnelling staan. Maar ook stilstaand kun je terugschakelen tot in de vrijstand.+Tijdens het rijden zijn hand- en voetschakeling vrij te combinerenKoppelen tijdens het rijden lekker soepel-Keren op de weg wordt door de elektrohydraulische koppeling bemoeilijktPuur automatisch rijden niet mogelijkPrestaties minder dan de standaard FJRGewicht ruim 297 kilo[Bu’s][p. 55 midden]Het schakelpedaal staat niet direct in verbinding met de schakelas; deze wordt bediend door een aparte servomotor. De vrijstand zit onderaan, alle andere versnellingen zitten daarboven. [p. 55 onder]Servomotoren bedienen hydraulisch de versnellingsbak en de gewone koppeling.BMW K1300SSCHAKELASSISTENTMet de schakelassistent (quick shifter) kun je niet automatisch rijden, maar wel opschakelen zonder te koppelen en zonder van het gas af te gaan (zie ook de vermogensgrafiek verderop). Met een duw tegen het schakelpedaal wordt een druksensor op het schakelmechanisme geactiveerd. Deze informeert het motormanagement over de aanstaande wisseling naar de volgende versnelling. Het motormanagement onderbreekt vervolgens tijdens het schakelen gedurende minder dan een tiende van een seconde de ontsteking. Daardoor wordt de druk op de schakelklauwen verminderd en kunnen de schakelklauwen van het volgende tandwielpaar soepel in elkaar grijpen. Tegengehouden mengsel zorgt in de volgende versnelling ogenblikkelijk voor optimale trekkracht. Dus: het gas erop houden, linker voet omhoog bewegen en klaar. De versnellingen grijpen soepel, gemakkelijk en snel in elkaar en je kunt je bovendien concentreren op andere zaken. Op het circuit kan het tijdens accelereren zo een tiende van een seconde schelen. Het zal je dan ook niet verbazen dat deze techniek in de racerij werd ontwikkeld. Rudy Tellert (www.tellert.de) stond in 1977 aan de wieg van de schakelassistent en heeft het sindsdien steeds verder ontwikkeld. De BMW HP2 Sport was de eerste motorfiets waar er standaard een op zat. De schakelassistent voor de K1300S kost € 419,- extra, welbestede euro’s vinden wij. +Accelereert nog vlotterVraagt nauwelijks gewenningSchakelen bij vollastPrijs-Werkt alleen bij opschakelenAutomatisch schakelen niet mogelijkKoppelingshendel en schakelpedaal blijven aanwezig [BU’s][p. 56]Conventioneel aandrijfsysteem met schakelassistent: Een druksensor op het schakelmechanisme van de BMW zorgt er voor dat het motormanagement de ontsteking korte tijd onderbreekt.[Kader p. 57]De BMW en de Yamaha laten bij accelereren en schakelen zien wat de uitwerking van de trekkrachtonderbreking aan het achterwiel bij ieder schakelmoment is. In eerste instantie zakt het vermogen drastisch in, maar stijgt in de nieuwe versnelling ook weer net zo snel. In het extreemste geval zakt het vermogen tot onder nul: het achterwiel wordt heel even niet aangedreven, waardoor de rolweerstand een moment hoger is dan de aandrijfkracht. Automatisch gekoppeld heeft de FJR1300AS (rode kromme) 0,5 tot 0,6 seconden nodig voor ieder schakelmoment. De K1300S doet het, met bewust ‘soepel’ opschakelen (lichtblauw), zelfs nog iets sneller. Wel zakt bij de BMW het vermogen aan het achterwiel nog meer terug. Met de schakelassistent (donkerblauw) gaat het opschakelen nog sneller en met minder trekkrachtonderbreking. Comfortabel bij toeren, sneller op het circuit. Onder ideale omstandigheden accelereert een extreem goede rijder de K1300S met gewoon schakelen in 8,2 seconden van 0 naar 200 km/uur, met schakelassistent maakt iedereen er 7,9 seconden van. De Aprilia Mana GT stuurt in de automaatstand (lichtgroen) continu en vrij van lastwisselingen rond de 54 pk naar het achterwiel, hier verandert alleen het toerental. Handmatig geschakeld (donkergroen) stijgt het toerental, dit verklaart de hogere vermogenspieken. De Honda VFR1200F DCT konden we op de testbank helaas niet meten: de elektronica maakt schakelen bij een stilstaand voorwiel onmogelijk, ongeacht of je de V4 manueel of automatisch schakelt. VERMOGENSGRAFIEK1[donkerblauw]BMW K1300S met schakelassistent[lichtblauw]BMW K1300S standaard[rood]Yamaha FJR1300AS[groen]Aprilia Mana manueel geschakeld[lichtgroen]Aprilia Mana automaatstand (touring)Vermogen aan het achterwielkWpkTijd in seconden1 Vermogen aan het achterwiel. Metingen op Dynojet 250 vermogensmeetbank, gecorrigeerd naar 95/1/EG, maximale afwijking +/- 5%.
