Wat is de toekomst van de versnellingsbak?

Een goede motor kan een auto maken, maar een slechte versnellingsbak kan alles verpesten. Die complexe combinaties van tandwielen, lagers, askeerringen en mechanismen maken bijna altijd het verschil tussen een geweldige aandrijving en een middelmatige.

De versnellingsbak is onderschat, maar we moeten onthouden dat een goede motor zonder een goede versnellingsbak niets waard is. De elektrificatie heeft de ontwerpers van automatische versnellingsbakken een gouden kans gegeven om meer invloed uit te oefenen op de prestaties van een voertuig. Hoe? Door een hybride elektrische motor/generator in de behuizing van de versnellingsbak te integreren in plaats van die met de motoren te verbinden.

De transmissiereus ZF Friedrichshafen bouwt al jaren een portfolio van gehybridiseerde automatische transmissies op, waarbij autofabrikanten een soort modulaire gereedschapskist met versnellingsbakken kunnen kiezen. Ze werken op dezelfde manier als conventionele versnellingsbakken, behalve dat er een elektromotor wordt toegevoegd in plaats van een koppelomzetter.

Transmissies: wat gaan ze veranderen aan de toekomst van elektrische auto’s?

Het externe pakket is ook vrijwel hetzelfde, dus ze passen er eenvoudig in. Er is geen effect van een variabele transmissie en het rijgedrag is hetzelfde als dat van een conventionele auto, maar de aandrijflijn kan energie ‘opvangen’ via het regeneratieve remsysteem of het koppel naar de aandrijflijn verhogen vanuit de elektromotor-generator, zoals bij elke andere hybride.

Het assortiment gehybridiseerde ZF-transmissies begint met een milde hybride versie van 20 pk en 48 V. Daarop volgen de hoogspannings-full-hybride versies van 55 pk en 125 pk en, bovenaan het assortiment van de fabrikant, een full-hybride versie van 140 pk die ongeveer 400 Nm levert en zowel in achterwielaandrijving als in vierwielaandrijving gebruikt kan worden.

De volledig hybride versies kunnen de motoren ontkoppelen om in de volledig elektrische modus te rijden en bevatten elektrische pompen om de interne hydraulische mechanismen te laten werken wanneer de motor uitvalt door uitrollen of door het start-stopsysteem.

De versnellingsbakken voor zuiver elektrische voertuigen zijn veel eenvoudiger, met in de meeste gevallen een reductietandwiel met één versnelling om het toerental van de elektromotor terug te brengen van ongeveer 12.000 tpm naar een gematigder snelheid. Kleinere hogesnelheidselektromotoren (meer dan 20.000 tpm), die minder koppel leveren maar gewicht en ruimte besparen, worden gecombineerd met een automatische versnellingsbak met twee versnellingen. Maar zelfs eenvoudige bakken met één versnelling hebben meer in huis dan het lijkt. Neem als voorbeeld de Volkswagen ID.3, die een versnellingsbak met één versnelling in twee trappen gebruikt.

Het motortoerental moet op de wielen tienvoudig worden verlaagd, en dat met slechts twee tandwielen zou betekenen dat de diameter van een van beide te groot zou zijn om in de beschikbare ruimte te passen. In plaats daarvan heeft de versnellingsbak twee tandwielparen: het eerste verlaagt het motortoerental in één trap en het tweede paar maakt het werk af. Dit is bijna even ingewikkeld als bij een reductieversnellingsbak met één versnelling, en hoewel die elektronisch complex kunnen zijn, illustreert het goed hoe mechanisch eenvoudig zuiver elektrische aandrijfsystemen zijn, en hoe sommige van de meest vertrouwde en basale componenten een cruciale rol blijven spelen.