Honda introduceert E-Clutch, een transmissie waarvan de koppeling volledig automatisch werkt. Optioneel, want als je wilt kan je nog gewoon zelf schakelen. Het systeem werkt echter heel anders dan Honda’s bekende DCT-transmissie en verschilt ook behoorlijk van de automatische transmissie op Kawasaki’s nieuwe hybride. Om een computersysteem zo te programmeren dat het net zo soepel functioneert als een getrainde rijder, is er wel heel wat input nodig …

TEKST: Peter Aansorgh - FOTO’S: Honda, wapcaplet, Audi, ZF, Volvo, Kawasaki

Honda verbaasde in 2010 vriend en vijand met een automatisch schakelende versnellingsbak op de NC700-serie. Later profiteerden ook grotere modellen van deze mooie techniek, die de naam DCT meekreeg: Dual Clutch Transmission, oftewel een transmissie die niet één, maar twee koppelingen heeft. Dit systeem is afkomstig uit de autotechniek. Daar wordt naarstig gezocht naar manieren om motoren zuiniger te laten lopen en daarvoor is het nodig dat ze in het meest gunstigste toerenbereik rijden. Om dat fijner te regelen, komen er steeds meer versnellingen. Achtrapstransmissies zijn al geen uitzondering meer en zelf negentrapstransmissies komen al voor. 

Zwakke schakel

De ‘zwakke schakel’ in de hele schakelstrategie is de rijder. Die is meestal niet goed in staat om bij elke belastingstoestand de meest efficiënte overbrenging te kiezen. Een computergestuurde, automatische transmissie kan dat veel beter. Maar automaten hebben ook nadelen. CVT’s in scooters – en in de Nederlandse Dafjes van vroeger – werken met rubberen riemen, die veel slip en energieverlies geven. Conventionele auto-automaten werken met planetaire tandwielstelsels en koppelomvormers, die eveneens veel slip- en wrijvingsverliezen opleveren. Dergelijke systemen doen dus wat afbreuk aan een goede schakelstrategie, ze zijn bovendien groot en zwaar. Bij auto’s is de Automated Manual Transmission daarom in opkomst. Een AMT is simpel gezegd een gewone, handgeschakelde versnellingsbak, die door een computer wordt bediend. Zo’n transmissie is eenvoudig, goedkoop en licht en heeft een fantastisch rendement. Maar ook een AMT heeft nadelen. Je kan er namelijk niet mee schakelen als de tandwielen onder spanning staan. Het systeem moet dus automatisch ontkoppelen en gas terugnemen, terwijl de rijder nog steeds gas geeft, vervolgens een andere versnelling inschakelen, weer koppelen en weer gas geven. Dat is lastig te automatiseren. En schakelmanoeuvres kosten tijd, wat voor een schokkerig rijgedrag zorgt.

DCT-principe

Een paar jaar geleden is er een nieuw soort AMT ontwikkeld, die al deze nadelen niet heeft. Het principe van deze Double Clutch Transmission is eenvoudig: je neemt niet één, maar twee transmissies, en bouwt ze samen in één transmissiebehuizing. Elke transmissie heeft zijn eigen koppeling, vandaar de naam DCT, of Doppel Schalt Getriebe (DSG) zoals Volkswagen het noemt.

Bij een DCT kan je de ene transmissie gebruiken, terwijl de andere onbelast draait. Je rijdt weg, terwijl de eerste versnelling in transmissie 1 is ingeschakeld. Ondertussen zet de besturingscomputer van het systeem de tweede versnelling vast klaar in transmissie 2. Dat is mogelijk omdat die nog onbelast draait. Op het moment dat er geschakeld moet worden, zorgt de computer dat de ene koppeling ontkoppelt en dat de andere meteen aangrijpt. Dat gaat supersnel, in 70 milliseconden. Daarom kan de gasklep tijdens het schakelen gewoon open blijven staan, waarmee meteen nog een probleem is opgelost. En na het schakelen kan de computer versnelling drie in transmissie 1 vast klaarzetten. Of terug versnelling één, als er wordt afgeremd. Het leuke is dat je dit systeem automatisch kan laten schakelen, maar dat je het als rijder ook kan overnemen als je een sportieve bui hebt.

Honda’s DCT

Motorfietsen zijn delicater van bouw dan auto’s. Het was dan ook een hele uitdaging voor Honda om het DCT-principe geschikt te maken voor een tweewieler. Een transmissie voor een motorfiets moet immers enorm compact zijn. Ook het gewicht en de gewichtsverdeling zijn bij een motorfiets veel belangrijker dan bij een auto: als een motor bijvoorbeeld aan de linkerkant zwaarder is dan aan de rechterkant, dan wil hij linksaf. Honda combineerde daarom de beide schakelassen tot één geheel, waarbij de verschillende assen in elkaar draaien. Beide assen hebben een eigen koppelingspakket, dat hydraulisch wordt bediend. De motorolie die hiervoor wordt gebruikt, loopt van de oliepomp via een extra oliefilter naar de beide koppelingspakketten. De toevoerleidingen naar de koppelingen worden geblokkeerd of vrijgegeven met behulp van twee elektromagnetisch bediende kleppen, voor elk koppelingspakket een. Zo zorgt het ene pakket dat de tandwielen van de eerste, de derde en de vijfde versnelling worden bediend, het tweede pakket stuurt de tweede, vierde en zesde versnelling aan. Het verschuiven van de schakelmoffen gebeurt net als bij een conventionele versnellingsbak met schakelvorken die het spoor van de schakelwals volgen. Maar die worden nu niet met de voet, maar via een elektromotor bediend. 

Manueel en automatisch

Je kan het schakelsysteem van Honda’s Dual Clutch Transmissie manueel of automatisch bedienen. In de manuele stand kan je zelf kiezen wanneer je schakelt. Terugschakelen doe je met een knop aan de voorkant van de linker handgreep, opschakelen met een knop aan de achterkant. DCT vervangt de traditionele handkoppeling en voetbediening. Er is dus geen koppelingshendel meer en ook een voetpedaaltje ontbreekt. Het motormanagement zorgt dat de koppeling bij het wegrijden vanuit stilstand soepel aangrijpt. 

In de automatische modus bepaalt het motormanagement bij welk toerental en op welk moment er wordt geschakeld. Daarvoor baseert het systeem zich op menselijke schakelgedrag uit de praktijk en maakte het gebruik van een programma dat het schakelgedrag aanpast aan de gewenste schakelkarakteristiek. Daarbij heb je de keuze uit een D-stand voor normaal en zuinig rijden en een S-stand voor sportief rijden. Je kan hiertussen kiezen via een keuzeknop op het rechterarmatuur. 

E-Clutch

Honda komt voor 2024 met een heel nieuw systeem: de E-Clutch. Dit is in feite een ouderwetse versnellingsbak met een conventionele koppeling zoals je die op bijna elke motorfiets tegenkomt. Je kan hem dan ook nog altijd zelf bedienen, via een koppelingshendel en een trekkabel. Die koppeling zelf bestaat uit een buitentrommel, die door de krukas wordt aangedreven en die vrij kan draaien over de ingaande as van de versnellingsbak. In de buitentrommel zitten de gevoerde koppelingsplaten. Die hebben nokken, die in sleuven in de buitenwand van de trommel vallen. Zo worden de platen door de trommel aangedreven.

Tussen de gevoerde koppelingsplaten zitten stalen platen, met nokjes of kartels die over de groeven van de binnentrommel kunnen schuiven. Die binnentrommel zit vast gemonteerd op de ingaande as van de versnellingsbak. Alle platen worden op elkaar gedrukt door een drukplaat, die met veren naar de binnentrommel toe wordt gedrukt. De gevoerde platen nemen de ongevoerde platen dan mee, zo wordt de ingaande as van de transmissie aangedreven. 

Wil je ontkoppelen, dan moet de drukplaat naar buiten toe worden gedrukt of getrokken. Bij sommige motoren gebeurt dat dwars door het blok heen met 
een drukstaaf, maar bij de meeste met een soort trekstangetje met kartels. Dat stangetje wordt ingetrokken door een tandwieltje op de as van de koppelings-
hefboom, waar de koppelingskabel aan vastzit.

Elektrische bediening

Ook de Honda CB650R en CBR650R, die zijn uitgerust met Honda’s nieuwe E-Clutch, hebben zo’n gewone koppeling, compleet met koppelingshendel en koppelingskabel. Je kan de koppeling dus gewoon zelf bedienen. Maar de E-Clutch heeft een extra truc achter de hand: het elektromechanisch systeem kan de koppeling ook voor jou bedienen, zowel bij optrekken vanuit stilstand als bij het overschakelen tussen versnellingen. Honda heeft nog niet heel diepgaand gecommuniceerd over de exacte technische aspecten, maar we hebben bij de presentatie toch al heel wat opgestoken. Zo zien we twee elektromotoren, die beide hetzelfde tandwiel aandrijven. Op de as van dit vrij grote tandwiel zit een kleiner tandwiel, dat op zijn beurt een groot tandwiel aandrijft. Ook dat grote tandwiel heeft weer een kleiner broertje, dat een groot tandwiel aandrijft. De krachten van de elektromotoren worden dus met een aantal reductie-overbrengingen naar een derde as overgebracht. Die derde as bedient een tweede koppelingshefboom, die om de as van de eerste, kabelbediende hefboom is gebouwd, Zo kan dit tandwielsysteem ook het trekstangetje bedienen, dat de drukplaat van de koppelingsplaten trekt. De ingenieurs hebben twee motoren geplaatst omdat een enkel exemplaar veel groter zou moeten zijn om de nodige kracht te ontwikkelen, en dus ook veel breder zou uitvallen. Het is dus geen fail-safe is, of dual redundancy, zoals dat heet. Dat wil zeggen dat het systeem altijd blijft werken, ook als een van beide elektromotoren uitvalt. De twee actuatoren en de tandwieloverbrenging nemen nog steeds wel wat ruimte in, waardoor het blok aan de rechterkant wat breder is dan bij hetzelfde blok met conventionele koppeling.

Sensoren

De E-Clutch is in staat om soepel vanuit stilstand op te trekken en om bij het op- en terugschakelen snel te ontkoppelen, toerentallen te managen en weer snel te koppelen. Dat is gemakkelijk gezegd, maar het is best ingewikkeld om een computersysteem zo te programmeren dat het net zo soepel functioneert als een getrainde rijder. Allereerst zal de computer een aantal zaken moeten weten, bijvoorbeeld of de motor stilstaat of rijdt, hoe hard de motor rijdt, hoeveel gas de rijder geeft, hoe snel de motor draait, of de motor versnelt of vertraagt, in welke versnelling de transmissie is geschakeld, wanneer de rijder wil schakelen en hoe ver de koppeling is vrij getrokken. De Motor Control Unit van de E-Clutch gebruikt daarom gegevens van diverse sensoren. Zo vertelt de ECU van het motormanagementsysteem via twee sensoren op de schakelwals welke versnelling is ingeschakeld.  Ook geeft de ECU de gaskleppositie, het motortoerental en de wielsnelheden door, maar ook wanneer en in welke richting het schakelpedaal bediend wordt. Daarnaast heeft het systeem nog een sensor die de hoekverdraaiing van de tandwielen van de koppelingsbediening meet, zodat de E-Clutch weet hoever de koppelingsplaten ‘geopend’ zijn. Tot slot zit er nog een sensor op de ingaande as van de versnellingsbak. Wanneer er wordt opgeschakeld, worden het ontstekingstijdstip en de brandstofinjectie van de motor geregeld, zodat er soepel en schokvrij wordt geschakeld. De koppeling wordt daarbij ‘half’ geopend, zodat er lichte slip mogelijk is. Bij het terugschakelen wordt de koppeling normaal bediend om de ingeschakelde versnelling los te kunnen koppelen, daarna half ingeschakeld om de schakelschok te elimineren.

Uitschakelbaar

Het ultracompacte E-Clutch-systeem systeem weegt amper twee kilogram en biedt volgens Honda naast plezier en gemak ook ultieme flexibiliteit. Als de rijder dat wenst, kan hij het koppelingspedaal op elk moment op de normale manier bedienen. Wanneer het koppelingshendel wordt gebruikt, zal het E-Clutch-systeem na minder dan een seconde boven een bepaald toerental opnieuw activeren, en na vijf seconden bij lagere toerentallen. Mocht de rijder het systeem voor een bepaalde rit willen uitschakelen, dan kan dat ook via de schakelaar op de linker stuurhelft. De omschakeling naar handmatige bediening wordt aangegeven met een letter M op het dashboard. 

Met de Honda E-Clutch kan je ook een ‘bedieningsgevoel’ selecteren om de kracht in te stellen die op het schakelpedaal moet worden uitgeoefend om te schakelen. Er zijn drie instellingen beschikbaar: hard, medium en soft, die elk onafhankelijk kunnen worden gekozen voor op- en terugschakelen. Het systeem zal de rijder ook adviseren om terug te schakelen – via een symbool op het dashboard – als het merkt dat de motorfiets bij een bepaalde snelheid in een te hoge versnelling staat. 

Kawasaki Hybrid

Ook Kawasaki heeft een nieuwe koppelingsbediening geconstrueerd, die haar primeur beleeft op de hybridemotor van Kawasaki, leverbaar als sportieve Ninja en als naakte Z-Hybride. Hybride wil zeggen dat de motorfiets over twee aandrijfmogelijkheden beschikt: een elektromotor en een verbrandingsmotor. De 50,4 V-elektromotor levert maximaal 9 kW of 12,2 pk. Dat vermogen wordt via een ketting naar de ingaande as van de transmissie overgebracht. De verbrandingsmotor is een tweecilinder lijnmotor met 90° verdraaide kruktappen. Deze 471cc-motor levert 59 pk aan de krukas. Dat vermogen wordt via een primaire tandwieloverbrenging en een ECU-gestuurde koppeling naar de transmissie overgebracht. Die kan dus worden losgekoppeld van de ingaande as, waardoor de elektromotor ook ‘solo’ kan aandrijven.

De Kawasaki Hybrid is niet alleen bijzonder vanwege zijn aandrijving, ook de manier waarop het koppel van de elektromotor en de verbrandingsmotor naar het achterwiel wordt gebracht is speciaal. Dat gebeurt namelijk via een gerobotiseerde zestrapstransmissie, zoals we die ook uit de autowereld kennen. 

AMT

Het voordeel van Kawasaki’s Automated Manual Transmission is, dat je er zowel automatisch als handmatig mee kan schakelen. De Kawasaki-bak kent daarbij een afwijkend schakelpatroon: N-1-2-3-4-5-6, in plaats van 1-N-2-3-4-5-6 zoals bij een conventionele motor. De bak is verder voorzien van een conventionele natte platenkoppeling, zoals elke motor die heeft. Het verschil zit hem in de bediening: er is geen koppelingshendel. De koppeling wordt nu hydraulisch bediend via een ECU en een servoklep, die oliedruk doorlaat naar een servocilinder op de koppeling. De olie wordt toegevoerd via een speciale oliepomp, die op de ingaande as van de transmissie is geplaatst, zodat hij ook oliedruk levert als de verbrandingsmotor niet werkt. De ECU bepaalt in de automatische modus wanneer de koppeling koppelt en ontkoppelt en stuurt ook de elektromotor aan, die de verschillende versnellingen in- en uitschakelt. De ECU gebruikt daarbij een algoritme dat prioriteit geeft aan een laag brandstofverbruik. In AT kan je wel zelf op- of terugschakelen, de bak gaat dan over in de handmatige MT-stand. In die stand kan je gebruikmaken van Automatic Launch Positon Finder, de transmissie schakelt dan automatisch terug naar de eerste versnelling wanneer je stopt. De ALPF kan desgewenst worden uitgeschakeld. De neutraalstand wordt normaal niet gebruikt; die wordt alleen ingeschakeld als de rijder hier bewust voor kiest als de motor stilstaat.