Encyclopediedeelaandrijflijn

DE AANDRIJFLIJN

GaragastenEncyclopedie

Let op de lijn!

D

e aandrijflijn, dat zijn alle onderdelen die je nodig hebt om de wielen van een auto te laten draaien. Daar horen de wielen zelf bij natuurlijk, net als de assen waarop die wielen draaien. Op deze pagina’s krijg je een mooi overzicht van hoe de aandrijflijn van een auto er vandaag uitziet. En het zal je opvallen hoeveel van die onderdelen haarfijn werden uitgeplozen in de voorbije edities van de GaragastenEncyclopedie.*

Motor De motor produceert de energie waarmee de wielen van een auto kunnen draaien. Daartoe zet de motor brandstof om in beweging (het woord ‘motor’ is dan ook afgeleid van het Latijnse woord voor ‘bewegen’). Alle onderdelen van een motor vind je netjes op een rijtje op pagina 4 en 5. Hoe een automotor precies werkt kan je nalezen in de allereerste uitgave van de GaragastenEncyclopedie.

Versnellingsbak Een versnellingsbak** is een prachtige verzameling assen en tandwielen die gebruikt worden om de draaisnelheid van de motor om te zetten in een tragere beweging voor de wielen.

Waarom? Elke motor draait het best op een bepaald toerental.

Bij dat toerental zet de motor de brandstof het best om in energie voor de wielen. Maar omdat dat toerental altijd hoger is dan de snelheid waarmee de wielen draaien, zou het niet verstandig zijn om die wielen rechtstreeks met de motor te verbinden.

De versnellingsbak is een mooie oplossing.

2

* Alle edities van de GaragastenEncyclopedie kan je nog altijd downloaden van de GaragastenPagina’s op www.toekomstopwielen.be ** Op de GaragastenPagina van www.toekomstopwielen.be kan je niet alleen alle edities van je lievelingsencyclopedie downloaden.

Je kan er ook coole spelletjes spelen, vijf jaargangen van de GaragastenKrant doorbladeren en glasheldere animaties bekijken... over de versnellingsbak bijvoorbeeld.

GaragastenEncyclopedie

De aandrijflijn

Differentieel De aandrijfas loopt niet in één stuk van het ene wiel naar het andere. Eigenlijk zijn het twee assen die elk één wiel aandrijven. In het midden zit het differentieel. Hoe zo’n differentieel er precies uitziet en hoe het werkt, lees je op pagina 6 en 7.

Cardanas De cardanas brengt de kracht van de motor (die voorin ligt) over op de achterwielen. Ze vormt de verbinding tussen de versnellingsbak en het differentieel. In de jaren 30 van de vorige eeuw bedacht de Franse autobouwer André Citroën een slimme manier om de cardanas uit te sparen. Hij zette de motor tussen de voorwielen en zorgde ervoor dat de motor rechtstreeks het differentieel aandreef, samen met de aandrijfassen van de voorwielen die aan dat differentieel vastzitten. De voorwielaandrijving was geboren. Vandaag vind je zowel auto’s met voor- als met achterwielaandrijving op onze wegen.

Wielassen Wielen De wielen, of beter de banden op die wielen, zijn het enige onderdeel van een auto dat contact heeft met de weg. Reken dus maar dat de keuze van je banden grote gevolgen heeft voor de prestaties van de auto én voor je veiligheid. Ook daarover kan je meer lezen in een vorige editie van deze megacoole encyclopedie.

3

De motor drijft aan

D

e motor is de krachtbron van een auto en dus het begin van de aandrijflijn. We noemen ‘m een verbrandingsmotor als hij z’n energie haalt uit de verbranding van een brandstof (zoals benzine of diesel). Maar bovenal is zo’n motor een prachtig stukje techniek dat op een ingenieuze manier z’n kracht doorgeeft aan de wielen. Hier krijg je alle onderdelen op een rij.

Cilinder

De cilinder is een afgesloten kamer waarin de brandstof tot ontbranding wordt gebracht. Een automotor heeft meestal vier of zes cilinders. Ooit al horen spreken over een automotor met een inhoud van 1,8 liter? Dat slaat op de totale inhoud van de cilinders en geeft aan hoeveel ruimte er is om het brandstofmengsel (mengsel van brandstof en lucht) te verbranden. Vroeger waren motoren met een grotere cilinderinhoud altijd krachtiger. Tegenwoordig is dat niet zo.

Dankzij geavanceerde technologie kunnen ook motoren met een kleinere cilinderinhoud best krachtig zijn, en soms zelfs krachtiger dan hun grotere broers.

Zuiger

Een zuiger is een ronde schijf die op en neer kan bewegen in de cilinder. Rondom de zuiger zitten zuigerveren zodat er geen gas naar onderen kan ontsnappen.

Bougie

De bougie zorgt voor de vonk die nodig is om het mengsel van brandstof en lucht in de cilinder te ontsteken. Een bougie is typisch voor benzinemotoren. Dieselmotoren hebben geen bougie nodig, omdat de hoge druk in de cilinder de lucht zo heet maakt dat de brandstof vanzelf ontvlamt.

4

GaragastenEncyclopedie GaragastenEncyclopedie De aandrijflijn BANDEN

Kleppen

Elke cilinder heeft minstens één inlaatklep en één uitlaatklep. Via de inlaatklep stroomt het mengsel van brandstof en lucht in de cilinder. Via de uitlaatklep stromen de verbrandingsgassen uit de cilinder weg. In sommige motoren heeft elke cilinder zelfs twee inlaatkleppen en twee uitlaatkleppen.

Nokkenas

De kleppen worden bediend door de nokkenas, waarop voor elke klep een aparte nok is aangebracht. Die nok bepaalt precies wanneer een klep opent, hoe ver die opengaat en wanneer die sluit. Bovendien bepaalt de nok of de klep langzaam of snel opent en sluit. Dat is heel belangrijk, want alleen als de kleppen perfect zijn afgesteld, worden de cilinders gevuld met de ideale hoeveelheid brandstof en lucht. Bij een motor met dubbele nokkenas zijn de inlaatnokken en uitlaatnokken elk op een aparte as aangebracht.

Krukas

De krukas zet de op-en-neerbeweging van de zuigers om in een draaibeweging voor de wielen. Een krukas is een ronde staaf met daarop één of meerdere uitsteeksels (krukken) die in verbinding staan met de bewegende zuigers. Als de zuiger beweegt, wordt de kruk weggeduwd en gaat de krukas draaien. De krukas verbindt de motor met de versnellingsbak.

Distributie

Via schijven en een riem drijft de krukas ook de nokkenas aan. Die aandrijving wordt distributie genoemd. De nokkenas draait altijd half zo snel als de krukas. De verhouding tussen die twee snelheden (2 : 1) is de distributieverhouding.

Enig idee hoe de riem heet die tussen de twee assen loopt?

Juist ja, de distributieriem.

5

Doordacht, dat differentieel

D

ankzij het differentieel kan een auto veilig en vlot bochten nemen. Het is een ingenieuze constructie die in het midden van de aangedreven as* zit. En dus is het differentieel een onmisbaar onderdeel van de aandrijflijn. In dit stuk gaan we ervan uit dat de achterste wielas de aangedreven as is.

Dat de twee wielen op de aangedreven as met een aparte snelheid kunnen draaien, hebben we te danken aan het differentieel.

Die knappe constructie is om een heel goeie reden bedacht. Want als een auto een bocht maakt, is de baan van het buitenste wiel een stuk langer dan de baan van het binnenste wiel. Omdat het in dezelfde tijd een grotere afstand moet afleggen, moet het buitenste wiel dus sneller draaien. Maar dat kan nooit als de twee wielen vast op ĂŠĂŠn as zitten.

Dan kan de as breken of kunnen de banden scheuren. In elk geval zullen ze verschrikkelijk snel slijten.

Stel je even voor. Je krikt het achtereind van een auto op, zodat de achterwielen vrij in de lucht zweven. Als je dan gas geeft, gaan de twee achterwielen precies even hard draaien. Maar als je een van de twee wielen blokkeert, gaat het andere twee keer zo hard ronddraaien.

Gelukkig zitten de beide achterwielen van een auto ieder op een halve as. Die twee assen komen in het midden, in het differentieelhuis, bij elkaar. Daar worden ze, via de cardanas, aan de motor gekoppeld. Op die manier kunnen ze dus met een verschillende snelheid draaien.

* De aangedreven as is de wielas die via de cardanas verbonden is met de motor en dus de kracht van de motor ontvangt. Bij een wagen met voorwielaandrijving is de voorste wielas de aangedreven as, bij een wagen met achterwielaandrijving is dat de achterste wielas.

6

GaragastenEncyclopedie

De aandrijflijn

Hoe werkt een differentieel?

1 Pignon 2 Kroonwiel 3 Satellietenhuis 4 Zonnewielen 5 Aandrijfas 6 Satellieten

Het pignon wordt aangedreven door de motor en drijft op zijn beurt het kroonwiel aan. Het satellietenhuis is vast verbonden met het kroonwiel en kan dus ook ronddraaien. De zonnewielen zijn elk verbonden met een aandrijfas die op zijn beurt vast verbonden is met een aangedreven wiel. Als de assen draaien, draaien dus ook de wielen. De satellieten zijn vast verbonden met het satellietenhuis, en kunnen in dat satellietenhuis om hun as draaien.

bijna geen weerstand bieden tegen de kracht van de motor. Dus zullen de satellieten in het satellietenhuis om hun as gaan ronddraaien omdat aan hun ene zijde een tandwiel zit dat weerstand biedt tegen beweging (het zonnewiel dat verbonden is met het wiel dat nog op de grond staat), en aan hun andere zijde een tandwiel zit dat bijna geen weerstand tegen beweging biedt (het zonnewiel dat verbonden is met het wiel dat niet meer op de grond staat). Ze zullen dus met hun vertanding gaan aflopen tegen het zonnewiel dat weerstand biedt. Omdat het aantal tanden op beide zonnewielen gelijk is, zal de snelheid van het zonnewiel dat verbonden is met het vrijhangende wiel verdubbelen (terwijl het andere zonnewiel blijft stilstaan).

Het enige wat je verder nog moet weten, is dat op de tekening het linker zonnewiel met de daaraan verbonden aandrijfas vrij kan draaien ten opzichte van het kroonwiel.

Stel nu dat de twee aangedreven wielen van een auto op de grond staan. Dan zal de motor op de beide zonnewielen evenveel kracht moeten uitoefenen om hen in beweging te brengen. Daardoor zullen alle tandwielen behalve het pignon als één geheel ronddraaien. Ze bewegen dus niet ten opzichte van elkaar. Maar als je één van de aangedreven wielen van de grond oplicht, dan zal dit wiel en het daaraan verbonden zonnewiel

7

Hoe koel is een motor?

E

en verbrandingsmotor werkt met brandstof en een vonk. Je kan dus wel raden dat zo’n motor heel wat warmte produceert. Eigenlijk wordt maar 30% van de brandstof omgezet in bewegingsenergie, de rest in warmte. Daardoor kan de temperatuur van een motor flink oplopen. En dat kan gevaarlijk zijn. Als de motor echt te heet wordt, smelten de rubberen verbindingen, wordt de olie zo dun als water en zetten de zuigers zo ver uit dat ze vastlopen in hun cilinders.

Vroeger werden motoren vaak gekoeld met een ventilator die lucht over de motor blies. Luchtkoeling heette dat. Maar bij moderne motoren is de bedrijfstemperatuur heel belangrijk, dat is de temperatuur waarbij de motor het allerbeste presteert. Alle motoronderdelen krimpen immers als het koud is en zetten uit als ze opwarmen. Ze worden dus zó geconstrueerd dat ze exact de juiste afmetingen hebben als de motor op temperatuur is. Die ideale bedrijfstemperatuur ligt meestal zo rond de 90°C. Om de motor op die constante temperatuur te houden, moest er dus een betere manier gevonden worden om te koelen: de waterkoeling.

8

GaragastenEncyclopedie

De aandrijflijn

Bij een watergekoelde motor zit het motorblok vol ruimten waar koelvloeistof doorheen loopt. Dit is het rode circuit in de tekening. De koelvloeistof neemt warmte op. Aan die vloeistof worden verschillende producten toegevoegd: anticor“En wordt zo’n radiateur rosiemiddelen, maar ook middelen die het vriespunt na een tijd niet te warm?”, verlagen en het kookpunt verhogen. Bovendien zorgt de vraag je je misschien af. Gelijk koelvloeistof voor een behoorlijk goede smering. Natuurheb je. Ook de radiateur moet lijk wordt de vloeistof op den duur zelf ook warm. Daarafgekoeld worden. En dat gebeurt om wordt ze op haar beurt afgekoeld door de radiateur. met... buitenlucht. De radiateur Die bestaat uit aluminium vinnen en leidingen waar wordt dan ook op de ideale plek de vloeistof traag doorheen loopt. Het aluminium geplaatst om rijwind op te vangen: heeft daardoor de tijd om de warmte van de vóór de motor en vlak achter de vloeistof over te nemen. Dit is het gele grille. En zelfs als er geen rijwind is, circuit in de tekening. bijvoorbeeld als je tijdens een zomerse dag in de file staat, hoef je nog niet in paniek te slaan. Om te beletten dat de radiateur en het koelwater te warm worden, gaat een ingebouwde ventilator draaien die voor wind zorgt. Je merkt het, er is echt aan alles gedacht.

9

Malle Kevers Door de jaren heen is er flink gesleuteld aan de aandrijflijn. Niet alleen om de aparte onderdelen te verbeteren, maar ook om voor alle onderdelen de beste plaats in het geheel te vinden. Neem nu de motor...

Vandaag zijn we het gewoon dat het motorblok van een auto onder het voorste kofferdeksel zit.

Maar dat is niet bij alle auto’s zo. En vroeger al helemaal niet. Bij de beroemde Volkswagen Kever, bijvoorbeeld, zat de motor onder het achterste kofferdeksel. Ook andere bekende merken, zoals Fiat, bouwden auto’s waarbij het motorblok achter de passagiersruimte zat. Net als sommige Oost-Europese merken dat na de Tweede Wereldoorlog deden (Skoda, bijvoorbeeld, een merk dat nog steeds bestaat.) Ook vandaag nog zijn

er constructeurs die de motor in sommige modellen achteraan inbouwen, zoals Porsche en Ferrari.

Vroeger hadden auto’s met de motor achteraan vaak een slecht rijgedrag. Omdat het gewicht van de motor achteraan zat, hadden de voorwielen, die je gebruikt om te sturen, een slechter contact met de weg. Daardoor had de wagen de neiging om de bocht niet helemaal te nemen zoals je die had voorzien. In een bocht naar links ging de wagen bijvoorbeeld iets meer naar rechts dan je bedoeld had. Dit noemen we onderstuur*.

Dankzij slimme technieken slagen constructeurs er vandaag in om toch de ideale 50/50-verhouding te bereiken met de motor achterin. Dit wil zeggen dat er evenveel gewicht op de vooras als op de achteras ligt. Probleem onderstuur opgelost, inderdaad.

* Over onderstuur kan je alles lezen in een vorige editie van de GaragastenEncyclopedie.

Even surfen naar www.toekomstopwielen.be.

10

GaragastenEncyclopedie

De aandrijflijn

Waar vuur is, is rook.

W

ie wel ’s een vuurtje stookt, weet dat je maar beter geen rook kan inademen. In rook zitten immers schadelijke stoffen. Bij de uitlaatgassen van een auto is dat niet anders. Al doen autobouwers heel wat inspanningen om de uitstoot van hun wagens zo schoon mogelijk te maken. Maar echt schone auto’s bestaan ook: die rijden op elektriciteit in plaats van op brandstof. Of op een combinatie van beide. En in hun aandrijflijn duiken een paar nieuwe onderdelen op:

De elektromotor

De accu

Die zet elektriciteit om in een draaiende beweging voor de wielen. De elektromotor heeft geen bewegende zuigers, cilinders of nokkenassen en draait daardoor zo goed als geruisloos.

Deze grote batterij is een prima manier om elektriciteit op te slaan. En die elektriciteit is nodig om de elektromotor te doen draaien. Is de accu bijna leeg, dan moet je ‘m opladen via het stopcontact. Gewone auto’s hebben ook een accu, maar gebruiken die alleen om te starten.

Accu’s raken snel leeg en dus moet je ze vaak weer opladen. Tenzij je naast de elektromotor ook nog een gewone benzinemotor hebt. Die kan dan energie leveren om de elektromotor aan te drijven of om de accu op te laden. Dan heb je wel een generator nodig, het onderdeel dat energie van een verbrandingsmotor omzet in elektrische energie.

11

Wie maakt de aandrijflijn?

J

e weet intussen dat de aandrijflijn van een auto uit verschillende onderdelen is opgebouwd. Die moeten allemaal perfect op elkaar

zijn afgesteld om de auto te doen rijden. Stel dat de distributieriem het begeeft of dat de versnellingsbak hapert. Of dat een van de zuigers stuk is. Gelukkig kan je dan bij echte vakmensen* terecht die precies weten hoe een auto in elkaar zit.

Wie met pech aan de kant staat, belt het best even naar de wegenwacht. Wegenwachters staan dag en nacht paraat om auto’s te repareren die tijdens het rijden defect raakten. Ze weten perfect hoe een auto in elkaar zit en kunnen de lastigste problemen aan.

Maar ook de garagist bij jou in de buurt is een kei in autotechniek. Hij vervangt de distributieriem, stelt de versnellingsbak haarfijn af en vervangt de zuiger. De garagist heeft natuurlijk een auto-opleiding gevolgd. Maar om van auto’s je beroep te maken, moet je vooral gek zijn van alles wat op wielen rijdt.

In grotere garages werken vaklui die zich gespecialiseerd hebben in bepaalde onderdelen van het autovak. De mecanicien bijvoorbeeld (of meccano, zoals hij in sommige garages genoemd wordt). Hij stelt de kleppen af, repareert het differentieel en vervangt de nokkenas. Bovendien kan hij prima met de computer overweg, want de moderne wa12

gen zit vol elektronica. De mecanicien wordt vaak bijgestaan door een hulpmecanicien, een jonge autospecialist die het vak snel wil leren en zijn ogen en oren daarom goed de kost geeft. Als de hulpmecanicien goed oplet, wordt hij op een dag zelf mecanicien. * Negen jonge autofans vertellen enthousiast over hun beroep in de autosector op de website www.toekomstopwielen.be/studenten. Klik op ‘beroepen’ en bekijk het filmpje van het beroep dat jou het meest aanspreekt. Of bekijk ze allemaal.

GaragastenEncyclopedie

© BMW AG

Auto’s en de onderdelen van hun aandrijflijn worden voortdurend vernieuwd en verbeterd.

Daarom heeft elk automerk een pak ingenieurs in dienst. Dat zijn slimme vaklui, die niet alleen veel

De aandrijflijn

verstand hebben van techniek, maar ook van chemie, fysica, wiskunde en informatica.

Eerst maken ze berekeningen en tekeningen, daarna testen ze hun vernieuwingen in het echt uit. Het model van zo’n vernieuwende auto, noem je een prototype. Vaak zien ze er nogal apart uit, alsof ze zo zijn weggereden uit een science-fictionfilm. Prototypes kan je het best bewonderen tijdens een autosalon, zoals er in Brussel elk jaar in januari eentje georganiseerd wordt.

13

Wist je dat? . “Hoezo,” denk je aandrijflijn dan auto’s re de an el he een en Klopt, Motorfietsen hebb snellingen en wielen?” toch ook een motor, ver en bb he n tse ‘m in zit rfie il oto sch dan, “m t grootste ver en zo een beetje op. He iss en lijk ge de en to’s, ud Au . ho maar daar rdt overgebracht motor op de wielen wo de van cht kra de p n doen dat met de manier waaro danas voor. Motorfietse car een ar da n ike bru ge minder dat weet je intussen, t die veel lichter zijn en riem. Waarom? Omda rijf nd aa n ee n een of tse g fie ttin een ke reden waarom t is trouwens ook de Da . an ga en lat eten en mo lor energie ver hoe hard je zou Kan je je al voorstellen s. na da car en ge en kan de ketting ketting hebben ien? Bij een motorfiets raa dd ron en lat te as eren (om trappen om zo’n zware ze wel regelmatig sm aan, maar dan moet je eg me r ete om kil omdat ze eld 000 tot 20. worden bijgest dien moet ze af en toe ven Bo r). ete om kil 500 de 400 tot dus slapper wordt. tor langzaam uitrekt en mo de van en cht kra door de sterke

14

GaragastenEncyclopedie

De aandrijflijn

Toch hebben sommi ge motoren geen ket ting, maar een aandrijfriem . Dat is een getande rie m uit kunststof die de uitga ande as van de versne llin gsb ak met het achterwiel ver bindt. Zo’n riem gaat tot 50.

000 km mee en hoeft nooit gesmeerd te worden. Na de len van de tandriem: als er te veel kracht op uitge oef en d wordt, gaat hij over de tandwielen slippen. Wa ard oor die kracht natuurlijk he lemaal verloren gaat.

r bij geen andere aandrijfsystemen mee Ketting en aandrijfriem... Mmm, car... immers ook motorfietsen met een de moto? Oh, toch wel. Er bestaan elfde: de Ook het principe is helemaal hetz danas. Zoals bij een auto, jawel. achterhet met bak as van de versnellings cardanas verbindt de uitgaande gaat de n eme ht over. Van alle aandrijfsyst wiel en brengt zo de aandrijfkrac sloafge . De as zit namelijk in een netjes cardanas trouwens het langst mee dt ze bad ronddraait. Op die manier wor ten behuizing, waar ze in een olie at een en vocht er niet bij kunnen. Omd voortdurend gesmeerd, terwijl vuil alleen ze is riem ketting of een aandrijf cardanas veel zwaarder is dan een van rste . Bovendien is het veruit het duu geschikt voor zware motorfietsen alle aandrijfsystemen.

15

De GaragastenEncyclopedie is een initiatief van toekomstopwielen.be toekomstopwielen.be is een actie van de autosector. toekomstopwielen.be, J. Bordetlaan 164, 1140 BRUSSEL Verantwoordelijke uitgever: Luc De Moor, toekomstopwielen.be Concept en realisatie: www.linkinc.be en www.zeppo.be Tekeningen: Sam Vanallemeersch

gratis bij jou thuis stenEncyclopedie ga ra Ga de t die ng Je ontva topwielen.be. Op via www.toekoms ft rij te ch ols ins co je je de als en edities van e reeds verschen ar. site vind je ook all ma ug. Downloaden encyclopedie ter