Hoe een auto werkt · Ga dieper5 min leestijd

De racetransaxle: versnellingsbak en differentieel in één behuizing

Zet de motor achter de bestuurder, en de versnellingsbak heeft geen lange as meer nodig om bij de wielen te komen. In 1959 schroefde Cooper de versnellingsbak, de eindoverbrenging en het differentieel in één behuizing, precies tussen de achterbanden — de indeling die vrijwel elke Formule 1-auto, elke supercar en de meeste racewagens nog steeds gebruiken.

De aandrijflijn van een halve meter

Bij een auto met de motor voorin loopt de aandrijflijn over het hele chassis: de motor helemaal vooraan, dan de versnellingsbak, dan een cardanas die over de volledige lengte van de auto onder de bestuurder loopt, en uiteindelijk het differentieel tussen de achterwielen. De Cooper T51 schrapte het middenstuk van die zin. Omdat de motor al boven de achteras zat, konden versnellingsbak en differentieel samen in één aluminium behuizing zitten — de transaxle — hing direct aan de achterkant van de motor. Motor, koppeling, versnellingsbak, differentieel en aandrijfassen zaten allemaal binnen zo'n halve meter van elkaar. Coopers eerste units waren verbouwde onderdelen uit een doodgewone Citroën, weer iets waar de concurrentie om lachte — tot de eindstand van het kampioenschap verscheen.

Eén behuizing, drie taken: de tandwielparen kiezen een verhouding, de eindoverbrenging vermenigvuldigt die nog eens, en het differentieel verdeelt het resultaat over de achterwielen — nergens een cardanas te bekennen.

Drie taken, één behuizing

Binnen de behuizing maakt het vermogen drie snelle omzettingen door. Eerst kiezen de tandwielparen een verhouding — lage versnellingen ruilen snelheid in voor koppel bij het uit de bocht komen, hoge versnellingen ruilen dat koppel weer terug voor snelheid op het rechte stuk. Dan vermenigvuldigt de eindoverbrenging alles nog eens, met een vaste verhouding. Ten slotte verdeelt het differentieel het resultaat over de twee achterbanden, en laat ze daarbij in bochten met verschillende snelheden draaien. Bij een auto met de motor voorin liggen die drie taken meters uit elkaar, verbonden door ronddraaiend staal; in een transaxle legt het vermogen dezelfde weg af in centimeters. Geen massa van een cardanas, geen as die op toeren moet komen, en nauwelijks aandrijflijnverlies — een paar procent extra van het motorvermogen komt gewoon op straat aan.

Verhoudingen die je kon afstellen op het circuit

De indeling had ook een praktisch voordeel: omdat het tandwielpakket helemaal achteraan de auto hing, konden monteurs de behuizing openen en tussen de oefensessies door complete sets verhoudingen verwisselen. Het kiezen van verhoudingen is een zuivere ruil — kortere verhoudingen geven meer koppel bij het uit de bocht komen, langere rekken de topsnelheid uit — en het juiste antwoord verschilt per circuit. Monaco wil trekkracht uit haarspeldbochten; Monza wil een lange topversnelling. Teams reisden met kisten vol tandwielen en maakten die keuze bij elke race.

Waarom iedereen het overnam

Binnen twee jaar na het kampioenschap van Cooper was elke Grand Prix-auto met de motor voorin verouderd — en de transaxle verhuisde mee. Sindsdien staat hij in elke Formule 1-auto, in vrijwel elke middenmotor-supercar, en zelfs in sommige auto's met de motor voorin die alleen voor de gewichtsverdeling een transaxle achterin monteren. Als één indeling de discussie zo compleet wint, is het geen ontwerpkeuze meer — het is gewoon hoe de machine gebouwd wordt.

Ga dieper: de verhoudingsruil in één regelvoor ingenieurs

Het koppel op de wielen is het motorkoppel vermenigvuldigd met beide verhoudingen in de behuizing:

T_{wheels} = T_{engine} \times r_{gear} \times r_{final} \times \eta

met een rendement $\eta$ van rond de 0,95 of beter, dankzij het korte traject in een transaxle. De rijsnelheid werkt precies andersom — daar deel je het motortoerental door dezelfde twee verhoudingen. Een kortere eindoverbrenging geeft elke versnelling meer trekkracht én kort tegelijk de topsnelheid van elke versnelling in — daarom was dit het meest verwisselde onderdeel in de bak.