De werking van een TCU in een auto uitgelegd

Een TCU (Transmission Control Unit) of versnellingsbakregelapparaat is een elektronisch component die de laatste jaren steeds meer in automatische transmissies wordt toegepast. Zoals de naam al aangeeft, is de TCU net als de ECU (Engine Control Unit) een computer die bedoeld is om een mechanisch component (in dit geval de versnellingsbak) aan te sturen. Op basis van verschillende inputs die de TCU van andere onderdelen ontvangt, worden er berekeningen uitgevoerd. Daarna wordt er eventueel een mechanisch of hydraulisch component in werking gezet. Dit klinkt misschien wat cryptisch, maar na het lezen van dit artikel zal de werking al een stuk duidelijker zijn. Ook zullen we de veel voorkomende defecten behandelen. Het lezen waard dus!

tcu-temic-revisie

Het tijdperk voor de elektronische TCU

Automatische transmissies zijn er natuurlijk al langer dan vandaag. De eerste automatische versnellingsbak werd namelijk al in 1939 onthuld door General Motors en heette de Hydramatic. Elektronische aansturing was er toen nog niet: om de versnellingsbak aan te sturen en het optimale schakelmoment te bepalen, vertrouwden de autofabrikanten jarenlang op de beproefde hydraulische aansturing. Pas in de jaren 80 verschenen de eerste elektronisch aangestuurde transmissies en het duurde zelfs tot de jaren 90 voordat dit type aansturing gemeengoed werd. Hoewel de aanloop lang duurde, is de TCU vandaag de dag erg populair. Bijna alle huidige automatische transmissies worden door een TCU (soms met hulp van een kleppenblok) aangestuurd om zo op ieder moment met de optimale overbrengingsverhouding te kunnen rijden.

Soorten automatische transmissies

Voordat we verder op de werking van de TCU zelf ingaan, is het goed om eerst eens te kijken naar de verschillende soorten automatische transmissies. In de auto- en transportwereld heeft er op dat gebied namelijk nooit echt één standaard bestaan. Vele automerken en OEM’s hebben zich daardoor verdiept in versnellingsbak-technologie, met verschillende oplossingen tot gevolg. We benoemen kort een aantal bekende soorten:

Een planetair tandwielstelsel met koppelomvormer: Mercedes-Benz 7G-tronic

Vooral door de koppelomvormer lijkt de 7G-tronic van Mercedes-Benz (ook wel bekend als 722.9) voor een leek nog het meest op de traditionele Hydramatic van General Motors, maar schijn bedriegt. Onderhuids wordt er gebruik gemaakt van zowel een planetair als een Ravigneaux tandwielstelsel, waardoor deze versnellingsbak ondanks zijn 9 versnellingen (waarvan 7 vooruit) bijzonder compact is. Ook maakt deze transmissie gebruik van een TCU. Op basis van parameters zoals toerental en pedaal-input wordt bepaald welke versnelling gekozen moet worden.

De gerobotiseerde handgeschakelde versnellingsbak: Opel Easytronic en Ford Durashift

Bij auto’s met een gerobotiseerde handgeschakelde versnellingsbak wordt de transmissie aangestuurd door een TCU die op zijn beurt de schakelmotoren en/of de koppelingsactuator bedient. Het is verreweg de goedkoopste manier om een automaat te fabriceren: men neemt een conventionele handgeschakelde versnellingsbak en bouwt hierop de automatische functionaliteit. Voorbeelden van dit type automaatbak zijn Easytronic van Opel en Durashift van Ford, maar ook vele andere automerken zoals bijvoorbeeld Alfa Romeo, BMW, Fiat, Honda en Toyota hebben hun eigen variant.

De continu variabele transmissie: Audi Multitronic en Mercedes-Benz 722.8

Een auto die is uitgerust met een continu variabele transmissie heeft geen vaste versnellingen. Door gebruik te maken van twee conische poelies die door middel van een duwband aan elkaar gekoppeld zitten, wordt de overbrengingsverhouding traploos bijgesteld: de twee zijden van elke poelie kunnen naar elkaar toe of van elkaar af bewegen, waardoor de radius wijzigt. De ingaande poelie wordt aangedreven door de motor, de uitgaande poelie drijft de wielen aan via een differentieel. Een TCU stuurt dit proces aan. De 722.8 versnellingsbak van Mercedes-Benz en de Multitronic versnellingsbak van Audi zijn twee bekende voorbeelden van moderne CVT’s.

De dubbelekoppelingversnellingsbak: DSG

Een versnellingsbak met dubbele koppeling is een type transmissie die steeds meer aan populariteit aan het winnen is. Het bekendste voorbeeld van deze versnellingsbak is DSG (= Direkt Schalt Getriebe of Direct Shift Gearbox) van Volkswagen AG. Het systeem maakt gebruik van twee koppelingen en twee primaire assen: één voor de even versnellingen en één voor de oneven versnellingen. Het grootste voordeel van deze configuratie is de snelheid waarmee de volgende versnelling kan worden ingeschakeld: de volgende versnelling staat altijd klaar, waardoor er op het schakelmoment alleen de koppeling nog maar gemaakt hoeft te worden. Inmiddels maken veel automerken gebruik van deze techniek, maar DSG is wel het meest bekende voorbeeld.

Inputs voor het versnellingsbakregelapparaat

Om de versnellingsbak aan te kunnen sturen gebruikt de TCU informatie van verschillende sensoren en componenten. Het gaat te ver om deze allemaal uit te lichten, maar hieronder is een overzicht te vinden van een aantal veelvoorkomende input-bronnen:

tcu-temic-machine

Gear selector

Veel automatische versnellingsbakken bieden de keuze om zelf te schakelen middels een selector of schakelflippers aan het stuur. Bovendien kan men vaak kiezen voor een sport- en/of comfortstand. De TCU verwerkt deze input direct, maar stuurt de actuatoren pas aan nadat aan alle andere voorwaarden voldaan is.

Huidige snelheid

TCU’s ontvangen informatie over de actuele gereden snelheid dikwijls via een CAN-bericht. Dit bericht is in dat geval vaak afkomstig van de ECU of ABS ECU. Het signaal van de snelheidssensor of wielsensor wordt eerst door één van deze regelapparaten verwerkt tot een CAN-bericht en daarna het CAN-netwerk opgestuurd. Op deze manier is het signaal voor alle regelapparaten in de auto beschikbaar. Overigens beschikken TCU’s ook over eigen snelheidssensoren, waardoor de gereden snelheid in sommige gevallen zelf bepaald kan worden. Een externe input is in die gevallen overbodig.

Gaspedaal en rempedaal

Een TCU heeft de mogelijkheid om een schakelmoment uit te stellen of juist eerder te laten plaatsvinden. Dit is vooral een voordeel wanneer er plotseling geaccelereerd of geremd dient te worden. Inputs van het gaspedaal en het rempedaal zijn daardoor van grote waarde. Ook het signaal van de remlichtschakelaar en de kickdownschakelaar wordt dankbaar gebruikt.

Cruise control

Mocht het gaspedaal (en eventueel rempedaal) niet meer zelf bediend worden, dan is een alternatieve input van belang voor de TCU. In het geval van adaptieve cruise control wordt het verhaal iets ingewikkelder, maar de input zal erg veel lijken op die van het gaspedaal en het rempedaal.

Huidige bedrijfsomstandigheden

Temperatuur, druk, de stand van de gasklep… Er zijn tal van sensoren die continu de omstandigheden monitoren en deze informatie is ook van groot belang voor de TCU. Naast temperatuursensoren, druksensoren en gaskleppositiesensoren, is het bijvoorbeeld ook van belang welke versnelling ingeschakeld staat en of de versnellingsbak gekoppeld dan wel ontkoppeld is.

Kort samengevat: de TCU verwerkt echt een enorme hoeveelheid informatie om op ieder moment de juiste beslissing te kunnen nemen.

Outputs vanaf de Transmission Control Unit

Op basis van de parameters (zoals hiervoor beschreven) die worden aangeleverd, bepaalt de TCU welke onderdelen aangestuurd dienen te worden. Vaak gebeurt dit in de vorm van een signaal, maar soms verzorgt de TCU ook daadwerkelijk de voeding naar een bepaald output-component. Hieronder een opsomming van een aantal van deze output-componenten:

 

Schakelventiel

Veel automatische versnellingsbakken maken gebruik van ventielen (ook wel solenoids genoemd) om schakelacties uit te voeren. De ventielen zorgen voor een aanvoer of afvoer van hydraulische druk, waardoor bewegende plunjers en gaffels hun werk kunnen doen. Om deze ventielen te activeren, wordt er vanuit de TCU een spanning gestuurd.

Regelventiel

Naast de schakelventielen worden er ook ventielen gebruikt voor bijvoorbeeld het bedienen van de koppeling, het vergrendelen van de lock-up van een koppelomvormer of het regelen van de algemene systeemdruk. Deze regelventielen of drukregelventielen hebben in de basis dezelfde functionaliteit als de schakelventielen, maar worden dus voor andere doeleinden ingezet.

CAN-bericht

Een deel van de outputs van een TCU bestaat uit CAN-berichten. Deze berichten worden gedeeld op het centrale CAN-netwerk, zodat andere regelapparaten gebruik kunnen maken van de informatie die de TCU genereert. Denk bijvoorbeeld aan een waarde voor de schakelindicator op het dashboard.

Speciale vermelding: schakelmotor

Hoewel schakelmotoren eigenlijk dezelfde functie hebben als de schakelventielen, werkt het mechanisme toch net iets anders. Schakelmotoren worden namelijk gebruikt voor het ombouwen van een conventionele handgeschakelde versnellingsbak, waarbij de schakelkabels naar de versnellingspook worden vervangen door twee krachtige elektromotoren die het handwerk overnemen. De hoeveelheid vermogen (= spanning x stroom) die zo’n elektromotor nodig heeft is te groot om via de TCU te laten lopen. De TCU verzorgt in dit geval dus alleen een signaal om de motor te activeren. De stroomvoorziening komt direct vanuit de zekeringkast.

De symptomen bij een defecte TCU

Nu we de werking van een TCU hebben uitgelegd, is het ook wel interessant om eens te kijken naar de symptomen bij een defecte TCU. Wat merk je nu precies als een TCU defect raakt?

Een eerste en tevens ook logisch symptoom is het niet meer schakelen naar een andere versnelling. Zodra een TCU geen actuatoren meer aanstuurt, gebeurt er natuurlijk vrij weinig. Het komt echter ook vaak voor dat een TCU wel een deel van zijn functionaliteit behoudt en dus wel probeert te schakelen. Dit gaat dan wel gepaard met de nodige schokken en stoten. Beide problemen zijn vrij duidelijk door een bestuurder te constateren. Dit geldt overigens ook voor de melding op het dashboard. Meestal is dit een generiek storingslampje, maar het kan ook zo zijn dat de schakelindicator een ‘F’ of ‘-‘ weergeeft, zoals bijvoorbeeld bij Easytronic van Opel en Durashift van Ford.

Een iets minder duidelijk symptoom is het genereren van foutcodes. Pas bij het uitlezen in de werkplaats wordt geconstateerd dat een TCU meerdere foutcodes opgeslagen heeft staan. Deze foutcodes zijn per merk en type erg verschillend. Bij een TCU van de Mercedes 722.8 versnellingbak gaat het bijvoorbeeld om foutcodes met betrekking op voeding en de toerentalsensoren, terwijl bij een DSG6 TCU bijzonder vaak fouten op de regelventielen voorkomen. En om ook de Easytronic weer als voorbeeld te nemen: foutcodes die wijzen op defecte schakelmotoren komen bij deze TCU vaak voor.

Meer weten over de revisie van de TCU?

actronics tcu folder

Zoals uit bovenstaand verhaal wel duidelijk is geworden, is iedere TCU uniek. ACtronics heeft daarom voor elke Transmission Control Unit een specifiek revisieproces ontwikkeld, zodat de problemen snel en betrouwbaar opgelost kunnen worden. Maar onze service stopt niet bij het herstellen van componenten. We begrijpen namelijk heel goed dat TCU’s in de werkplaats voor vragen kunnen zorgen. Daarom hebben we een TCU Diagnosewijzer ontwikkeld waarin alle relevante technische informatie over de verschillende TCU’s op één plek zijn verzameld. Geen algemeen verhaal, maar lijsten met foutcodes, pinbezetting, componentbeschrijvingen en relevante werkplaatstips.

Nieuwsgierig geworden naar deze Diagnosewijzer? Bekijk de TCU Diagnosewijzer hier

Heb je verder nog vragen over de TCU? Neem dan gerust contact met ons op! Let wel op: we werken alleen samen met autobedrijven en garages. Ben je particulier en wil je toch iets laten reviseren? Daarover lees je hier meer