Das Automatikgetriebe


Um das volle Potential eines Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug in der Stadt als auch auf der Autobahn ausnutzen zu können, sind Getriebe mit veränderlichen Übersetzungen notwendig. Bei einem Automatikgetriebe entfällt für den Fahrer das lästige Auswählen und Wechseln der Gänge. Daher entfallen bei einem Automatikgetriebe Schalthebel und Kupplungspedal. Bei einem Fahrzeug mit Automatikgetriebe gibt es somit nur noch zwei Pedale (Gas und Bremse) und einen Wahlhebel, welcher die Richtung vorgibt: „Vorwärts!“, „Rückwärts!“ und „Halt!“ bzw. „Parken!“.

Durch den Komfortgewinn des Fahrers nicht mehr schalten zu müssen stand immer ein gewisser Effizienzverlust gegenüber, da Automatikgetriebe schwerer und meist im Wirkungsgrad schlechter waren als konventionelle Schaltgetriebe. Durch den technischen Fortschritt wurde dieser Effizienzverlust deutlich reduziert. 

Auf nennenswerte Stückzahlen bringen es momentan 4 Bauformen eines Automatikgetriebes:

 

 

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Die Wandlerautomatik

Der Drehmomentwandler - eine Flüssigkeitskupplung - verbindet das aus Planetenradsätzen bestehende Getriebe mit dem Motor. Durch den Wandler, welcher wie eine getrennte Kupplung agiert, wird im Leerlauf so gut wie kein Drehmoment übertragen. Bei Betätigung des des Gaspedals dreht der Motor zunächst schneller als das Getriebe, der Wandler übernimmt in diesem Bereich die Aufgaben eines stufenlosen Getriebes. Die Drehmomenterhöhung hängt mittelbar von dem Drehzahlunterschied zwischen Motor und Getriebe ab. Die Differenzdrehzahl als auch die Drehmomentüberhöhung verschwinden am Ende der Beschleunigungsphase, wenn der Motor das Getriebe hinsichtlich Drehzahl letztendlich einholt. Dann wiederum übernimmt der Wandler die Aufgaben einer geschlossenen Kupplung. 

Durch Verbinden / Trennen / Abbremsen der im Getriebe sitzenden, miteinander gekoppelten Planetenradsätzen, können unterschiedliche Übersetzungen erzeugt werden. Schaltkupplung und Bremsen funktionieren hydraulisch und werden über elektronische Steuergeräte gesteuert, diese haben die früher verbaute, aus komplexen Ventil-, Kanal- und Fliehkraftreglern bestehende Konstruktion abgelöst.

Automatisiertes Schaltgetriebe

Billiger und leichter zu konstruieren als das Wandlergetriebe ist das sogenannte automatische Schaltgetriebe. Den Komfort eines Wandlergetriebes erreicht man damit allerdings nicht.

Der Aufbau dieser Getriebeart entspricht grundlegend dem eines manuellen Schaltgetriebes, der Wirkungsgrad ist damit der gleiche. Der Unterschied besteht darin, dass die einzelnen Gänge über computergesteuerte Elektrohydraulik- oder Elektromechanikelemente bedient werden und nicht manuell über Gestänge und Seilzüge durch den Fahrer. Gleiches gilt auch für die Kupplung.

Der Einsatz in Sport- und Kleinwagen hat sich durch den hohen Wirkungsgrad und das geringe Gewicht angeboten, wird aber heutzutage immer mehr durch das Doppelkupplungsgetriebe verdrängt. 

Pioniere auf dem Feld der automatisierten Schaltgetriebe waren Ende der Neunziger Ferrari und BMW. 

Das Doppelkupplungsgetriebe

Doppelkupplungsgetriebe ist sozusagen der Newcomer im Bereich automatisierte Getriebe. Diese im Motorsport schon seit den Achtzigern bekannte, aber selten eingesetzte Getriebeart hat 2003 mit dem Audi TT erstmals Einzug in die Serienproduktion gehalten und es seither zu sehr großer Verbreitung gebracht.

Doppelkupplungsgetriebe = 2 Teilgetriebe

Im Prinzip besteht das Doppelkupplungsgetriebe aus zwei unabhängigen Teilgetrieben. Während eines dieser Getriebe für die geraden Gänge zuständig ist, kümmert sich das Zweite um die ungeraden Gänge. Der Clou besteht darin, dass die Getriebesteuerung durch den Fahrzeugzustand auf den nächsten Gang schließen kann, welcher als nächstes benötigt wird. Dieser läuft dann bereits lastfrei im zweitenTeilgetriebe. So kann ein  Schaltvorgang  ohne Zugkraftunterbrechung sichergestellt werden. 

Das stufenlose Automatikgetriebe

Theoretisch stellen stufenlose Getriebe (CVT nach dem englischen Continuously Variable Transmission) das Ideal dar, sind sie doch in der Lage, dem Motor jederzeit die bestmögliche Übersetzung anzubieten. Das bedeutet, dass der Motor beim starken Beschleunigen stets mit der Drehzahl, zu der die maximale Leistung anliegt, arbeiten kann, und allein das Getriebe durch kontinuierliches Anpassen der Übersetzung für das Schnellerwerden sorgt. Gleichermaßen kann der Motor bei absolut jeder beliebigen Geschwindigkeit im Bereich maximaler Effizienz betrieben werden.

Die bei Autos, Motorrollern und Schneemobilen bei weitem häufigste Ausführungsform vertraut auf zwei Riemenscheiben und einen verbindenden Riemen (oft ersetzt auch eine Kette diesen Riemen). Jede Riemenscheibe besteht aus zwei flachen, sich gegenüberliegenden Kegeln Es ergibt sich also eine V-förmige Nut, in der der (ebenfalls V-förmige) Riemen laufen kann. Zusätzlich ist jeweils ein Kegel pro Riemenscheibe axial verschiebbar, wodurch sich die Breiten der Nuten verstellen lassen. Der wesentliche Punkt ist nun, dass der Riemen, dessen Breite ja unverändert bleibt, in der Nut radial nach außen wandern muss, wenn die Kegel zueinander geschoben werden und umgekehrt nach innen rutscht, so die Kegel auseinander gezogen werden. Selbstverständlich können die Riemenscheiben nicht unabhängig voneinander manipuliert werden, weil die gleichbleibende Länge des Riemens natürlich bedingt, dass eine schmale Nut an einem Kegelpaar immer von einer breiten Nut am anderen Kegelpaar begleitet wird und umgekehrt.

Innerhalb der Grenzen, die von der Geometrie des Getriebes vorgegeben werden, sind mit diesem Prinzip unendlich viele Übersetzungen möglich.

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