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Automatikgetriebe

Glossar

Bezug zum Kraftfahrzeug

Automatischer Fahrstufenwechsel
Getriebe
Manuelles Schaltgetriebe, Sequentielles Getriebe

 

Allgemeine Beschreibung

Vollautomatische Schaltgetriebe sind in der Automilbranche weit verbreitet. Besonders Fahrzeuge aus den U.S.A. sind in der Regel mit dieser Getriebeart ausgerüstet. Aber auch in immer mehr europäischen Fahrzeugen werden vollautomatische Schaltgetriebe verbaut, nachdem der Kundenwunsch in diese Richtung ging. Die Vorteile sind offenkundig; ermöglicht ist das Wechseln der Fahrstufen ohne das manuelle Betätigen einer Kupplung . Hinzu kommt, dass sich der Fahrer keine Gedanken über die Wahl der richtigen Fahrstufe machen muss. Auch das Wechseln einer Fahrstufe geschieht nahezu ruckelfrei, so dass grade im Oberklasse- und Luxussegment diese Getriebeart besonders gefragt ist. Allerdings stehen den komfortablen Vorteilen dieses Getriebes konstruktionsbedingt auch Nachteile gegenüber. Zunächst ist das Fahrzeug an sich bezüglich der Anschaffung teurer. Auch der Unterhalt ist teurer, da der Wirkungsgrad im Gegensatz zu einem manuellen Schaltgetriebe schlechter ist. Auch praktische Aspekte stehen hier schlechter; so ist das Abschleppen in vielen Fällen nur unter bestimmten Bedingungen möglich. Das Anschleppen ist in den meisten Fällen unmöglich.

 

Funktionsbeschreibung

Das Gesamtsystem eines vollautomatischen Schaltgetriebes umfasst durchaus Äquivalente gegenüber einem manuellen Schaltgetriebe. Allerdings sind merkliche Veränderungen notwendig, so dass sich ein Vergleich nur teilweise anstellen lässt. Um ein Absterben des Motors bei stehendem Motor zu verhindern, darf keine kraftschlüssige Kupplung verbaut sein. Verwendet wird in diesem Fall eine Flüssigkeitskupplung, der sogenannte Wandler. Auch werden innerhalb des Getriebegehäuses keine Wellen mit Zahnrädern verwendet. Bei diesen Getrieben bedient man sich der Planetengetriebe, um die verschiedenen Fahrstufen zu realisieren. Hinzu kommt eine, früher rein hydraulische, heute elektrohydraulische Steuerung für die einzelnen Fahrstufen, die in der Regel ein eigenes Steuergerät besitzt.

Die einzelnen Unterbaugruppen im Detail:

  • Drehmomentwandler

    Prinzipiell hat der Drehmomentwandler die Funktion der Kupplung bei einem manuellen Schaltgetriebe. Allerdings kommt hier in diesem Fall noch der Aspekt der Drehmomentverstärkung hinzu.

    Bauteile

    • Pumpenrad: Rot
    • Turbinenrad: Blau
    • Leitrad: Grün
    • Gehäuse: Lila

    Funktion

    Alle Bauteile befinden sich in einem mit speziellem Öl befüllten Gehäuse.

    Zunächst sind nur das Pumpen- und das Turbinenrad zu betrachten. Wird das Pumpenrad vom Motor gedreht, versetzt es durch die Schaufeln das Öl in Bewegung. Die gegenüberliegenden Schaufeln nehmen die Strömung auf und das Turbinenrad wird in eine Drehbewegung versetzt. Hier kann ein Drehmoment abgenommen werden. Diese Konstruktion beschreibt zunächst lediglich eine Flüssigkeitskupplung. Allerdings findet hiernoch keine Drehmomentwandlung statt.

    Um eine Drehmomentverstärkung zu erreichen, ich das Leitrad zwischen Pumpen- und Turbinenrad geschaltet. Die Schaufeln sind in etwa 90° zu den Schaufeln des Pumpenrads verdreht. Auch in diesem Fall strömt das Öl vom Pumpenrad über die äußeren Schaufeln zu den äußeren Schaufeln des Turbinenrades. Dem Rückstrom ist jetzt das Leitrad zwischen geschaltet. Nach der ersten Umlenkung des Hydrauliköls am Turbinenrad von außen nach innen folgt nun eine zweite Umlenkung am Leitrad von innen wieder nach außen. Um zu verhindern, dass sich das Leitrad entgegen der Drehrichtung dreht, ist es gegen das Gehäuse mittels einer Freilaufkupplung abgestützt. Kommt also das Öl vom Turbinenrad zurück, muss es den großen Widerstand des Leitrades überwinden. Durch diese zweite Umlenkung wird die Drehmomenterhöhung erreicht. In diesem Anfahrmoment wird eine Drehmomentsteigerung am Turbinenrad mit einem Faktor zwischen 2,5 und 3 erreicht.

    Im sogenannten Übergangsbereich gleicht sich die Drehzahl des Turbinenrades immer mehr der Drehzahl des Pumpenrades an. Durch die Drehzahlsteigerung sinkt aber auch das verstärkte Drehmoment.

    Der Kupplungspunkt ist erreicht, wenn Pumpen- und Turbinenrad annähernd die gleiche Drehzahl haben. Ist dieser Punkt erreicht, wird das Drehmoment nur noch 1:1 übertragen. In diesem Fall löst sich das Leitrad und kann frei mitlaufen.

     

  • Planetengetriebe

    Das bzw. die Planetengetriebe übernehmen im vollautomatischen Getriebe die Funktion der Getriebewellen mit den verschiedenen Zahnrädern in einem manuellen Schaltgetriebe.

    Bauteile

    • Sonnenrad: Gelb
    • Planetenräder: Blau
    • Planetenradträger: Cyan
    • Hohlrad: Grün

    Funktion

    Alle Zahnräder befinden sich permanent im Eingriff. Das hat für diesen Zweck den Vorteil, dass der Kraftfluss für einen Fahrstufenwechsel nicht unterbrochen werden muss.

    Als Aktoren und Reaktoren können der Planetenradträger, das Sonnen- und Hohlrad auftreten. Die Planetenräder sind lediglich Reaktoren. Aktor bedeutet, dass hier Drehmoment eingegeben, und Reaktor, dass hier Drehmoment abgegeben werden kann. Wird das Planetengetriebe isoliert betrachtet, kann zunächst kein Drehmoment übertragen werden. Um eine Übertragung zu erreichen, muss einer der drei Aktoren festgesetzt werden. Die beiden anderen wirken nun als Aktor und Reaktor. Durch die Kombinationsmöglichkeiten des Festsetzens und der Möglichkeit Drehmomentein- und ausgang zu variieren, ergeben sich verschiedene Übersetzungen.

    Mit einem einfachen Planetengetriebe sind so lediglich drei verschiedene Übersetzungen zu erreichen. In modernen vollautomatischen Schaltgetrieben werden mehrere Planetengetriebe oder Kombinationselemente verwendet, um mehr, heute bis zu acht, Übersetzungsmöglichkeiten zu erreichen.

     

  • Schaltglieder

    Die Schaltglieder ermöglichen das Festsetzen und Freigeben der Aktoren des bzw. der Planetengetriebe.
    • Bremsbänder

      Bremsbänder gehören zu den heute nicht verwendeten Teilen. Allerdings sind sie noch in älteren Fahrzeugen zu finden. Sie sind um das festzusetzende Element geschlungen und auf einer Seite fest mit dem Gehäuse verbunden. Die andere Seite ist mit einem Aktor verbunden, der durch die Steuereinheit bewegt werden kann. Durch die Bewegung wird das entsprechende Bremsband stramm an an das zu bremsende Element angelegt, wodurch ein Festsetzen erreicht wird.
    • Lamellenkupplung

      Lamellenkupplungen sind prinzipiell Wellen, die über auf der gleichen Achse laufen wie das festzusetzende Element. Durch einen von der Steuereinheit betätigten Aktor kann die Lamellenkupplung axial verschobenwerden. Die innenliegenden Lamellen gleifen in die außenliegenden Lamellen des entsprechenden Elements ein und setzen es fest.
    • Freilaufkupplung

      Freilaufkupplungen verhindern, dass sich ein Bauteil in verschiedene Drehrichtungen bewegen kann. Eine Drehrichtung ist immer gesperrt.
  • Ölpumpe

    Eine zwischen Drehmomentwandler und Getriebe geschaltete Mond-Sichel-Pumpe liefert den Öldruck für die Steuereinheit, den Wandler selbst und ist für die Schmierung des Getriebes verantwortlich.
  • Steuereinheit

    Die Steuereinheit ist für die Ansteuerung der Aktoren verantwortlich, die Bremsbänder bzw. Lamellenkupplungen bedienen. Die Ansteuerung geschieht mit Öldruck von der Ölpumpe, der über elektrische Ventile gesteuert wird. Folgende Sensoren nehmen hier Einfluss:

    • Getriebeausgangsdrehzahl
    • Motorlast
    • Motordrehzahl
    • Wählhebelstellung
    • Programm
    • Kick-Down-Schalter

     

  • Wählhebel

    Über den Wählhebel können die verschiedenen Fahrstufen angewählt bzw. begrenzt werden.
    • P: Parkstellung, das Getriebe ist gegen jegliche Drehung gesperrt
    • R: Rückwärtsgang, die Kombination der Planetengetriebe ergibt eine entgegengesetzte Drehbewegung
    • N: Neutralstellung, alle Aktoren der Planetengetriebe werden freigesetzt
    • D: Fahrstellung, das Getriebe wird von der Steuereinheit mit allen Vorwärtsgängen bedient
    • x: Fahrstufenbegrenzung, die Steuereinheit lässt nur noch Fahrstufen bis einschließlich der Gewählten zu
  • Programm

    Ein optionaler Programmwahlschalter lässt verschiedene Interpretationen der Sensordaten durch die Steuereinheit zu. So kann zum Beispiel im Winterprogramm die erste Fahrstufe weggeschaltet werden. Ein Sportprogramm beispielsweise schaltet erst bei höheren Motordrehzahlen in die nächste Fahrstufe.
  • Kick-Down-Schalter

    Ein Druckschalter unter dem Gaspedal, der über einen Druckpunkt nach der Vollgasstellung betätigt wird. Wird der Kick-Down-Schalter betätigt, wählt die Steuereinheit die günstigste Fahrstufe mit einer möglichst hohen Motordrehzahl.

 

 

 

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