US CARS FORUM - Das ultimative Forum über US-Cars Foren-Übersicht
Du bist hier:

Automatikgetriebe

Geschichte

Ende der 1920er-Jahre wurden bei der englischen Daimler Motor Company eine Schalthilfe entwickelt, die aus einer Kombination eines Wechselgetriebes mit gekoppelten Planetenradsätzen nach dem Konzept des Engländers Walter Gordon Wilson mit einer Strömungskupplung nach Ideen des Deutschen Hermann Föttinger bestand. Bei dem ab 1930 als Fluid Flywheel hauptsächlich in britischen Doppeldeckerbussen eingesetzten automatisierten Vorwählgetrieben wurde an einem kleinen Wahlhebel an der Lenkradsäule die Gangstufe mit Druckluft-Unterstützung voreingestellt und mit dem linken Kupplungspedal geschaltet. Dies war wesentlich leichter als der Kraftaufwand beim sonst üblichen Kuppeln, Zwischengas-Geben und Schalten über ein mechanisches Gestänge. Die Associated Equipment Company (AEC) benutzte das Vorwählgetriebe mit Fluid Flywheel für die tausende von Bussen (z. B. AEC Regent III = RT) des London Passenger Transport Board (LPTB) bzw. des Nachfolgeunternehmens London Transport Executive (LTE).

Halbautomatische Getriebe und Getriebe mit Wandlerschaltkupplung

Eine Sonderform der Schaltgetriebe sind halbautomatische Getriebe, bei denen man nicht zu kuppeln braucht, aber selbst schaltet. Beim Berühren des Schalthebels wird automatisch ausgekuppelt und wenn der nächste Gang eingelegt ist, wieder eingekuppelt. Prinzipiell sind sie mechanische Getriebe mit einer automatisch betätigten Einscheibenkupplung oder Magnetpulverkupplung.
Bei Getrieben mit einer Wandlerschaltkupplung (WSK) wird ein konventionelles Schaltgetriebe mit einem Drehmomentwandler kombiniert, der sich zwischen Motor und Kupplung befindet und ein vom konventionellen Automatikgetriebe her bekanntes komfortables verschleißfreies Anfahren und Rangieren ermöglicht. Um den Gang zu wechseln, muss der Fahrer wie bei einem normalen Schaltgetriebe die konventionelle Kupplung betätigen, um den Kraftfluss zu unterbrechen, und auch manuell schalten. Heute wird diese Bauart vor allem bei Schwerlast-LKW eingesetzt.
Bei einigen Fahrzeugen wurden auch beide Konzepte (halbautomatische Getriebe + WSK) kombiniert.
Beispiele für Fahrzeuge mit halbautomatischen Getrieben sind der im Ford 17 M, dem VW Käfer und Karmann Ghia, dem DKW F 11/12 u. AU 1000 und Opel Rekord (Olymat) verbaute Saxomat, ferner die bei Renault 4 CV und Dauphine auf Wunsch lieferbare Ferlec-Magnetpulver-Kupplung, die WSK mit zusätzlich automatisierter Kupplung beim Mercedes-Benz 219/220 S/220 SE (Hydrak), Porsche 911 (Sportomatic), NSU Ro 80 (serienmäßig), Citroën DS und Renault Frégate (Transfluide) oder die in neuerer Zeit im Citroën CX erhältliche C-Matic. Für den Trabant gab es unter der Bezeichnung Hycomat ein halbautomatisches Getriebe.
Seit den frühen 1990er-Jahren gibt es auch verlustfrei arbeitende Halbautomatikgetriebe mit automatischem Kupplungssystem, bei denen von Hand geschaltet und die herkömmliche Scheibenkupplung elektronisch-hydraulisch betätigt wird, beispielsweise beim Renault Twingo Easy, der Mercedes-Benz A-Klasse W168 mit automatischem Kupplungssystem (AKS) und Saab.

Automatisierte Schaltgetriebe

Automatisierte Schaltgetriebe, im Englischen auch als Automated Manual Transmission (AMT) bekannt, ermöglichen aufgrund speziell abgestimmter Fahrprogramme der Getriebesteuerung die Kombination von erhöhtem Fahrkomfort durch eine benutzerfreundliche Getriebesteuerung mit der Wirtschaftlichkeit durch reduzierten Kraftstoffverbrauch und verringerte Emissionswerte.Reif: Konventioneller Antriebsstrang und Hybridantriebe. Vieweg und Teubner Verlag, 2010, S. 102. Wesentlicher Unterschied zwischen den im Folgenden behandelten klassischen automatisierten Schaltgetrieben (ASG) und Doppelkupplungsgetrieben (DKG) ist, dass beim ASG nur eine Kupplung vorhanden ist. Nachteilig ist die Zugkraftunterbrechung - der Kraftfluss muss zum Schalten kurzzeitig unterbrochen werden. Von Vorteil ist, dass die Kupplung im Ruhezustand geschlossen ist und nur zum Öffnen Energie braucht, weshalb das ASG meist in besonders sparsame bzw. leichte Fahrzeuge verbaut wird.
Beim DKG sind zwei Kupplungen vorhanden. Der Vorteil ist, dass beim Öffnen der einen Kupplung die andere gleichzeitig schließen kann und so die Zugkraft nicht unterbrochen wird. Nachteilig ist, dass beide Kupplungen im Ruhezustand offen sind und die Kupplung im aktiven Leistungszweig mit Energieaufwand zugehalten werden muss.

Klassisches automatisiertes Schaltgetriebe (ASG)

Ein automatisiertes Schaltgetriebe, auch automatisches Schaltgetriebe genannt, ist ein herkömmliches Schaltgetriebe, das um automatisierte Schaltkomponenten erweitert ist. Der grundsätzliche Unterschied zu einem Schaltgetriebe besteht darin, den Gangwechsel nicht vom Fahrer durchführen zu lassen, sondern durch hydraulisch betätigte Zylinder sowie elektrische Stellmotoren, der sogenannten Aktuatorik. Während des Gangwechsels trennt der angesteuerte Kupplungsaktuator die Zugkraft, anschließend wird durch die im Getriebesteuergerät hinterlegte Getriebelogik der berechnete Gangwechsel vom Fahrer an die Schaltaktuatorik des Getriebes weitergeleitet, und das Getriebe schaltet je nach Fahrerwunsch in den nächsten höheren oder niedrigeren Gang.
Die Schaltvorgänge werden beim automatisierten Schaltgetriebe automatisch durch das im Steuergerät hinterlegte Schaltprogramm durchgeführt, oder aber es besteht für den Fahrer die Möglichkeit, über den Wählhebel in der Mittelkonsole bzw. die Tippschalter am Lenkrad den nächsthöheren bzw. -niedrigeren Gang anzuweisen. Durch das Schaltprogramm werden Schaltfehler vermieden. In der Regel ist es nur bedingt möglich, Gänge zu überspringen. Derartige Schaltvorgänge werden von der Elektronik nur dann ausgeführt, wenn der Motor hierbei innerhalb eines zulässigen Drehzahlbereichs bleibt.
Bei LKW für den Fernverkehr kommen seit Mitte der 1980er-Jahre solche automatisierten Getriebe zum Einsatz, bei denen der Fahrer den Gang vorwählt und die elektronische Steuerung des Getriebes über elektro-pneumatische Schaltzylinder das Getriebe schaltet. Bei der klassischen EPS von Daimler-Benz wählt der Fahrer beispielsweise den 6. Gang/niedrig aus und betätigt das Kupplungspedal. Dadurch wird die Steuerelektronik aktiviert und prüft, ob der Schaltvorgang aufgrund der Motordrehzahl auch ausgeführt werden kann. Ist dies der Fall, schaltet die Steuerelektronik über die pneumatischen Schaltzylinder in den gewählten Gang. Verweigert sie den Schaltvorgang, weil der Motor zu hoch zu drehen droht, wird dies dem Fahrer durch einen Warnton angezeigt. In der Regel schaltet das Getriebe dann in den Leerlauf.
Neuere Systeme im LKW oder Reisebus schalten auch vollautomatisiert; ein Kupplungspedal fehlt oder kann für Notfälle ausgeklappt werden. Standardmäßig sind moderne LKW mit einem Achtgang-Getriebe ausgestattet. Basis der LKW-Getriebe ist in der Regel ein Viergang-Schaltgetriebe, das mit einer Vorschaltgruppe und einer Range-Gruppe erweitert werden kann, wodurch 16 Gangstufen zur Verfügung stehen.
Vor- und Nachteile
Die meisten Vorteile teilt das ASG mit dem manuellen Schaltgetriebe:
  • verhältnismäßig einfacher mechanischer Aufbau
  • gute Wirkungsgrade, weil keine Umlaufschmierung oder Planschverluste des Öls auftreten
  • viele Gleichteile mit manuellen Schaltgetrieben, womit die große Stückzahl zu niedrigen Kosten führt

Zusätzlich bietet es weitere Vorteile:
  • Die Bauweise ist kompakt, weil die Aktuatorik mit geringer Leistung auskommt, einfach und platzsparend gebaut werden kann.
  • Die gesamte Aktuatorik des ASG wird nur während des Schaltvorgangs aktiv und verbraucht daher nur in dieser Situation Energie.
  • Außerdem gelten die üblichen Vorteile automatischer Getriebe, wie Sicherheit gegen Abwürgen, Verschalten und Überdrehen des Motors und Strategien zum optimalen Verbrauch, zu besonderer Sportlichkeit oder zum motorschonenden Betrieb während der Kaltlaufphase.

Das ASG wird in manchen Fahrzeugen statt eines Handschaltgetriebes eingesetzt, um besondere Zulassungsvorschriften einzuhalten, da das Schaltprogramm den amtlichen Messzyklen zur Verbrauchs- und Abgasmessung so angepasst werden kann, dass es bessere Messergebnisse als im Handschalt-Messzyklus liefert. Das Fahrzeug wird dann dem Hersteller mit einem günstigeren Flottenverbrauch angerechnet, es kann aber für den Endkunden zu einem höheren Verbrauch oder reduziertem Beschleunigungsvermögen führen, was eigentlich auf eine Beschneidung der technischen Möglichkeiten zurückzuführen ist.
Die wesentlichen Nachteile sind:
  • Zugkraftverlust während des Schaltvorgangs
  • lange Schaltdauer
Die Nachteile führen besonders unter Last zu fühlbarem Schaltrucken.
Gegen die Nachteile nutzen neuere ASG eine zweite Vorgelegewelle, auf der wie beim DKG der Schaltvorgang für den jeweils benachbarten Gang vorbereitet werden kann, sodass die Zugkraftunterbrechung auf die Zeit für das kurzzeitige Lüften der Kupplung (50 ms beim ISR von Graziano im Lamborghini Aventador) reduziert wird.
Die ersten in Großserienfahrzeugen eingesetzten automatisierten Schaltgetriebe waren mit hydraulischer Aktuatorik 1997 der BMW M3, bei dem das vorhandene klassische Schaltgetriebe mittels Hydraulik zum automatisierten Getriebe aufgerüstet wurde, und 1998 der Smart Fortwo, der als erstes Fahrzeug ein elektromotorisch betätigtes, automatisiertes Schaltgetriebe bekam. Die Besonderheit beim Smart war, dass sein Getriebe ausschließlich automatisiert angeboten wurde und es die manuell betätigte Variante nur als Programmsperren-Änderung der Software in der Getriebesteuerung gab. Ein zunächst nur manuell zu schaltender Smart kann per Software-Änderung leicht automatisiert werden. Beide Getriebe wurden von der Firma Getrag entwickelt.
Verbreitung
Wegen des günstigen Wirkungsgrades ist besonders in Kleinwagen das ASG eine beliebte Ausstattungsvariante, so unter anderem im Audi A2 1.2 TDI, Opel Corsa oder Smart; im VW Lupo 3L wurden ausschließlich ASG verbaut. Bei dem Dreiliter-Auto des VW-Konzerns machten jedoch die Getriebe mit relativ hohen Anteilen an Schadensfällen und mit sehr teuren Austauschgetrieben negativ auf sich aufmerksam.
In Deutschland sind Automatikgetriebe vor allem bei teureren Mittelklassewagen verbreitet, machen aber nach wie vor nur 28 % aller Neuzulassungen aus (Stand: 2011). Manuelle Getriebe bei Pkw-Neuzulassungen verteilen sich in Deutschland wie folgt (Januar bis Juli 2011, nach Fahrzeugklassen):
  • Kleinwagen: 92 %
  • Kompakt-SUV: 75 %
  • Kompaktklasse: 83 %
  • Minis: 77 %
  • Mittelklasse: 61 %
  • Vans: 79 %
  • Gesamt: 72 %

Automatisierte Schaltgetriebe werden von diversen Fahrzeugherstellern mit verschiedenen Markenbezeichnungen angeboten:
  • Alfa Romeo: Selespeed
  • Audi: R tronic
  • BMW: SMG
  • Citroën: SensoDrive, EGS, EGS6 (Electronic Gear Shift = elektronische Gangschaltung), ETG6 (Efficient Tronic Gearshift)
  • Fiat: Dualogic
  • Ford: Durashift-EST (Electronic Shift Technology)
  • Honda: i-Shift
  • Lamborghini: e-Gear und ISR (Independent Shifting Rods)
  • Lancia: DFN (Dolce Far Niente, ital. für Süßes Nichtstun)
  • Mercedes-Benz: Sprintshift
  • Mitsubishi: Allshift
  • Opel: Easytronic
  • Peugeot: 2-Tronic, EGS6
  • Renault: Quickshift
  • Smart : Softtip + Softtouch, bei neueren Modellen auch Softip + Softouch
  • Toyota: MMT (MultiMode-Getriebe)
  • Volkswagen: Shiftmatic

Doppelkupplungsgetriebe (DKG, DSG, PDK)

Eine relativ neue Variante des automatischen Schaltgetriebes ist das Doppelkupplungsgetriebe (bekannter als "Direktschaltgetriebe" oder "DSG", englisch: Direct Shift Gearbox): Es besteht aus zwei automatisierten Teilgetrieben mit jeweils einer dazugehörigen Kupplung. Ein Teilgetriebe trägt die geraden Gänge, das andere die ungeraden Gänge und den Rückwärtsgang. Vor dem Schalten wird zunächst im lastfreien Zweig der zu schaltende Gang eingelegt. Dann wird die Kupplung des lastfreien Ganges geschlossen und die des anderen Ganges gleichzeitig geöffnet. Dadurch kann ohne Zugkraftunterbrechung geschaltet werden - die für den Gangwechsel benötigte Zeit hängt nur von der Schaltgeschwindigkeit der Kupplungen ab.
Vor- und Nachteile
Die wesentlichen Vorteile des DKG sind:
  • Schalten ohne Zugkraftunterbrechung, allerdings nur in benachbarte Gänge (gerade-ungerade)
  • sehr schnelle Schaltvorgänge, auch mit manueller Betätigung für den Einsatz im Rennsport geeignet
  • guter Wirkungsgrad im Vergleich zu Wandler-Automatikgetrieben
  • günstiger Platzbedarf bei Fahrzeugen mit frontal quer eingebauten Motoren
  • viele Gleichteile mit manuellen Schaltgetrieben, sodass die große Stückzahl zu günstigen Kosten führt
  • die üblichen Vorteile von automatischen Getrieben, wie Sicherheit gegen Abwürgen, Verschalten und Überdrehen des Motors und Strategien zum optimalen Verbrauch, zu besonderer Sportlichkeit oder zum motorschonenden Betrieb während der Kaltlaufphase

Der Nachteil im Vergleich zum ASG ist der permanente Energiebedarf, um die Kupplung im Leistungszweig geschlossen zu halten.
Aufgrund ihrer Eigenschaften sind DSG eine Konkurrenz zu herkömmlichen Automaten mit Wandler und Planetengetriebe.
Verbreitung
Ursprünglich von Porsche in den 1980er-Jahren für den Rennsport entwickelt, waren Volkswagen und Audi die Vorreiter beim Einsatz dieser Technologie in der Großserie und konnten sich hiermit einen technologischen Vorsprung auf dem Markt erarbeiten. Seit 2002 ist ein Doppelkupplungsgetriebe in der Golf- und Passatklasse im Serieneinsatz (6-Gang, Zulieferer für die nasslaufende Kupplung ist BorgWarner). Die VW-interne Bezeichnung lautet DQ250 (für Doppelkupplung-Quereinbau-250 Nm, wobei es 320 Nm übertragen kann).
In den folgenden Jahren kam ein 7-Gang-DSG mit der internen Bezeichnung DQ200 (Polo und kleine Golfklasse) von VW heraus. Hierfür liefert LuK eine trockene Doppelkupplung.
Im Jahr 2009 kam das erste speziell für Audi entwickelte DSG mit der Bezeichnung DL501 mit dem Audi Q5 auf dem Markt. Bei diesem Getriebe kommt wieder eine nasslaufende Doppelkupplung von BorgWarner zum Einsatz. DL501 steht für Doppelkupplung-Längseinbau-500 Nm und kommt in den Modellen A4, A5, A6 nach und nach zum Einsatz.
Zuletzt folgte im Herbst 2009 das DQ500 (7-Gang-DKG) für den VW-Bus T5; es wird seit Juni 2010 auch für den Tiguan angeboten. Die nasslaufende Kupplung wird vom VW Werk Kassel entwickelt und hergestellt, womit erstmals eine von VW eigenentwickelte Doppelkupplung zum Einsatz kommt.
Alle Varianten (DQ200, DQ250, DQ500 und DL501) werden im Volkswagenwerk Kassel gefertigt.
Seit Juli 2008 bietet Porsche für den neuen 911 das 7-Gang-PDK von ZF an. Für den Boxster und den Cayman ist es ebenfalls auf Bestellung erhältlich. Seit September 2009 gibt es das PDK auch für den Panamera und seit Oktober 2009 für den Turbo. Für den BMW M3 ist seit März 2008 ein Doppelkupplungsgetriebe mit sieben Vorwärtsgängen von Getrag erhältlich. Ford, Mitsubishi, Ferrari, Mercedes-Benz und Volvo haben seit 2008 ebenfalls Modelle mit Doppelkupplungsgetrieben von Getrag im Angebot.
Erstmals wird seit Sommer 2010 ein DKG in einem Serienmotorrad verbaut - eine Honda (VFR1200F).

Wandler-Automatikgetriebe

Ein Wandler-Automatikgetriebe unterscheidet sich im Aufbau von einem Schaltgetriebe im Wesentlichen durch folgende Punkte:
  • die Übersetzungsverhältnisse (Gänge) werden mit einer unterschiedlichen Anzahl und Kombination von Planetengetrieben (siehe auch Lepelletier , Wilsonsatz , Ravigneauxsatz , Simpsonsatz ) erreicht
  • die Synchronisierungselemente sind (anders als beim ASG und DKG) Lamellenkupplungen, Lamellenbremsen, Freiläufe oder Bremsbänder (veraltet)
  • als Anfahrelement dient eine hydraulische Kupplung (Föttinger-Kupplung, reiner Drehzahlwandler, veraltet) oder ein Drehmomentwandler (Trilok-Wandler)

Vor- und Nachteile

Als wesentliche Vorteile des Wandler-Automaten gelten:
  • keine Zugkraftunterbrechung
  • nahezu verschleißfreies Anfahren
  • der Wandler dämpft Schwingungen im Antriebsstrang
  • durch die Differenzdrehzahl zwischen Pumpe und Turbine des Wandlers wird das durch den Motor zur Verfügung gestellte Drehmoment erhöht (bis zu zweifache Drehmomentüberhöhung)
  • der Wandler kann mit einer Wandlerkupplung ausgestattet sein, mit welcher der hydraulische Kreislauf überbrückt wird, wenn keine weitere Wandlerüberhöhung mehr benötigt wird (Wirkungsgrad); die bei geringeren Motordrehzahlen höheren Schwingungen werden durch einen Dämpfer verringert
  • durch sogenannte Überschneidungsschaltungen sind die Schaltvorgänge kaum spürbar
  • hohe Drehmomentdichte und kompakte Bauweise durch Planetenradsätze

Die bekanntesten Nachteile sind:
  • schlechterer Wirkungsgrad und Verbrauchsnachteil, dies wird bei modernen Automatikgetrieben weitgehend ausgeglichen
  • Abschleppen mit rollender Antriebsachse ist nicht bei allen Modellen möglich bzw. nur über kurze Wegstrecken, weil ansonsten Schäden im Getriebe infolge Schmierungsmangels entstehen können, Abschleppen über lange Wegstrecken erfordert eine zweite Ölpumpe am Achsabtrieb (ältere Mercedes-Fahrzeuge)
  • hohe Kosten, beispielsweise durch die Fertigung enger Toleranzen im hydraulischen Steuerkasten

In Ausnahmefällen wird bei Automatikgetrieben auch auf Planetenradsätze verzichtet, so zum Beispiel bei den Hondamatic-Getrieben und beim Automatikgetriebe der Mercedes-Benz A-Klasse (W168). Der Aufbau solcher Getriebe ähnelt dem eines Schaltgetriebes. Das wesentliche Unterscheidungsmerkmal ist, dass statt Synchronisierungen und Schaltmuffen für jede Schaltstufe des Automatikgetriebes eine eigene Lamellenkupplung vorhanden ist.Bosch: Kraftfahrtechnisches Taschenbuch. 2011, S. 564.
Die kraftschlüssige Verbindung der einzelnen Planetensätze mit der Ein- und Ausgangswelle stellen Lamellenkupplungen her. Der Fahrbetrieb wird durch ein Fahr- und Schaltprogramm im Steuergerät vorgegeben. Die Steuerung des Getriebes erfolgte bis Ende der 1980er-Jahre hydraulisch. In der heutigen Zeit (Stand 2008) erfolgt die Steuerung elektronisch und die Betätigung der Schaltkupplungen mittels elektrisch angesteuerter Hydraulikventile.

Funktion und Steuerung

Im Drehmomentwandler wird in Form von Reibungswärme ein Teil der Motorleistung des erzeugten Schlupfes an das Öl abgegeben. Um den damit einhergehenden Wirkungsgradverlust zu verringern, werden heutige Wandler-Automatikgetriebe häufig mit einer Wandler-Überbrückungskupplung ausgerüstet, die nach dem Anfahren bzw. dem Wechsel der Fahrstufen einen direkten mechanischen Kraftschluss ermöglicht.
Des Weiteren wird für die Erzeugung des Hydraulikdrucks durch die Öldruckpumpe Energie benötigt. Durch die in der eingelegten Stufe nicht benötigten leer mitlaufenden Lamellenkupplungen werden zusätzliche Schleppverluste erzeugt, da die Kupplungen geöffnet sind. Durch diese Schleppverluste ist der Treibstoffverbrauch im Vergleich zu einem mit Schaltgetriebe ausgestatteten und ansonsten gleichen Fahrzeug höher. Moderne Automatikgetriebe bieten eine Wandlerüberbrückungskupplung schon ab dem ersten Gang, um diesen Mehrverbrauch an Kraftstoff zu reduzieren. Weitere Verbrauchsreduzierung ermöglicht die Standabkopplung, die das Getriebe bei Fahrzeugstillstand und betätigter Betriebsbremse in den Leerlauf schaltet und damit die Schleppverluste über den Wandler verhindert. Die Verbrauchsnachteile der Automatik zeigen sich in der Regel beim Normverbrauch im Gegensatz zu den im normalen Straßenverkehr auftretenden Verbräuchen kaum noch, da die Schaltpunkte auf die genormten Zyklen angepasst werden.
Ein Stufenwechsel erfolgt durch Abschalten eines Schaltelementes und gleichzeitiges Aufschalten des Schaltelementes für die nächsthöhere oder -niedrigere Stufe. Das zweite Schaltelement übernimmt also Stück für Stück das Drehmoment vom ersten, bis am Ende des Stufenwechsels das gesamte Drehmoment vom zweiten Schaltelement übernommen wird. Die Zeitspanne für diesen Schleifvorgang bewegt sich im zwei- bis dreistelligen Millisekundenbereich. Seit der Einführung elektronischer Getriebesteuerungen Ende der 1980er-Jahre wird, um das Getriebe vor Überlastung zu schützen und/oder eine bessere Schaltqualität zu erreichen, ein "Torque-Down-Request" an das Motorsteuergerät übermittelt. Seit Ende der 1990er-Jahre erfolgt dies auch über den Controller Area Network. Das veranlasst die Motorsteuerung, das Antriebsmoment für die Dauer des Schaltvorgangs zu reduzieren. Ein weiteres Mittel zur Erhöhung der Schaltqualität ist, die Wandlerkupplung bei bestimmten Schaltsituationen zu öffnen. Die Gangwechsel zwischen den bis zu acht Übersetzungsstufen erfolgen sehr weich. Dass der Kraftfluss konstruktionsbedingt nicht vollständig unterbrochen wird, führt auch zum bekannten "Kriechen" von Fahrzeugen mit gekuppeltem Automatikgetriebe, solange es sich nicht im Leerlauf befindet. Dieses Kriechen kann beim Rangieren sehr hilfreich sein.
Mit der elektronischen Regelung beispielsweise mit der EGS werden auch weitere Effekte erzielt: Bei niedrigen Fahrstufen ist es inzwischen üblich, das Drehmoment des Motors zu begrenzen. Dadurch können die Kupplungen im Automatikgetriebe kleiner ausgelegt werden und der restliche Antriebsstrang muss für ein geringeres Drehmoment ausgelegt werden, was diesen leichter und preiswerter macht. Wenn gleichzeitig die Bremse und das Gaspedal getreten werden, verhindert die Steuerung, dass der Motor den Antriebsstrang verspannt, überlastet und den Wandler überhitzt. Beim Kick-down wird zusammen mit der ASR der Radschlupf kontrolliert. Beim Durchdrehen eines Rades erfolgt die Regelung durch einen Bremseneingriff. Drehen alle angetriebenen Räder durch, wird die Motorleistung begrenzt.
Die Kickdown-Funktion (Übergas) ist schon bei frühen Wandler-Automatikgetrieben mit rein hydraulischer Regelung zu finden. Über das bloße Vollgas hinaus wird dabei mittels Betätigung des Kickdownschalters am Anschlag des Gaspedals ein Signal an die Steuerung des Automatikgetriebes gesandt. Die Automatik schaltet in die Fahrstufe mit der bestmöglichen Beschleunigung und bringt den Motor auf hohe Drehzahlen. Zweckmäßig ist die Anwendung des Kickdowns vor allem bei Überholvorgängen.
Beim Zurückschalten wird bei aufwendigeren Wandler-Automatikgetrieben das Prinzip der Mehrfach-Rückschaltung genutzt: Der Schaltvorgang findet im Wege der Sprungschaltung statt. So können auch mehrere Gangstufen übersprungen werden, um die maximale Beschleunigung abzurufen. Ein in modernen Fahrzeugen wählbares Schaltprogramm wird durch das Kickdown-Signal meist überlagert. Nach dem Beenden des Kickdown-Signals wird in die energetisch richtige Fahrstufe geschaltet.

Bedienweise

Üblich ist ein Wählhebel auf dem Fahrzeug-Mitteltunnel mit den Einstellmöglichkeiten
P: Park, Parkstellung mit mechanischer Verriegelung des Getriebes gegen Wegrollen
R: Reverse, Rückwärtsgang
N: Neutral, Leerlauf
D: Drive, Vorwärtsfahrt mit automatischer Gangwahl
In Automatikgetrieben wird üblicherweise diese Reihenfolge eingehalten, da beispielsweise in den USA gesetzliche Vorgaben dafür existieren.
Manche Getriebe bieten weitere Fahrstufen an, oft ist ein manueller Modus möglich:
z. B. M oder S in Verbindung mit + und ?: Vorrichtung zum manuellen Schalten des Automatikgetriebes in einer zweiten Schaltgasse oder mit gesonderten Bedienelementen. Der Fahrer kann so eine manuelle Vorwahl treffen, um in die Getriebesteuerung einzugreifen und eine höhere oder niedrigere Fahrstufe wählen.

Sicherheit

Fahrzeuge mit Wandler-Automatikgetriebe dürfen nach einem Ausfall - je nach Hersteller - nur über kurze Strecken oder gar nicht abgeschleppt werden, wenn die angetriebene Achse rollt. Ohne laufenden Motor wird bei den meisten Getrieben die Ölpumpe nicht angetrieben, so dass keine ausreichende Schmierung sichergestellt ist. Eine Ausnahme davon bilden Wandler-Automatikgetriebe mit einer zusätzlichen Sekundärölpumpe am Getriebeausgang, beispielsweise ältere Wandler-Automatikgetriebe von Mercedes-Benz.
In den 1980er-Jahren gab es Sicherheitsprobleme mit angeblichen "Selbstläufern" bzw. Fahrzeugen, die ungewollt eine Fahrbewegung aufnahmen. In den USA erschienen TV-Berichte, in denen behauptet wurde, dass sich Fahrzeuge - vorwiegend Audi-Modelle - trotz Tritt auf die Bremse unerwartet in Bewegung gesetzt hätten. Eine abschließende Klärung wurde nicht erreicht, in der Folge haben sich jedoch einige Sicherheitsfunktionen eingebürgert:
  • Der Zündschlüssel kann nur in der Stellung "P" abgezogen werden, das Einrasten der Lenkradsperre bei rollendem Fahrzeug wird so verhindert.
  • Der Motor kann nur in der Stellung "P" und/oder "N" gestartet werden. Ein Anrollen mit dem Start des Motors ist damit nicht möglich.
  • Um die Stellung "P" zu verlassen, muss die Bremse betätigt werden. Bei einigen Herstellern gilt dies auch für die Stellung "N" (nur bei Fahrzeugstillstand). Der Fahrer wird dadurch gezwungen, beim Start das richtige Pedal zu betätigen. So soll ein Verwechseln des Gaspedals mit der Bremse vermieden werden.

Mit der Verbreitung dieser Vorkehrungen in Neufahrzeugen ist das Problem der Selbstläufer verschwunden. Inzwischen haben weitere Sicherungen Einzug gehalten. So steigert bei einigen Automatiken der Motor kaum mehr seine Leistung, wenn gleichzeitig das Bremspedal getreten wird. Ein Verspannen des Antriebsstranges und eine Überhitzung des Wandlers werden dadurch ausgeschlossen.

Stufenlose Getriebe

  • Continuously variable transmission (CVT) steht für Getriebe mit einem kontinuierlich variablen (begrenzten) Übersetzungsbereich, der dem von Schaltgetrieben entspricht. Nach dem DAF-Getriebe (Variomatic) gab es Versuche von Fiat, Subaru, Ford, Mini und Mercedes-Benz (unter der Bezeichnung Autotronic in der A-Klasse und B-Klasse), heute werden CVT-Getriebe unter der Bezeichnung Multitronic von Audi im A4 und größeren Modellen angeboten, unter der Bezeichnung Lineartronic von Subaru und einfach als CVT von Honda im Jazz und im Civic Hybrid. Außerdem haben die meisten Motorroller und neuerdings auch manche Motorräder CVT-Getriebe.
  • Infinitely Variable Transmission (IVT) hat einen unendlichen Übersetzungsbereich, d.h. bei 1:8 steht die Getriebeausgangswelle still, obwohl die Eingangswelle mit dem laufenden Motor verbunden ist, so dass bei dieser Bauform keine Anfahrkupplung erforderlich ist.

Ein Planetengetriebe als Summiergetriebe oder Verteilgetriebe ist zwar nicht stufenlos, jedoch kann eine Eingangswelle pseudo-stufenlos agieren, sofern die zweite Eingangswelle des Summiergetriebes die Gesamtübersetzung regelt. Der zweite Eingang kann beispielsweise hydrostatisch (Traktoren), elektrisch (Toyota Prius) oder auch mechanisch (CVT) ausgeführt sein.

Vorteile

Diese Getriebebauform bietet folgende Vorteile:
  • Entfall von Schaltstufen, dadurch
    • verbesserter Komfort, da Drehmoment- und Drehzahlwechsel kontinuierlich und nicht in Sprüngen erfolgt
    • keine Schaltpausen, da kein Gangwechsel ausgeführt wird
  • Die Kennlinie der Übersetzung kann nach verschiedenen Kriterien ausgelegt werden:
    • geringerer Verbrauch, der Motor läuft immer im Bereich des günstigsten Momentanverbrauchs und im Schleppbetrieb kann durch die Übersetzungsanpassung das kleinste Schleppmoment gewählt werden
    • erhöhte Fahrdynamik: wenn maximale Beschleunigung erwartet wird, kann der Motor beim Beschleunigen immer unter maximaler Leistung laufen, die Fahrgeschwindigkeit wird alleine durch die Übersetzung des CVT angepasst
    • Geräusche: der Motor wird im jeweils leisesten Betriebsbereich gefahren
    • geringerer Abgasausstoß: der Motor wird im Betriebsbereich mit dem geringsten Schadstoffausstoß gefahren

Nachteile

  • bei vielen Bauarten stark begrenzte Drehmomentkapazität
  • erhöhter technischer Aufwand, teilweise spezielle Ölsorten erforderlich
  • eingeschränkte Kundenakzeptanz

Die Drehmomentkapazität kann zum Beispiel mit einer Leistungsverzweigung verbessert werden. Dabei wird das stufenlose Getriebe mit einem summierenden oder verzweigenden Planetengetriebe kombiniert. Dadurch wird aber entweder die Spreizung der Übersetzung verringert, oder es verschlechtert sich der Gesamtwirkungsgrad der Getriebekombination.
Mit verbrauchsoptimierten Kennlinien kann der Nachteil des schlechteren Getriebe-Wirkungsgrades teilweise wettgemacht werden. Durch die Verbrauchsoptimierungen an den Motoren und breitere Drehzahlbänder für den günstigsten Kraftstoffverbrauch sind die Doppelkupplungsgetriebe derzeit die stärksten Konkurrenten der verbrauchsoptimierten CVT.
In der Praxis lassen sich einseitig optimierte Kennlinien mangels Kundenakzeptanz nicht realisieren, wodurch die theoretischen Vorteile gewissen Einschränkungen unterworfen sind.
Erfahrungsgemäß sind viele Fahrer nicht zufrieden, wenn das Fahrzeug beim Beschleunigen von Null auf 100 km/h stets mit der gleichen Motordrehzahl fährt ("Gummibandeffekt"). Um dies zu vermeiden, bieten zahlreiche CVTs ein Schaltprogramm an, in dem sie mit festen Übersetzungsstufen arbeiten und so einen normalen Stufenautomaten imitieren.

Geschichte

CVTs wurden serienmäßig zuerst in den niederländischen DAF-Automobilen unter der Bezeichnung Variomatic ab 1961 eingesetzt. Die Kraft wird hier im stufenlosen Getriebe per Keilriemen zwischen Keilscheiben mit variablem Abstand übertragen (siehe CVT).
Dieses Prinzip nach Van Doorne wurde inzwischen mit Schubketten aus Metallgliedern für höhere Drehmomente weiterentwickelt. Diese Getriebe wurden im Ford Fiesta, Fiat Uno und anderen verwendet. Audi kam um 2000 mit dem neuen Multitronic-Getriebe für leistungsstarke PKW auf den Markt. In ihm wirkt eine ziehende Wiegegelenkkette.
Auch der mit einem Hybridantrieb ausgestattete Toyota Prius hat ein stufenloses Automatikgetriebe, das allerdings über ein leistungsverzweigtes Planetengetriebe funktioniert, welches den Verbrennungsmotor mit zwei Motorgeneratoren verbindet. Die Getriebeübersetzung wird rein elektronisch durch die variable Ansteuerung der Motorgeneratoren vorgenommen. Ein separater Rückwärtsgang ist somit überflüssig. Des Weiteren entfällt ein Drehmomentwandler. Allerdings "kriecht" auch der Prius, das heißt, er setzt sich aus dem Stand ohne Gasgeben in Bewegung. Das stufenlose Getriebe des Prius ist Bestandteil einer als Hybrid Synergy Drive bezeichneten Baueinheit aus Verbrennungsmotor, Planetengetriebe und zwei Motorgeneratoren.
Der mit einem Hybridantrieb ausgestattete Honda Civic Hybrid hat ein stufenloses CVT-Getriebe mit einem Drehmomentwandler als Anfahrelement.
Ähnlich wie das Getriebe des Prius funktionieren leistungsverzweigte hydrostatische Getriebe, die vor allem bei Traktoren verbreitet sind. Die Leistung wird über einen mechanischen Teil und einen stufenlosen hydrostatischen Teil verzweigt. Durch stufenloses Verstellen der Übersetzung im hydrostatischen Teil kann die sich ergebende Gesamtübersetzung geregelt werden. Um den Gesamtwirkungsgrad zu verbessern, haben solche Getriebe zum Teil noch zusätzliche Gangstufen. Ein Beispiel für eine solche Bauart ist das sogenannte "Variogetriebe" des Traktorenherstellers Fendt.

Verbreitung in Westeuropa

Im internationalen Vergleich liegt die prozentuale Zahl der mit Automatikschaltung ausgerüsteten Personenkraftfahrzeuge in Westeuropa weit hinter Ländern wie den USA und Japan. Dies ist auf einige Nachteile gegenüber dem Schaltgetriebe zurückzuführen, unter anderem geringeres Beschleunigungsvermögen, wenn keine Wandlerüberhöhung vorliegt, geringere Endgeschwindigkeit, höheren Verbrauch, verzögertes Ansprechen zu Beginn eines Überholvorgangs, Aufpreis gegenüber dem Schaltgetriebe (nicht in allen Märkten üblich), andere Verkehrsverhältnisse und auf das mitunter unsportliche Image der Automatik, die in der klassischen Form des Wandlers mit Planetengetriebe selten im Motorsport anzutreffen ist.
Einer schwedischen Studie zufolge senkt die Verwendung eines Automatikgetriebes bei Senioren die Anzahl der Fahrfehler, bei Fahrern mittleren Alters besteht hingegen kein derartiger Zusammenhang.

Quelle: Wikipedia

© US CARS FORUM