Sie haben sich vielleicht schon einmal gefragt, wie das Prinzip eines Automatikgetriebes funktioniert? Warum gibt es keine Kupplungspedale mehr?
Was passiert im Getriebe, wenn der Schalthebel auf “Drive” steht? Was bedeuten P R N D? In diesem Artikel werden wir versuchen, diese Fragen zu beantworten und Ihnen im Detail zu erklären, wie ein Automatikgetriebe funktioniert.
Wichtiger Hinweis: Das Automatikgetriebe wurde von Gogu Constantinescu, einem rumänischen Erfinder, entwickelt und wurde erstmals 1923 in einem Fahrzeug eingebaut.
Aufgrund seiner schlechten Leistung wurde es jedoch nicht in Serie produziert. General Motors schaffte es jedoch, 1939 das Hydramatic-Getriebe auf den Markt zu bringen. Dies war das erste Automatikgetriebe, das in Serie produziert werden konnte.
Was ist der Zweck eines Automatikgetriebes?
Der Hauptzweck eines Automatikgetriebes besteht darin, mit dem Motor zusammenzuarbeiten und die Gangwechsel ohne Eingriff des Fahrers durchzuführen. Da ein Motor, um ordnungsgemäß zu funktionieren, eine bestimmte Drehzahl erreichen muss, ist das Getriebe dafür verantwortlich, die Leistung des Motors je nach Bedarf zu erhöhen oder zu verringern.
Der elektronische Computer des Getriebes kann jeden Gangwechsel überwachen und ausführen, basierend auf Informationen von Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren, Motordrehzahl, Gaspedalposition usw.
Erstens ist das Getriebe ein sehr wichtiger Teil des mechanischen Teils eines Autos. Ohne es hätten Autos nur einen einzigen Geschwindigkeitsgang, der auf die gewünschte Höchstgeschwindigkeit ausgelegt wäre. Zum Beispiel würde dieser Gang für eine Geschwindigkeit von 90 km/h ähnlich der dritten Stufe eines Schaltgetriebes sein. Dadurch würde das Auto sehr schwer vom Fleck kommen und bei hohen Geschwindigkeiten maximal drehen, was es unbrauchbar machen würde.
Im Allgemeinen ermöglichen die Zahnräder im Getriebe die richtige und effiziente Nutzung der Motorleistung und optimieren gleichzeitig die Betriebsgeschwindigkeit des Motors. Im Falle eines Automatikgetriebes, im Gegensatz zu einem manuellen Getriebe, ist das Planetengetriebe verantwortlich für die verschiedenen Übersetzungsverhältnisse. Wir werden später sehen, was das bedeutet.
Arten von Automatikgetrieben
Jeder Autohersteller wählt eine bestimmte Art von Automatikgetriebe für das jeweilige Automodell aus. Hier sind fünf der zahlreichen Variationen dieses Getriebetyps:
Mit Doppelkupplung
Als die leistungsstärkste aller Arten von Automatikgetrieben gilt dieses Modell, das auf dem Prinzip von zwei Kupplungen basiert. Genauer gesagt, arbeiten sie synchron, wobei jede Kupplung nacheinander eine Stufe einlegt.
Das Doppelkupplungs-Automatikgetriebe besteht grundlegend aus zwei parallelen Schaltgetrieben, einem für ungerade und einem für gerade Gänge. Hier gibt es zwei Arten:
- Mit trockenen Kupplungen, mit einer einzelnen Scheibe, elektrisch gesteuert
- Mit nassen Kupplungen, mit mehreren Scheiben, hydraulisch gesteuert
Autohersteller, die sich für diese Art von Getriebe entschieden haben, sind:
- Volkswagen (Borg Warner) - DSG (Direkt-Schalt-Getriebe)
- Audi - S-Tronic
- Porsche (ZF) - PDK (Porsche Doppelkupplungsgetriebe)
- Seat
- Renault (Getrag) - EDC (Effizientes Doppelkupplungsgetriebe)
- Ford (Getrag) - PowerShift
- Fiat (FPT) - DDCT (Doppel-Trockenkupplungsgetriebe)
- Mercedes-Benz (Getrag) - SpeedShift
- Mitsubishi (Getrag) - TC-SST (Twin-Clutch Sport-Shift-Getriebe)
Mit Drehmomentwandler
Ein Getriebe, das von den meisten Autoherstellern verwendet wird, darunter:
- BMW
- Mercedes-Benz
- Jaguar
Die neueste Generation dieser Automatikgetriebe (mit 9-Gang-Version als neueste Version) gilt als sehr komfortabel im Gebrauch, wechselt die Gänge ohne Ruckeln und reduziert sogar den Kraftstoffverbrauch.
In diesem Getriebe kuppelt der Motor bei niedrigen Drehzahlen ab. Die Kupplung wurde durch einen Drehmomentwandler ersetzt, der die Bewegung überträgt, indem er das Getriebe mit Hilfe des Getriebeöls anschiebt.
CVT (kontinuierlich variable Übertragung)
Diese Art von Getriebe wird hauptsächlich von asiatischen Autoherstellern wie Nissan, Toyota und Subaru verwendet.
Das CVT-Getriebe wird auch als Getriebe mit kontinuierlich veränderlicher Übersetzung oder stufenlos bezeichnet, aufgrund seines einzigartigen Funktionsprinzips. Es erhöht die Rotationsbewegung des Motors mithilfe eines ständig veränderlichen Riemens oder einer Kette.
Als interessante historische Randnotiz sei erwähnt, dass der erste Versuch eines CVT-Getriebes im Jahr 1490 von Leonardo da Vinci unternommen wurde und im Jahr 1926 von George Constantinescu in eine sehr nahe Form des heutigen Getriebes umgewandelt wurde.
Robotisiert
Dieses automatische Getriebe ist die kostengünstigste Option von allen und wird in Modellen von Dacia und Opel verwendet. Es basiert auf dem klassischen Prinzip eines Schaltgetriebes. Darüber hinaus wurde der Schaltknüppel durch ein System von elektrohydraulischen oder elektrischen Servomechanismen ersetzt, das auch die Kupplung betätigt.
Die Schaltvorgänge werden automatisch von einer elektronischen Steuereinheit durchgeführt, können aber auch manuell vom Fahrer über die Lenkradpaddel oder den Schalthebel erfolgen.
Sequential
Das sequenzielle Getriebe wurde erstmals in den 1970er bis 1980er Jahren eingeführt, um die Gänge schneller zu wechseln als mit einem herkömmlichen Schaltgetriebe. Wie der Name schon sagt, wechselt dieses Getriebe die Gänge sequenziell und sehr schnell, ohne dabei Fehler zu machen oder Gänge zu überspringen.
Diese Art von Getriebe basiert auf einem herkömmlichen Schaltgetriebe (einschließlich Kupplungsscheibe, -platte und -lager), bei dem jedoch das Kupplungspedal und der Schaltknüppel durch spezielle elektronische oder hydraulische Systeme ersetzt wurden. Dadurch können die Gänge automatisch oder manuell vom Fahrer gewechselt werden, ohne Verzögerungen oder Fehler.
Was sind die allgemeinen Komponenten eines Automatikgetriebes?
Ein Automatikgetriebe besteht hauptsächlich aus drei Hauptkomponenten:
- Hydromechanischer Wandler oder Drehmomentwandler
- Planetengetriebe / Planetengetriebemechanismen zusammen mit Mehrscheibenbremsen und Kupplungen
- Elektrohydraulische Steuereinheit des Getriebes (Mecatronic)
Darüber hinaus werden sie in verschiedene Unterbaugruppen unterteilt, die anhand eines 7G-Tronic-Getriebes von Mercedes-Benz veranschaulicht werden:
- Drehmomentwandler / Hydromechanischer Wandler
- Turbine
- Stator
- Rotor
- Gehäusebelüftungsventil
- Ölpumpe - hilft bei der Erzeugung von Druck basierend auf den Motordrehzahlen
- Mehrscheibenbremse B1
- Mehrscheibenkupplung K1
- Planetenmechanismen Ravigneaux
- Mehrscheibenbremse B3
- Mehrscheibenkupplung K2
- Einfaches Planetengetriebe
- Mehrscheibenbremse BR
- Mehrscheibenkupplung K3
- Mehrscheibenbremse B2
- Parkmodus-Verriegelungsstift
- Taktgeber für die Drehzahlsensorposition
- Leitring des Drehzahlsensors N2
- Elektrohydraulische Steuereinheit mit elektromagnetischen Ventilen, Sensoren und Mecatronic
- Magnetring des Drehzahlsensors
- Elektromagnetventile (Solenoid) - steuern Mehrscheibenbremsen und -kupplungen
- Kontrolliert rutschende Kupplung, die den Drehmomentwandler blockiert
- Y3/8n4 - Mecatronic / elektronische Steuer- und Steuereinheit / Getriebesteuerungsrechner
Jetzt werden wir erklären, welche Rolle jede der drei Hauptkomponenten spielt
Drehmomentwandler oder Hydromechanischer Wandler
Der Grund, warum ein Auto auch bei laufendem Motor an Ort und Stelle stehen kann, ist die Unterbrechung des Leistungsflusses zwischen Motor und Getriebe. Bei einem manuellen Getriebe kann dies beispielsweise durch Betätigen des Kupplungspedals erreicht werden. In einem Automatikgetriebe gibt es jedoch einen Hydromechanischen Wandler oder Drehmomentwandler, der sich um dieses Problem kümmert.
Diese Komponente befindet sich vorne im Getriebe, genau dort, wo sie eine direkte Verbindung zum Motor herstellt.
Das Gehäuse des Wandlers ist an der Schwungscheibe des Motors befestigt, und seine Drehbewegung erfolgt mit derselben Geschwindigkeit wie die des Motors. Die Hauptfunktionen des Drehmomentwandlers sind:
- Vermittelt die Leistungsübertragung vom Motor zur Getriebeeingangswelle
- Erhöht das vom Motor erzeugte Drehmoment
Der Drehmomentwandler funktioniert aufgrund des hydraulischen Drucks, der durch ein Getriebeöl (ATF) erzeugt wird. Das Funktionsprinzip kann im Detail anhand seiner Hauptkomponenten erklärt werden:
Pumpe
Diese zentrifugale Komponente ist direkt am Gehäuse des Drehmomentwandlers angebracht und ist, wie bereits erwähnt, mit der Schwungscheibe des Motors verbunden.
Während es sich mit derselben Geschwindigkeit wie der Motor dreht, drückt die Pumpe das Öl nach außen und erzeugt gleichzeitig ein Vakuum, das eine große Menge Öl in ihr Zentrum und dann zur Turbine zieht. Das Design der Pumpe ähnelt dem eines Ventilators.
Stator
Er befindet sich zwischen der Pumpe und der Turbine. Die Hauptaufgaben des Stators sind das Zurückleiten des Getriebeöls von der Turbine zur Pumpe, die Erhöhung des vom Motor kommenden Drehmoments, um die Fahrzeugräder in Bewegung zu setzen, und die Verringerung dieses Drehmoments, wenn das Auto Geschwindigkeit aufnimmt. Der Stator ähnelt dem Propeller eines Flugzeugs.
Turbine
Die Turbine befindet sich im Inneren des Drehmomentwandlers und hat eine ähnliche Form wie die Pumpe. Sie ist direkt mit der Eingangswelle des Getriebes verbunden, jedoch nicht mit der Pumpe. Dies ermöglicht es ihr, sich mit einer anderen Geschwindigkeit zu drehen, wodurch der Motor in einem anderen Modus arbeiten kann als die anderen Getriebekomponenten.