Funktionsweise des Automatikgetriebes

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Die Funktionsweise des Automatikgetriebes ist durchschaubar, doch warum überhaupt darauf eingehen? Bei modernen Automobilen werden neben handgeschalteten Modellen immer öfter Varianten mit Automatikschaltungen angeboten. Im Gegensatz zu Westeuropa ist der Anteil an automatisch geschalteten gegenüber handgeschalteten Fahrzeugen in Japan und den USA weit höher. Sind Amerikaner und Japaner schlicht fauler oder hat die Beliebtheit von Schaltautomaten in Übersee ernste praktische Gründe?

Bei uns in Europa hält sich das Märchen vom unsportlichen, langweiligen und unselbstbestimmten Gangwechsel durch Automatikschaltungen hartnäckig.

Moderne Schaltautomatiken können das Vorurteil der Unsportlichkeit inzwischen beinah gänzlich entkräften. Die Fahrzeugelektronik kann längst unterschiedliche Schaltprogramme anbieten und dem sportlichen Fahrer ein semi-sequentielles Schalten über Schaltwippen am Lenkrad oder eine zweite Schaltgasse in der Mittelkonsole ermöglichen.

Neben der gesteigerten Bequemlichkeit bieten automatisch geschaltene Getriebe den unschlagbaren Vorteil, Schaltfehler des Fahrers zu vermeiden. Das schont die steten Verschleisses unterliegenden Kupplungs- und Getriebekomponenten.

Weitere Vorteile sind, dass sich bestimmte Schaltcharakteristiken im Getriebesteuergerät hinterlegen lassen. So kann ein Automobil verbrauchs-, beschleunigungsoptimiert oder optimiert für Höchstgeschwindigkeit geschalten werden.

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Bei Automatikgetrieben unterscheidet man zwischen automatischen Schaltgetrieben ( automatisierte „Handschaltungen“ in der Ausführung mit einer Kupplung oder Doppelkupplung) und Schaltautomaten mit Wandler.

Neben der Gemeinsamkeit des fehlenden Kupplungspedals unterscheiden sich die beiden Arten von Getriebeautomaten in Konstruktion, Funktion und in den gegebenen Vor- und Nachteilen.

Bedienung von Automatikgetrieben

Automatische Getriebe sind infolge des fehlenden Kupplungspedals und des nicht vorhandenen Schaltstockes sehr einfach zu bedienen. Bei den meisten Getrieben sind insgesamt vier Einstellungen möglich:

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  • P – Parkstellung des Getriebes durch mechanische Verriegelung (nicht zu verwechseln mit der Parkbremse)
    R – Rückwärtsgang
    N – Neutral; die Leerlaufstellung
    D – Drive bezeichnet die Fahreinstellung mit automatischer Gangwahl

    Sie finden im Gros der mit Automatikgetrieben ausgestatteten Fahrzeugen eben diese Reihenfolge. Aufgrund gesetzlicher Vorgaben zum Beispiel in den USA muss diese Reihenfolge und Fahrstufenbezeichnung eingehalten werden.

    Ergänzt wird diese Standard-Schaltkulisse in vielen Fahrzeugen durch zusätzliche Fahrstufen oder einen manuellen Modus, gekennzeichnet durch „M“ (Manuell) oder „S“ (Sequentiell).

    In diesem Fall kann der Fahrzeugführer in die Getriebesteuerung eingreifen und Gänge über das Antippen eines Wahlhebels oder mittels Schaltwippen am Lenkrad die Gänge sequentiell wechseln. Ein Überspringen einzelner Gänge ist nicht möglich.

    Zusätzlich wurden bei der Bedienung von Automatikfahrzeugen seitens der Hersteller einige Sicherheitsfunktionen implementiert.funktionsweise des automatikgetriebes

    So kann der Zündschlüssel erst bei mechanischer Sperrung des Getriebes in der Stellung „P“ abgezogen werden. Das Starten des Motors ist ausschliesslich in den Fahrstufen „P“ und/oder „N“ möglich. Um die Verwechslung der beiden Pedale zu vermeiden, kann die Parkstellung „P“ nur bei gleichzeitiger Betätigung der Bremse verlassen werden.

    Automatikgetriebe mit Wandler

    Automatikgetriebe mit einem Wandler weisen einige konstruktive Unterschiede gegenüber automatischen Schaltgetrieben auf.

    Als wesentlichster Unterschied sticht das Anfahrelement hervor, welches entweder als Drehmomentwandler oder als Föttinger-Kupplung (hydraulische Kupplung) ausgeführt wird.

    Weiter werden die Gänge über Lamellenkupplungen, -bremsen oder Freiläufe synchronisiert. Geschaltet wird über Planetengetriebe, die in unterschiedlicher Anzahl und Kombination auftreten können.

    Verschiedene Vor- und Nachteile charakterisieren die Wandlergetriebe.

    Vorteile bestehen vor alle in der nicht vorhandenen Unterbrechung der Zugkraft und dem beinah verschleissfreiem Anfahren. Überschneidungsschaltungen sorgen für kaum spürbare Schaltvorgänge. Durch den Wandler selbst werden auftretende Schwingungen im Antriebsstrang gedämpft.

    Als nachteilig sieht man bei Wandlergetrieben den gegenüber automatischen Schaltgetrieben niedrigeren Wirkungsgrad und den damit verbundenen höheren Verbrauchswerten. Neue Getriebe können diesen Nachteil allerdings weitgehend ausgleichen.

    Auch das Abschleppen über lange Distanzen an der Antriebsachse ist problematisch, denn Schmierungsmangel kann zu Getriebeschäden führen.

    Aber wie funktionieren Wandlergetriebe?

    Dreh- und Angelpunkt ist der Drehmomentwandler, eine Art hydrodynamische Kupplung (Föttinger-Kupplung), in der ein vom Fahrzustand abhängiger Ölkreislauf herrscht.

    Der Wandler bewegt eine Welle, die über ein Planetengetriebe im Endeffekt den Kraftschluss erreicht und die Räder des Fahrzeuges bewegt. Der Wechsel der Fahrstufe, sprich der Gangwechsel, wird durch die elektronische Getriebesteuerung eingeleitet.

    Ein steter Kraftschluss (ausser in den Stufen „P“ und „N“) ermöglicht das sogenannte Kriechen von Automatikfahrzeugen. Für gewohnheitsbedingte Fahrer von manuell geschalteten Autos gewöhnungsbedürftig, allerdings zweckmässig beim Einparken.

    Automatische Schaltgetriebe

    Diese Art von Automatikgetrieben ähneln im Aufbau manuellen Schaltgetrieben und verfügen über keine Wandler.

    Die Idee ist, das Schalten nicht durch den Fahrer, sondern durch hydraulische Zylinder und elektrische Stellmotoren (Aktuatoren) durchführen zu lassen. Dabei trennt der Kupplungsaktuator den Kraftschluss (er „tritt“ die Kupplung) und der Schaltaktuator „schaltet“ in den von der Getriebelogik berechneten nächsthöheren oder nächstniedrigeren Gang.

    Die automatischen Schaltgetriebe teilen viele Vorteile mit manuellen Getrieben. Sie sind relativ leicht und günstig, verbrauchen kaum Energie und damit Sprit.

    Gleichzeitig bieten Sie aber die bekannten Vorteile des automatisierten Gangwechsel, wie den Schutz vor Bedienfehlern, übermässigem Verschleiss und die Möglichkeit, verschiedene Schaltprogramme zu hinterlegen.

    Die Nachteile des automatischen Schaltgetriebes bestehen in erster Linie in dem Zugkraftverlust während des Schaltvorganges.

    Um diesen Nachteil auszugleichen, wurden Doppelkupplungsgetriebe entwickelt. Sie bestehen im Grunde aus zwei automatischen Teilgetrieben inklusive jeweils einer Kupplung. Während ein funktionsweise des automatikgetriebesTeilgetriebe für alle geraden Gänge zuständig ist, trägt das andere die ungeraden Gänge sowie den Rückwärtsgang.

    Die Getriebe halten vor dem Schalten den jeweiligen Gang bereits „in Reserve“ und warten nur auf die Kupplungsbetätigung. So kann das Doppelkupplungsgetriebe faktisch ohne Zugkraftverlust schalten.

    Vorteile sind schnelle Schaltvorgänge ohne Zugkraftverlust. Der Wirkungsgrad gegenüber Wandlerautomatiken ist hoch.

    Nachteilig wirkt sich der erhöhte Energiebedarf gegenüber automatischen Schaltgetrieben aus, da die Kupplung im kraftschlüssigen Getriebezweig immer geschlossen gehalten werden muss.

    Funktionsweise des Automatikgetriebes weist den Weg in die Zukunft

    Die Zeit der Schaltautomaten mit Wandler ist vorbei!

    Zumindest, wenn es nach den Vorreitern für DSG-Getriebe aus dem deutschen Hause VW geht. So sind Doppelkupplungsgetriebe den Wandlerautomaten aufgrund schnellerer Schaltvorgänge, höherem Wirkungsgrad und niedrigerem Kraftstoffverbrauch deutlich überlegen.

    Automatische Schaltgetriebe – und Doppelkupplungsgetriebe gehören dazu – teilen den Großteil ihrer Bauteile mit manuellen Getrieben.

    Über die schiere Masse lassen sich diese Automatiken also günstiger herstellen. Und die automatischen Schalter räumen mit dem Vorurteil von Automatikgetrieben, sie seien unsportlich und verbrauchen zuviel, gründlich auf.

    Und so sehen wir vielleicht auch in Europa in Zukunft mehr automatisch geschaltete Automobile auf den Strassen.