Getriebetypen und ihre Funktionsprinzipien

Bevor wir ein Auto kaufen, fragen sich viele von uns, welches Getriebe unser Neuwagenkauf haben sollte. Warum? Denn sie ist ein Schlüsselelement bei der Konstruktion eines Fahrzeugs, verantwortlich für seinen korrekten und sicheren Betrieb und die optimale Nutzung der Motorleistung.
Die Automobilindustrie bietet eine ganze Reihe von Getrieben an, die sich in ihren konstruktiven Lösungen voneinander unterscheiden. Aus diesem Artikel erfahren Sie genau, welche Getriebetypen verfügbar sind und welche grundlegenden Funktionsmechanismen es gibt.

Was ist ein Getriebe und wofür ist es verantwortlich?

Ein Getriebe ist ein Mechanismus, der es Ihnen ermöglicht, das Übersetzungsverhältnis zu ändern, um die Motorparameter an sich ändernde Anforderungen anzupassen. Mit anderen Worten, es gibt Ihnen die Möglichkeit, die optimale Motordrehzahl in Abhängigkeit von der Last und der Fahrgeschwindigkeit zu einem bestimmten Zeitpunkt zu erreichen. Das Getriebe ist über eine Kupplung mit dem Motor verbunden und die Gänge werden in der Regel mit einem Schaltknüppel geschaltet (auch bei Automatikgetrieben).
Dies ist ein wesentlicher Teil des Autos - ohne ihn wäre es extrem schwierig, bergauf zu fahren, ganz zu schweigen von der Möglichkeit, das Auto rückwärts zu bewegen.
Einteilung der Getriebetypen
Gegenwärtig sind die in der Automobilindustrie am häufigsten verwendeten Getriebe:
- Schaltgetriebe,
- Schritt-für-Schritt automatische Boxen,
- halbautomatische schrittweise Fälle,
- stufenlose Kisten.

Sie können auch nach dem verwendeten Getriebe und der Steuerungsmethode unterteilt werden.

Aufschlüsselung nach verwendetem Getriebe

Die Änderung des Übersetzungsverhältnisses - die grundlegende Aufgabe des Getriebes - kann schrittweise oder stufenlos erfolgen. Die erste Lösung beruht darauf, dass immer mehr andere feste Getriebe zugeschaltet werden, während bei stufenlosen Getrieben der Wechsel des Übersetzungsverhältnisses kontinuierlich erfolgt.
Unter den stufenlosen Getrieben selbst gibt es auch Festachsgetriebe und Planetengetriebe (mit rotierenden Achsen) - beide Getriebetypen verwenden Zahnräder. Auf der anderen Seite werden elektrische, hydraulische und mechanische Zahnräder in stufenlosen Getrieben eingesetzt. In der Praxis findet man in Kraftfahrzeugen jedoch hauptsächlich hydrokinetische Getriebe.

Teilung durch Kontrollmethode

Die zweite, bekanntere Klassifikation von Getrieben ist die Einteilung, die sie in Bezug auf die Steuerung unterscheidet.
Dabei wird zwischen manuellen, halbautomatischen (sequentiellen) und automatischen Getrieben unterschieden.
Schaltgetriebe sind in der Regel Getriebe mit gestuften Gängen. Sie werden von Fahrern gesteuert, die über ein Hebelsystem die entsprechenden Gänge (Gänge) schalten können. Sie erfordern auch, dass das Kupplungspedal beim Gangwechsel gedrückt wird.
Im Falle eines halbautomatischen Getriebes wird ein bestimmter Gang vom Fahrer gewählt, aber der Gangwechsel erfolgt - dank der Anwesenheit des Steuergeräts - automatisch.
Automatikgetriebe hingegen arbeiten mit minimaler Beteiligung des Fahrers. Die Rolle des Fahrers besteht darin, den Übertragungsbereich mit einem Knopf oder Hebel einzustellen, z.B. "vorwärts", "rückwärts" oder "Parken". Das Übersetzungsverhältnis wird automatisch für die jeweiligen Bedingungen gewählt.

Andere Getriebetypen

Natürlich gibt es noch einige andere Konstruktionen, die es verdienen, individuell behandelt zu werden. Dies sind unter anderem Klauenkästen, Doppelkupplungskästen oder CVT. Im weiteren Verlauf des Textes werden wir uns auf sie sowie auf die bereits erwähnten klassischen Getriebetypen konzentrieren.

Was sind die Merkmale der verschiedenen Getriebetypen?

Klauen-Getriebe
Das Klauengetriebe ist das einfachste und zugleich älteste seiner Art. Ein charakteristisches Merkmal seiner Konstruktion ist eine große Anzahl von Zahnrädern, die sich konstruktiv deutlich von denen in Schaltgetrieben unterscheiden. Sie sind frei von Hinterschneidungen und Kurven, dank derer das gesamte System riesige Drehmomente ohne Schaden übertragen kann.
Klauengetriebe wurden aufgrund der oben genannten Festigkeit bis vor kurzem in Rennwagen eingesetzt.

In den Augen der Hersteller von "gewöhnlichen" Autos haben sie nie Anerkennung gefunden. Grund? In Fahrzeugen, die für das alltägliche, leise Fahren ausgelegt sind, macht der Einsatz von Klauengetrieben keinen Sinn - sie erzeugen viel Lärm, knirschen beim Schalten, und gleichzeitig haben sie keine Synchronisierungen, was einen reibungslosen Gangwechsel erschwert.

Handschaltgetriebe
Beim Schaltgetriebe werden die Gangwechsel über Gänge realisiert. Sowohl das passende Übersetzungsverhältnis als auch der Kraftflussweg im Getriebe werden vom Fahrer über ein synchronisiertes Kupplungssystem mit dem Handschalthebel gewählt.

Schaltgetriebe - Konstruktion und Betrieb
Die Hauptelemente des Schaltgetriebes sind die auf Wellen montierten Zahnräder (Haupt-, Zwischen- und Kupplungszahnräder) und deren Verschiebemechanismus. Das Getriebe enthält auch Lager, an denen die Wellen befestigt sind, sowie Dichtungen, die das Austreten von schwimmendem Öl im Getriebe verhindern.

Die Zahnräder selbst sind mit Synchronisatoren und Schiebern ausgestattet, deren Aufgabe es ist, den Geschwindigkeitsausgleich der gekoppelten Elemente zu beschleunigen. In neueren Getrieben finden Sie auch einen Rückwärtsstartsensor, der das Rückfahrlicht aktiviert.

Ein auf der Kupplungswelle angeordnetes Zahnrad überträgt den Antrieb auf das Kettenrad der Zwischenwelle. Auf der Haupt- und letzten Welle sind Radpaare montiert, die bestimmten Getrieben entsprechen. Das Starten eines bestimmten Ganges führt zum Abschalten der übrigen Gänge.

Es ist wichtig zu beachten, dass bei Schaltgetrieben zwei verschiedene Schaltlösungen verwendet werden - Overdrive und Direktgang. Im letzteren Fall sind die Kupplungswelle und die Hauptwelle direkt miteinander verbunden, was auch bedeutet, dass ihre Drehzahl gleich ist (das direkte Übersetzungsverhältnis ist 1:1).

Im Falle eines Overdrive ist das Übersetzungsverhältnis kleiner als 1 (z.B. 0,99), so dass die Drehzahl der Hauptwelle höher ist als die der Kupplungswelle. Der Einsatz dieser Lösung wird von wirtschaftlichen Gründen diktiert. Genauer gesagt, Overdrive spart Kraftstoff, reduziert Geräusche und verringert sogar den Verschleiß von Antriebsstrangkomponenten - wenn sich das Auto mit hoher, gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegt und nicht auf größeren Widerstand stößt (dies ist z.B. bei Autobahnfahrten der Fall).

 Vorteile des manuellen Getriebes
- Lange Lebensdauer.
- Günstige Bedienung.
- Niedrige Ausfallrate.
- Niedriger Preis.

Es ist erwähnenswert, dass all diese Vorteile (mit Ausnahme des letzten) heute nicht so klar sind. Dies ist hauptsächlich auf die Qualitätssteigerung und Haltbarkeit moderner Automatikgetriebe bei gleichzeitigem Rückgang dieser Werte bei Schaltgetrieben zurückzuführen.
Nachteile von Schaltgetrieben
- Die Notwendigkeit, beim Gangwechsel das Kupplungspedal zu betätigen.
- Probleme beim Schalten in einen höheren Gang bei hoher Motordrehzahl.
- Hohe Ersatzteilkosten.
- Komplizierter Reparatur-Workflow.

Es lässt sich nicht leugnen, dass im Stadtverkehr, wo häufiges Bremsen und Anfahren eine Rolle spielen, die Maschine immer komfortabler sein wird als das Schaltgetriebe.

 

Automatisches Getriebe

Das klassische Automatikgetriebe bietet einzigartigen Fahrkomfort. Früher nahm sie dem Fahrzeug einen Teil seiner Dynamik und erhöhte seine Verbrennung. Heute ist dieser Mangel praktisch beseitigt, und einige Automatikgetriebe verbessern sogar die Beschleunigung.
Bei Automatikgetrieben wechseln die Gänge automatisch in Abhängigkeit von der Motorlast, während die Rolle des Fahrers darauf beschränkt ist, den entsprechenden Getriebemodus einzuschalten.

Automatische Übertragungsmodi
Auf dem Bedienfeld, das die automatische Übertragung bedient, finden Sie mehrere Schaltflächen, die mit unterschiedlichen Buchstaben gekennzeichnet sind. Diese dienen dazu, die verschiedenen Modi des "Automatikgetriebes" einzuschalten. Normalerweise gibt es Schaltflächen auf dem Bedienfeld:

- P (Parken) - entworfen, um das Auto anzuhalten. Sie darf nicht eingeworfen werden, wenn sich das Auto auch nur minimal bewegt. Dadurch kann das Getriebe beschädigt werden. Die Position aktiviert eine mechanische Radsperre. Es ist am besten, das Handbuch schon früher zu ziehen.
- R (Reverse) - er wird nur durch das Bremspedal im Stillstand aktiviert, das Einschalten ist manchmal von einem leichten Ruck begleitet.
- N (Leerlauf) - so genannter "Schlupf", das Anfahren während der Fahrt mit laufendem Motor kann zu einer schwerwiegenden Fehlfunktion führen, Sie können eventuell ein Auto darauf abschleppen (obwohl dies nicht empfohlen wird).
- D (Vorwärtsgang) - die Hauptbetriebsart des Getriebes, das beim Vorwärtsfahren automatisch alle verwendeten Gänge betätigt.
- S (Sportfahren) - kommt in neueren Autos vor und ermöglicht schnellere Gangwechsel.
Bei diesen Automatikgetrieben, bei denen es auch möglich ist, manuell zu schalten, gibt es auch "+" und "-" Schaltflächen. Mit diesen Tasten können jeweils höhere und niedrigere Gänge eingeschaltet werden.

Konstruktion und Betrieb des Automatikgetriebes

Der klassische Automat ist kein gewöhnlicher Kasten mit automatischer Steuerung - er unterscheidet sich von ihm durch seine Konstruktion und die Art, wie er angetrieben wird. Handboxen sind mit Standardkupplungen ausgestattet, während bei Automatikboxen in der Regel der sogenannte Drehmomentwandler oder die hydrokinetische Kupplung für die Übertragung auf die Räder zuständig ist. Zum Bau von Automatikgetrieben gehören auch Getriebeeinheiten - Systeme von Planetengetrieben - und Steuereinheiten, die den Betrieb des Getriebes steuern.

Bei neueren automatischen Maschinen sind in der Regel elektronische Systeme außerhalb des Getriebes für die Steuerung zuständig. Im Gegensatz dazu sind "interne" Magnetventile gewöhnlich ausführende Elemente von Computern, die den Betrieb des Getriebes verwalten. Auch an elektronischen Sensoren, die Öldruck und -temperatur oder die Geschwindigkeit einzelner rotierender Elemente erfassen, mangelt es nicht.

Die Software des Automatikgetriebes überwacht die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und andere Parameter, die für das korrekte Fahren verantwortlich sind. Basierend auf den eingehenden Informationen wird eine automatische und geschwindigkeitsoptimierte Schaltung durchgeführt.

Vorteile des Automatikgetriebes
- Reibungsloses und schnelles Schalten.
- Bequeme Nutzung.
- Schnelles Schalten.
- Intelligente Gangschaltung entsprechend den Anforderungen des Fahrers.

Das ist es, was die Amerikaner an Automaten lieben. In Polen und Europa gibt es immer noch viel weniger Autos, die mit dieser Art von Getriebe ausgestattet sind, aber die Zahl ihrer Anhänger wächst ständig.

Nachteile des Automatikgetriebes
- Teure Reparaturen, manchmal muss die ganze Box ersetzt werden.
- Höherer Kraftstoffverbrauch bei älteren Automatikgetriebetypen.
- Sogenanntes Spätreaktionssyndrom, Schwere des Autos.
- Problematische Diagnostik.

Der hohe Reparaturpreis ist der häufigste Grund dafür, die Wahl des Automatikgetriebes aufzugeben. Die meisten Ausfälle sind jedoch nicht auf vorzeitigen Verschleiß der Komponenten zurückzuführen, sondern auf die Nichteinhaltung der Regeln für einen ordnungsgemäßen Betrieb und Service.
Auf der anderen Seite ist die Konstruktion vieler Modelle von Automatikgetrieben einfach unterentwickelt. Dann ist es vernünftiger, nicht zu fragen, "ob", sondern "wann" etwas zusammenbricht.

Halbautomatische Übertragung
Halbautomatische Getriebe, auch bekannt als automatisierte oder mechanisierte Getriebe, sind Mechanismen, die vorgeben, traditionelle Automatismen zu sein. Sie sind in der Regel als Option in vielen billigeren Stadtautos erhältlich, finden sich aber auch in Fahrzeugen von Audi, BMW, Ferrari oder sogar in der Formel 1.

 In der Praxis wird diese Art von Boxen hauptsächlich mit langsamen, ruckartigen und Notfallsystemen in Verbindung gebracht, die viele Hersteller als eine Möglichkeit betrachten, die Maschine in ihr Angebot aufzunehmen. Fahrer, die mit dem Thema nicht vertraut sind, können sich davon täuschen lassen - schließlich hat ein Auto mit einem halbautomatischen Getriebe kein Kupplungspedal und schaltet von selbst. Tatsächlich fehlt bei einer realen Maschine sehr viel von einem solchen Getriebe.

 

Bau und Betrieb eines halbautomatischen Getriebes

Der Aufbau eines halbautomatischen Getriebes ist dem eines manuellen Getriebes sehr ähnlich - die meisten Komponenten sind gleich, und die Unterschiede im Aufbau treten im Wesentlichen nur im Steuermodul auf.

Das mechanisierte Getriebe arbeitet mit einer Trockenkupplung, die von einem Hydraulikzylinder betätigt wird, der von einer elektrischen Pumpe unterstützt wird. Es umfasst unter anderem auch die Schaltwelle, den Schaltzylinder, den Hydraulikdruckspeicher, den gewählten Gangsensor oder die elektronische Steuerung.

Beim halbautomatischen Getriebe werden die Gänge mit Hilfe eines Hebels oder von Blättern am Lenkrad geschaltet. In diesem Fall wählt der Fahrer selbst den passenden Gang, aber das mikroprozessorgesteuerte System ist bereits für das Aus- und Einkuppeln beim Gangwechsel verantwortlich.

Vorteile des halbautomatischen Getriebes
- Relativ einfache Konstruktion.
- Niedrige Produktionskosten.
- Klein in der Größe.

Dank der geringen Größe dieses Getriebetyps kann er erfolgreich in kleineren Stadtautos eingesetzt werden.
Leider gibt es noch viel mehr Nachteile.

Nachteile eines halbautomatischen Getriebes
- Der Geruch von verbrannter Kupplung beim Aufstieg auf Hügel.
- "Ruptur" beim gewaltsamen Drücken des Pedals.
- Langsames Vorgehen.
- Hohe Schadensanfälligkeit.
- Begrenzte Verfügbarkeit von Ersatzteilen.
- Hohe Reparaturkosten.

Typische halbautomatische Boxen eignen sich nur für eine ruhige Fahrt auf ebenem Gelände. Sie arbeiten sehr langsam und wählen manchmal Gänge, die nicht mit den Absichten des Fahrers übereinstimmen.

Doppelkupplungsgetriebe
Ein weiterer Getriebetyp ist das automatische Doppelkupplungsgetriebe (DSG-Getriebe) - eine Lösung, die die besten Eigenschaften eines manuellen Getriebes und eines klassischen Automatikgetriebes vereint.

Wichtig ist, dass es unter verschiedenen Namen wie Power Shift (Ford), Speedshift (Mercedes), DCT (BMW, Hyundai, Kia), EDC (Renault) oder TCT (Alfa Romeo) geführt wird.

Bau und Betrieb des Doppelkupplungsgetriebes

Die Funktionsweise des DSG-Automatikgetriebes beruht im Wesentlichen auf einem System von zwei Parallelgetrieben, die sich in einem Gehäuse befinden. Bei diesem Mechanismus übertragen zwei separate Lamellenkupplungen (trocken oder nass) den Antrieb über zwei separate Kupplungswellen auf die jeweiligen Zahnradpaare. Eine Kupplung unterstützt gerade, die andere ungerade Gänge. Beim Gangwechsel beginnt eine Kupplung ihre Arbeit und die andere schaltet gleichzeitig ab und überträgt so den Antrieb in die nächsten Gänge.

Da beim Fahren in einem bestimmten Gang immer der nächste Gang "auf Stand-by" ist, erfolgt das Schalten der Gänge im DSG-Getriebe in nur etwa 300-400 Millisekunden. Das Getriebe, das zur sofortigen Aktivierung bereit sein muss, wird vom Computer bestimmt, der es mit Hilfe von Hydraulikzylindern aktiviert. Ermöglicht wird dies durch den hydraulischen Druck, der von einer elektrischen Hydraulikpumpe im Mechatronikmodul erzeugt wird.

Vorteile des Doppelkupplungsgehäuses
- Schnelles Schalten.
- Beseitigung von Schocks und Stößen.
- Hohe Haltbarkeit.
- Optimierte Gangschaltung für dynamisches und wirtschaftliches Fahren.
- Sequentieller Modus.

Dank des von der klassischen Automatik abgeleiteten Elements - der elektronischen Steuerung - ermöglichen sie es Ihnen, die Schaltvorgänge in Bezug auf Dynamik und Fahrökonomie zu optimieren. Ein weiterer Vorteil ist der sequentielle Modus, bei dem Sie die Gänge selbst wählen können - digitale Signale senden an das Getriebe die Bewegung der Blätter am Lenkrad oder Hebel.

Nachteile des Doppelkupplungsgehäuses

- Hoher Kauf- und Dienstleistungspreis.
- Großes Eigengewicht.
- Unterentwicklung des Programms zur schnellen Getriebeuntersetzung bei Doppelkupplungsgetrieben ohne automatischen Sportmodus.
- Unterentwicklung des Programms zur abrupten Getriebeuntersetzung.

Die Reihe der Vorteile eines Doppelkupplungsgetriebes ist so überzeugend, dass es sich bei der Suche nach einem neuen Auto wirklich lohnt, die Zahlung von mehreren Tausend Zloty für diese Art von Getriebe in Betracht zu ziehen. In der Praxis sind der etwas höhere Anschaffungspreis und die teurere Wartung die einzigen gravierenden Nachteile eines Doppelkupplungsgetriebes.

Stufenloses CVT-Getriebe
Die letzte von uns vorgestellte Getriebeart ist das stufenlose CVT-Getriebe (Continously Variable Transmission). Dieser Getriebetyp findet sich vor allem in Autos mit kleinen Motoren, aber auch in Autos japanischer Marken - insbesondere in Modellen mit Hybridantrieb.

Im Allgemeinen sind CVT-Getriebe jedoch - trotz der Tatsache, dass sie konzeptionell und technisch eine interessante und sehr praktische Lösung darstellen - nicht so beliebt. Hinzu kommt, dass einige von ihnen so viele negative Meinungen haben, dass Autohändler ihren Namen in ihren Anzeigen auslassen. Andererseits wird die Entwicklung von CVT-Getrieben ständig vorangetrieben und modifiziert, von Zeit zu Zeit erscheinen verbesserte Versionen von ihnen.

Bau und Betrieb von CVT-Getrieben

Die CVT-Getriebe funktionieren auf die gleiche Weise wie die in Motorrollern eingebauten Zahnräder. Dies bedeutet, dass das Drehmoment mittels eines Keilriemens übertragen wird. Der einzige Unterschied besteht darin, dass der Riemen im Auto mit CVT-Getriebe einer Metallkette ähnelt, während der in den Getrieben von Einschienenbahnen verwendete Riemen aus Gummi besteht.

Das Aufbau- und Funktionsschema des CVT-Getriebes ist relativ einfach. Das Metallband (Kette) bewegt sich entlang der Laufbahnen von zwei Gruppen von Abschrägungen, die durch Annäherung und Entfernung voneinander ihre Position verändern. Genauer gesagt arbeitet der Riemen hier mit zwei Riemenscheiben, die jeweils aus zwei Kegeln bestehen; wenn sich ein Kegel entfernt, verringert sich der Durchmesser, auf dem der Riemen arbeitet; um gleichzeitig eine konstante Riemenspannung aufrechtzuerhalten, wird der Kegel auf der anderen Scheibe bewegt. Änderungen des Durchmessers führen zu Gangwechseln, die nach dem Auslesen der Informationen aus der Steuerung vorgenommen werden.

Vorteile des CVT-Getriebes
- Beibehaltung einer konstanten Motordrehzahl unabhängig von Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit.
- Weniger Kraftstoffverbrauch.
- Längere Lebensdauer von Antriebsstrang und Motor.
- Das Getriebe ist relativ leicht und klein.

Das CVT-Getriebe ist der einzige Getriebetyp, der es Ihnen ermöglicht, die Motordrehzahl unabhängig von Geschwindigkeitsänderungen des Fahrzeugs konstant zu halten. Sie ermöglicht nicht nur immer eine optimale Anpassung des Verhältnisses an den Drehmomentbedarf, sondern sorgt auch für eine reibungslose Übertragung des Drehmoments auf die Räder, ohne Schaltunterbrechungen.
Darüber hinaus verbrauchen Fahrzeuge mit CVT-Getriebe weniger Kraftstoff als Fahrzeuge mit Automatikgetriebe und bieten einen ähnlichen Fahrkomfort.

Übertragungsfehler CVT
Unveränderliches Motorgeräusch.
- Langsamlaufendes, dynamisches Getriebe.
- Teure Reparaturen.

Besitzer von Fahrzeugen mit CVT-Getrieben beschweren sich oft über das gleichmäßige Geräusch des Motors. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Auto zwar beschleunigt, die Umdrehungen aber nicht erhöht werden (um diesen Effekt des "einen Ganges" zu eliminieren, verwenden einige Hersteller die so genannten virtuellen Getriebe, d.h. programmierte Momente, in denen die reibungslose Bewegung der Kette entlang der Kegellaufbahnen blockiert ist).
Zusammenfassung

Wir hoffen, dass der obige Artikel Ihnen die technischen Merkmale der Getriebetypen näher gebracht hat. Jede hat ihre Vor- und Nachteile. Die Mechanismen unterscheiden sich in Konstruktion und Betrieb, was sich auf die Nutzung und mögliche Reparaturen auswirken kann. Die Wahl ist natürlich eine persönliche Angelegenheit des Fahrers - jeder kann seine eigenen Vorlieben haben, sich mit dem vorhandenen Getriebe sicherer fühlen. Der beste Weg, "den Einen und Einzigen" zu finden, besteht darin, jedem in der Praxis zu begegnen und einen subjektiven Vergleich anzustellen. Auf dieser Grundlage können wir je nach unseren Bedürfnissen eine Wahl treffen.