Das Automatikgetriebe

1. Das Automatikgetriebe Das Automatikgetriebe läuft nur im Notbetrieb

2. Der Drehmomentwandler

3. Aufgabe des Drehmomentwandlers • Drehmomentwandler werden heute fast ausschließlich mit einem Vollautomatik-Getriebe kombiniert. Sie enthalten Wandleröl, das vor allem beim Anfahren das Drehmoment ruckfrei überträgt. Dieses wird bis zum Gleichlauf von Motor und Antrieb verstärkt. Je weicher und ruckfreier sich das Anfahren und die Gangwechsel vollziehen, desto ungünstiger ist allerdings der Wirkungsgrad.

4. Funktion des Drehmomentwandlers • Man unterscheidet beim Drehmomentwandler zwei Bereiche: - den Wandlerbereich mit nennenswerten Drehzahlunterschieden zwischen Pumpen- und Turbinenrad - den Kupplungsbereich mit sehr geringen Drehzahlunterschieden. Im Vergleich zur hydraulischen Kupplung strömt das Öl zwar noch direkt vom Pumpen- auf das Turbinenrad, aber zurück indirekt über ein drittes Rad (Leitrad). Die hydraulische Kupplung kommt also mit zwei Schaufelrädern aus, der Drehmomentwandler braucht drei. Der Ölstrom wird bei dem Weg Pumpenrad - Turbinenrad - Leitrad - Pumpenrad insgesamt zweimal umgelenkt, im Turbinenrad gegen die Drehrichtung und nach innen und im Leitrad wieder mit der Drehrichtung und nach außen. Dazu muss das Leitrad im Wandlerbereich feststehen. Ein Freilauf erlaubt ihm im Kupplungsbereich das störungsfreie Mitdrehen. Durch die zweite Umlenkung des Wandleröls im stillstehenden Leitrad staut es sich und das in der ersten Umlenkung auf das Turbinenrad abgegebene Drehmoment wird verstärkt. Je größer der Drehzahlunterschied zwischen Pumpen- und Turbinenrad, umso stärker ist der Rückstau auf die Schaufeln des Turbinenrades und damit die Drehmomentverstärkung. So kann das Ausgangsdrehmoment bis zum 2,5-fachen des Eingangsdrehmoment betragen, ein Grund, warum Fahrzeuge mit Vollautomatik-Getriebe und Drehmomentwandler im nachgeschalteten Planetengetriebe häufig einen Gang weniger haben. Die Arbeit des Drehmomentwandlers ist besonders beim Anfahren oft mit großer Hitzeentwicklung verbunden. Diese wird durch einen Ölkreislauf zu einem separaten Getriebe-Ölkühler abgeführt. Das Öl erreicht bzw. verlässt den Wandler durch die Wellenbohrung bzw. zwischen den Wellen zum nachfolgenden Automatikgetriebe. Dort ist auch die Pumpe eingebaut, die den Ölumlauf bewirkt. • Im Kupplungsbereich wird das Drehmoment nicht vollständig übertragen. Dies bedeutet Leistungs- und Wirkungsgradverlust, der durch den Einbau einer Wandler-Überbrückungskupplung (Bild) ausgeglichen werden kann. Diese wird durch Umkehren des Wandler-Ölstroms mit ihrem Reibbelag nach links gegen das Gehäuse gedrückt. Sie verbindet damit Pumpen- und Turbinenrad. Dabei wirkt die Wandler-Überbrückungskupplung wie eine Einscheiben-Ölbadkupplung. Der gesamte Öldruck wird zum Anpressen verwendet. Bei moderner, elektronisch gesteuerter Vollautomatik kann dieser und damit der Schlupf noch variert werden. Ein Ölumlauf findet in diesem Betriebszustand nicht statt. Wirkungsgrad und abgegebene Leistung verbessern sich. Um die Verbrauchsnachteile der Vollautomatik gegenüber der in den Oberklassebereich drängenden Konkurrenz z.B. der stufenlosen Automatik und der sequentiellen Getriebe zu mildern, arbeitet die Überbrückungskupplung jetzt in allen Gängen und sogar im Wandlungsbereich.

5. Aufgabe des Automatikgetriebes • Das Vollautomatik-Getriebe bestimmt das Übersetzungsverhältnis selbst. Es wählt den Gang hauptsächlich nach Fahrpedalstellung, Fahrgeschwindigkeit und Programmschalter-Stellung. Die beiden erstgenannten sind die wichtigeren. Wird z.B. das Fahrpedal konstant gehalten, so schaltet die Getriebesteuerung bei zunehmender Geschwindigkeit (durch Bergabfahrt) hoch. Gasgeben fördert eher den Wechsel in einen kleineren Gang. In extremen Situationen können dabei auch zwei und sogar drei Gänge auf einmal geschaltet werden.

6. Funktion des Automatikgetriebes • Bei den allermeisten Vollautomatik-Getrieben ist die Getriebeantriebswelle über einen Drehmomentwandler (oben links) mit der Kurbelwelle nicht vollkommen lösbar verbunden. Innen sind Planetensätze (oben Mitte) und Lamellenkupplungen (oben rechts) in den Kraftfluss geschaltet. Bei den Planetensätzen unterscheidet man:- Sonnenrad, Hohlrad und drei Planetenräder (1),- Sonnenrad, Hohlrad und sechs Planetenräder (2),- den kombinierten Planetensatz (3). • Der Planetensatz (1) ermöglicht zusammen mit zwei Lamellenkupplungen eine Verdoppelung der Gänge oder mit einer Lamellenkupplung und einem Freilauf einen Rückwärtsgang. Planetensatz (2) ergibt mit Lamellenkupplung(en) nur Vorwärtsgänge und Planetensatz (3) lässt zusammen mit mehreren Lamellenkupplungen und einem Freilauf drei Vorwärts- und einen Rückwärtsgang zu. Genauere Beschreibungen der einzelnen Kraftverläufe finden Sie hier. Der Freilauf ersetzt in der Regel eine Lamellenkupplung. Durch diesen kann von einem bestimmten Gang zum nächsten nur durch Betätigung einer Lamellenkupplung geschaltet werden. Ohne den Freilauf wird zum Gangwechsel immer mindestens eine Kupplung geöffnet und eine andere geschlossen. Die elektronische Regelung im Automatikgetriebe hat neben der möglichen Fehlerbehandlung zusätzliche Vorteile. So ist eine Kommunikation evtl. über CAN-Bus mit dem Motor-Steuergerät möglich. Damit können eigene Sensoren für das Getriebe-Steuergerät (Motordrehzahl,Temperatur, u.a) entfallen und auch Befehle ausgegeben werden. So ist es heute üblich, dass während des Schaltvorgangs am Motor kurzzeitig die Zündung in Richtung 'spät' verstellt und damit die Last verringert wird.

7. Planetegetriebe

8. Aufgabe des Planetengetriebe • Es ermöglicht eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses unter Last, d.h. ohne Trennung des Kraftflusses. Durch Innenverzahnung des Hohlrades sind die Zahnräder besonders kompakt angeordnet. Z.B. ist keine zusätzliche Welle mit Rücklaufrad für den Rückwärtsgang nötig. Planetensätze kommen nicht nur in Vollautomatikgetrieben, sondern auch z.B. in Verteilergetrieben bei Allrad und in den Antriebsnaben von Lkw/Bussen vor.

9. Funktion des Planetengetriebe • Das Planetengetriebe besteht im einfachsten Fall aus Sonnenrad (grün), Planetenrädern (schw-weiß), Planetenradträger (grau) und Hohlrad (braun). Bei diesem einfachen Planetenradsatz ist ein Sonnenrad in der Mitte über mehrere Planetenräder mit einem innenverzahnten Hohlrad formschlüssig verbunden. Sonnenrad, Planetenradträger oder Hohlrad können jeweils treibend, angetrieben oder festgebremst sein. Ein Gangwechsel ist möglich, wenn diese Zuordnung durch Lamellenkupplungen und/oder -bremsen verändert wird. In den heutigen Automatikgetrieben wird meist mindestens ein kombinierter Planetensatz eingebaut. Ohne zusätzliches Zahnrad ist durch Festbremsen des Planetenradträgers ein Rückwärtsgang schaltbar. Dabei muss der Motor mit dem Sonnenrad und der Achsantrieb mit dem Hohlrad verbunden sein.

10. Kombinierter Planetensatz

11. Aufgabe des Planetegetriebe • Bei einem Planetensatz mit weniger Zahnrädern die gleiche Anzahl von Übersetzungsstufen zu ermöglichen und dabei Lamellenkupplungen und -bremsen einzusparen. • Funktion • Ravigneaux-Satz: • Zwei verschiedene Planetensätze und Sonnenräder arbeiten in einem Hohlrad. Simpson-Satz: • Zwei Planetensätze und Hohlräder laufen auf einem gemeinsamen Sonnenrad. In modernen Automatikgetrieben arbeiten meist Kombinationen dieser beiden Grundformen. Eine Viergang-Automatik ist z.B. häufig aus zwei kompletten Planetensätzen aufgebaut.

12. Getriebesteuerung • Die Aufgabe der elektronischen Getriebesteuerung ist es, elektrische Eingangssignale aufzunehmen, zu verarbeiten und in Form von elektrischen Ausgangssignalen zur Schaltung der Gänge an die Magnetventile weiter zu leiten.

13. Eingangssignale • Wählhebel • Sommer/Winterschalter • Kickdownschalter • Getriebeöltemperatursensor • Anlasssperrkontakt • Drehzahlsensor für getriebeinterne Drehzahlen.

14. Funktion der Getriebesteuerung • Der Gangwechsel erfolgt in Abhängigkeit von den beiden Haupteinflussgrößen. • Fahrzeuggeschwindigkeit • Motordrehmoment • Daraus berechnet das Steuergerät die Geschwindigkeit aus der Drehzahl der Getriebeabtriebswelle • Das Motordrehmoment wird aus der Stellung der Drosselklappe berechnet. • Das Steuergerät veranlasst hoch- oder runterschalten