Wie funktioniert ein klassisches Automatikgetriebe?

Der Planetensatz

Das Herzstück eines Automatikgetriebes, ist der Planetensatz, so benannt, weil die Zahnräder wie in einem Sonnensystem angeordnet sind. Das Sonnenrad in der Mitte, drumherum die Planetenräder, durch ein Gehäuse miteinander verbunden und außen ein Hohlrad.

Durch Festhalten einer Komponente oder Verbinden von zwei Komponenten, können verschiedene Übersetzungen erreicht werden. Besondere Bauformen von Planetensätzen wie der Simpson Satz und der Ravigneaux Satz erweitern die Kombinationsmöglichkeiten.

Die Schaltglieder

Kupplungen verbinden zwei Teile des Planetensatzes (z.B. Sonnenrad und Planetenträger) Bremsbänder und Lamellenbremsen „halten“ einen Teil des Planetensatzes fest ( z.B. das Hohlrad wird fest mit dem Gehäuse verbunden).

In modernen Automatikgetrieben wird zunehmend auf den Einsatz von Bremsbändern verzichtet, da sie nicht so exakt zu steuern sind.

Kupplungen Bremsen und Bremsbänder werden hydraulisch, d.h. durch Öldruck betätigt.

Der Freilauf

Freiläufe helfen die Schaltungen zu steuern. Sie lassen beispielsweise zu, dass das Sonnenrad sich gegenüber den Planeten in eine Richtung drehen kann, in entgegengesetzter Richtung sperrt er. Damit wird verhindert, dass das Getriebe beim Gangwechsel „durchrutscht“. Die moderne elektronische Steuerung macht sie überflüssig, darüber hinaus schränkt der Einsatz von Freiläufen die Möglichkeit viele Gänge zu steuern extrem ein.

Die Pumpe

Die Pumpe wird direkt vom Motor angetrieben und erzeugt den Öldruck für die Steuerung, die Betätigung der Schaltglieder und die Schmierung des Getriebes.

Die Steuerung

Das Automatikgetriebe nimmt verglichen mit einem Schaltgetriebe Ihnen als Fahrer einige Entscheidungen ab.  Es ist nicht nur so, dass Sie nicht mehr schalten müssen, Sie müssen auch nicht mehr entscheiden wann sie schalten wollen oder müssen und außerdem soll der Schaltvorgang auch sanft und weich erfolgen. All dies übernimmt die Steuerung des Getriebes.

Dazu benötigt das Automatikgetriebe einige Informationen darüber, was im Rest des Fahrzeugs geschieht und sollte möglichst noch Ihre Wünsche von den Lippen oder besser gesagt, von ihrem Gasfuß ablesen. Die Information über die Geschwindigkeit kommt heute von der Bremse (ABS). Damit das Getriebe zum richtigen Zeitpunkt schalten kann, muss es „wissen“, wie schnell Sie gerade fahren. Früher wurde ein Fliehkraftregler, der im Getriebe montiert war dazu genutzt.

Die Information über den Lastzustand des Motors (wie viel Gas geben Sie?). kommen vom Motorsteuergerät. Früher gab es einen Gaszug (Bowdenzug), ein Gestänge, oder einer Unterdruckleitung, die vom Ansaugkrümmer des Motors abgeht um dem Getriebe diese Information zu geben. Diese Informationen werden in einem Computer (Getriebesteuergerät) verarbeitet welches den Schaltzeitpunkt und die Schaltqualität berechnet. Es sendet elektronische Signale an die hydraulische Steuereinheit. Diese setzt die elektronischen Signale in Öldrücke um die an die  Schaltglieder gelangen und ein geschmeidiges ruckfreies Schalten ermöglichen.

Dieses Steuergerät, kann irgendwo im Fahrzeug verbaut sein oder direkt mit der hydraulischen Steuerung verbunden im Getriebe liegen. Man spricht dann von einer Mechatronik. Mit einem eigens dafür entwickelten Prüfstand dem Hydra – Test prüfen wir diese Baugruppe bevor wir sei in unsere überholten Getriebe einbauen.

Der Wandler

Der Wandler tut im Automatikgetriebe das, was in einem Schaltgetriebe die Kupplung tut. Er trennt und verbindet den Motor mit dem Getriebe. Er tut auch noch etwas mehr, er verstärkt das „Drehmoment“ des Motors, wirkt also selbst wie ein kleines Getriebe. Außerdem ist er noch dafür verantwortlich, dass das Auto im Stand „kriecht“, wenn ein Gang eingelegt ist.

Der Wandler ist mit Öl gefüllt, die Kraftübertragung erfolgt ausschließlich hydraulisch, also durch Öl. Außerdem sind darin drei Schaufelräder (vergleichbar mit einer Wassermühle oder einer Turbine in einem Wasserkraftwerk).

Das Öl wird durch das „Pumpenrad“ (fest mit dem Motor verbunden ist) in Drehung gebracht.

Das Leitrad (über einen Freilauf fest mit dem Getriebegehäuse verbunden) leitet das Öl um, so dass es im idealen Winkel auf das Turbinenrad trifft. Dieses ist fest mit der Getriebeeingangswelle verbunden und wird durch das Öl angetrieben.

Dass das Öl in der Lage sein soll 250 PS und mehr zu übertragen, mag ja vielleicht schwer vorstellbar sein, aber lassen sie sich mal auf den gewagten Vergleich mit einer mittelalterlichen Wassermühle ein. Ein schnell fließender Bach treibt das Schaufelrad einer Wassermühle an, welches wiederum ganz ordentliche Mühlsteine in Bewegung setzt. Dabei entspricht der Bach dem Öl, das das Pumpenrad in Bewegung setzt, das Schaufelrad der Mühle entspricht dem Turbinenrad.

 

Eine Entsprechung zum Leitrad gibt es bei der Wassermühle nicht. Ohne Leitrad handelt es sich um eine hydraulische Kupplung. Das Leitrad bewirkt durch seine besondere Ausformung die Verstärkung des „Drehmoments“.

DIE WANDLERKUPPLUNG

Die Wandlerkupplung  genauer gesagt eine Wandler – Überbrückungs – Kupplung ist im Wandler eingebaut und verbindet den Motor direkt mit dem Getriebe. Kurz gesagt die oben beschriebene hydraulische Kraftübertragung wird abgeschaltet bzw. überbrückt.
 
Der Grund ist die mangelnde Energieeffizienz und der damit einhergehende hohe Kraftstoffverbrauch.
 
Seit den 1980er Jahren ist daher in jedem Wandler auch eine Wandlerkupplung genauer gesagt eine Wandler – Überbrückungs – Kupplung eingebaut. Diese Kupplung schaltet die hydraulische Kraftübertragung ab. Der Verzicht auf die hydraulische Kraftübertragung verringert aber den Komfort, den diese Technik bietet. Ein innerer Widerspruch. Daher wurde die Wandlerkupplung anfangs nur im letzten Gang betätigt.
 
Mitte der 90er Jahre wurde die geregelte Wandlerkupplung entwickelt. Die Kupplung wurde dann nicht mehr zu 100% geschlossen sondern beständig „schlüpfend“ (rutschend) betrieben. Das hat den Einsatz der Wandlerkupplung schon in  niedrigen Gängen ermöglicht. Wenn heute von Wandlerproblemen gesprochen wird, so sind das meist Probleme mit dieser Funktion.
 
Heute sind die Wandler mit umfangreichen Torsions- und Schwingungsdämpfungssystemen ausgestattet. Die Wandlerkupplung wird bereits im ersten Gang zugeschaltet. Die ursprüngliche hydraulische Funktion wird nur noch als Anfahrhilfe genutzt.