Automatische Übertragung - Automatic transmission

Schnittdarstellung eines Toyota AA80E hydraulischen Automatikgetriebes ab 2007
Typischer Gangwahlschalter für ein Automatikgetriebe

Ein Automatikgetriebe (manchmal abgekürzt auto oder AT ) ist ein Mehrgang - Getriebe in verwendeten Kraftfahrzeugen , die keine Fahrereingabe erfordern Vorwärtsgänge unter normalen Fahrbedingungen zu verändern. Es umfasst typischerweise ein Getriebe, eine Achse und ein Differential in einer integrierten Baugruppe und wird so technisch zu einem Transaxle .

Die gebräuchlichste Art von Automatikgetriebe ist die hydraulische Automatik , die ein Planetengetriebe , hydraulische Steuerungen und einen Drehmomentwandler verwendet . Andere Arten von Automatikgetrieben umfassen stufenlose Getriebe (CVT), automatisierte Schaltgetriebe (AMT) und Doppelkupplungsgetriebe (DCT). Ein elektronisches Automatikgetriebe (EAT) kann auch als elektronisch gesteuertes Getriebe (ECT) oder elektronisches Automatikgetriebe (EATX) bezeichnet werden.

Das Sturtevant "pferdelose Kutschengetriebe" von 1904 wird oft als das erste echte Automatikgetriebe angesehen. Das erste in Serie produzierte Automatikgetriebe ist das 1939 eingeführte hydraulische Dreigang-Automatikgetriebe Hydramatic von General Motors (mit einer Flüssigkeitskupplung anstelle eines Drehmomentwandlers ).

Hydraulische Automatik

Entwurf

Schnittbild eines ZF 8HP Getriebes : Drehmomentwandler links, Planetenradsätze in der Mitte, Steuerungen unten.

Die gebräuchlichste Bauart von Automatikgetrieben ist die hydraulische Automatik, die typischerweise Planetenradsätze verwendet , die hydraulisch betrieben werden . Die Übertragung erfolgt über ein mit dem Motor verbundene Drehmomentwandler (oder einer Fluidkupplung vor den 1960er - Jahren), anstelle der Reibungskupplung durch die meisten verwendeten Schaltgetrieben .

Getriebe und Schaltmechanismus

Ein hydraulisches Automatikgetriebe verwendet Planetenradsätze (epizyklische) anstelle der Zahnräder des Schaltgetriebes, die entlang der Eingangs-, Ausgangs- und Zwischenwellen aufgereiht sind. Um die Gänge zu wechseln, verwendet die hydraulische Automatik eine Reihe von internen Kupplungen oder Reibbändern oder Bremspaketen. Diese Vorrichtungen werden verwendet, um bestimmte Gänge zu sperren, wodurch eingestellt wird, welches Übersetzungsverhältnis gerade verwendet wird.

Eine Freilaufkupplung (eine ratschenartige Vorrichtung, die freilaufen kann und das Drehmoment nur in eine Richtung überträgt) wird häufig für routinemäßige Gangwechsel verwendet. Der Vorteil einer Freilaufkupplung besteht darin, dass sie die Empfindlichkeit beim gleichzeitigen Lösen/Einrücken der Kupplung an zwei Planetenradsätzen eliminiert, einfach die Antriebsstranglast bei Betätigung "aufnimmt" und automatisch löst, wenn die Freilaufkupplung des nächsten Gangs die Drehmomentübertragung übernimmt.

Die Reibbänder werden häufig für manuell geschaltete Gänge (z. B. niedriger Gang oder Rückwärtsgang) verwendet und wirken am Umfang der Planetentrommel. Bei Auswahl des Fahr-/Schnellgangbereichs werden keine Bänder angelegt, sondern das Drehmoment wird von den Freilaufkupplungen übertragen.

Hydraulische Bedienelemente

Die oben genannten Reibbänder und Kupplungen werden mit Automatikgetriebeöl (ATF) gesteuert , das von einer Pumpe unter Druck gesetzt und dann zu den entsprechenden Bändern/Kupplungen geleitet wird, um das erforderliche Übersetzungsverhältnis zu erhalten. Das ATF sorgt für Schmierung, Korrosionsschutz und ein Hydraulikmedium, um die zum Betrieb des Getriebes erforderliche Kraft zu übertragen. Aus Erdöl mit verschiedenen Veredelungen und Additiven hergestellt, ist ATF eines der wenigen Teile des Automatikgetriebes, das im Alter des Fahrzeugs routinemäßig gewartet werden muss.

Die Hauptpumpe, die das ATF mit Druck beaufschlagt, ist typischerweise eine Zahnradpumpe, die zwischen dem Drehmomentwandler und dem Planetenradsatz montiert ist. Der Eingang für die Hauptpumpe ist mit dem Drehmomentwandlergehäuse verbunden, das wiederum mit der Flexplate des Motors verschraubt ist, sodass die Pumpe bei laufendem Motor Druck liefert. Ein Nachteil dieser Anordnung besteht darin, dass kein Öldruck vorhanden ist, um das Getriebe zu betreiben, wenn der Motor nicht läuft. Daher ist es nicht möglich , ein Fahrzeug mit einem Automatikgetriebe ohne Heckpumpe zu starten (abgesehen von mehreren Automatiken, die früher gebaut wurden). 1970, die auch eine Heckpumpe zum Abschleppen und Anschieben enthielt). Der Druck des ATF wird durch einen mit der Abtriebswelle verbundenen Regler geregelt , der den Druck in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit variiert.

Der Ventilkörper im Getriebe leitet den Hydraulikdruck zu den entsprechenden Bändern und Kupplungen. Es erhält Druckflüssigkeit von der Hauptpumpe und besteht aus mehreren federbelasteten Ventilen, Rückschlagkugeln und Servokolben . Bei älteren Automatikgetrieben verwenden die Ventile den Pumpendruck und den Druck eines Fliehkraftreglers auf der Abtriebsseite (sowie andere Eingaben wie die Drosselklappenstellung oder das Sperren der höheren Gänge durch den Fahrer), um zu steuern, welche Übersetzung gewählt wird. Wenn das Fahrzeug und der Motor die Geschwindigkeit ändern, ändert sich die Differenz zwischen den Drücken, wodurch unterschiedliche Ventilsätze geöffnet und geschlossen werden. Bei neueren Automatikgetrieben werden die Ventile durch Magnetspulen gesteuert . Diese Magnetventile sind computergesteuert, wobei die Gangwahl von einem speziellen Getriebesteuergerät (TCU) entschieden wird, oder manchmal ist diese Funktion in das Motorsteuergerät (ECU) integriert. Moderne Designs haben den Fliehkraftregler durch einen elektronischen Drehzahlsensor ersetzt, der als Eingang für die TCU oder ECU verwendet wird. Moderne Getriebe berücksichtigen auch die Belastung eines Motors zu einem bestimmten Zeitpunkt, die entweder aus der Drosselklappenstellung oder der Höhe des Ansaugkrümmerunterdrucks bestimmt wird.

Die Vielzahl der Teile zusammen mit der komplexen Konstruktion des Ventilkörpers machte hydraulische Automatikgetriebe ursprünglich viel teurer und zeitaufwändiger in Bau und Reparatur als manuelle Getriebe; Massenproduktion und Entwicklungen im Laufe der Zeit haben diese Kostenlücke jedoch verringert.

Drehmomentwandler

Drehmomentwandler – Schnittdarstellung

Zum An- und Abkoppeln des Motors verwendet ein modernes Automatikgetriebe einen Drehmomentwandler anstelle der in einem Schaltgetriebe verwendeten Reibungskupplung .

Vor den 1960er Jahren verwendeten die meisten Automatikgetriebe eine Flüssigkeitskupplung anstelle eines Drehmomentwandlers, jedoch ist der Drehmomentwandler eine fortschrittlichere Konstruktion, die auch eine Drehmomentvervielfachung bietet .

Geschichte

1904-1939: Vorgänger der hydraulischen Automatik

Das Sturtevant "pferdelose Kutschengetriebe" von 1904 wird oft als das erste Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge angesehen. Dieses in Boston in den Vereinigten Staaten entwickelte Getriebe hatte zwei Vorwärtsgänge und motorbetriebene Fliehgewichte, die die Gangwahl steuerten. Bei höheren Motordrehzahlen wurde ein hoher Gang eingelegt. Wenn das Fahrzeug langsamer wurde und die Motordrehzahl abnahm, schaltete das Getriebe wieder auf niedrig. Das Getriebe war jedoch anfällig für plötzliche Ausfälle, da das Getriebe den Kräften der abrupten Gangwechsel nicht standhalten konnte.

Die Einführung von Planetenradsätzen war ein bedeutender Fortschritt in Richtung moderner Automatikgetriebe. Eines der ersten Getriebe, die dieses Design verwendeten, war das manuelle Getriebe, das in das Wilson-Pilcher- Auto von 1901-1904 eingebaut wurde . Dieses Getriebe wurde in Großbritannien gebaut und verwendet zwei Umlaufräder, um vier Übersetzungsverhältnisse bereitzustellen. Für das Anfahren im Stehen wurde eine Fußkupplung verwendet, die Gangwahl erfolgte über einen Handhebel, es wurden Schrägverzahnungen (zur Geräuschreduzierung) verwendet und die Zahnräder wurden mit einem konstanten Eingriff ausgeführt. Ein Planetenradsatz wurde auch im Ford Modell T von 1908 verwendet , das mit einem Zweigang-Schaltgetriebe (ohne Schrägräder) ausgestattet war.

Ein frühes Patent für das Automatikgetriebe wurde 1923 dem kanadischen Erfinder Alfred Horner Munro aus Regina erteilt. Als Dampfingenieur entwarf Munro sein Gerät, um Druckluft statt Hydraulikflüssigkeit zu verwenden , und so fehlte es an Leistung und fand nie eine kommerzielle Anwendung.

Im Jahr 1923 wurde in den Vereinigten Staaten ein Patent genehmigt, das den Betrieb eines Getriebes beschreibt, bei dem das manuelle Schalten von Gängen und die manuelle Betätigung einer Kupplung eliminiert wurden. Dieses Patent wurde von Henry R. Hoffman aus Chicago eingereicht und trug den Titel: Automatic Gear Shift and Speed ​​Control . Das Patent beschrieb die Funktionsweise eines solchen Getriebes als "...mit einer Reihe von Kupplungen, die zwischen der Motorwelle und der Differentialwelle angeordnet sind und bei denen die Kupplungen angeordnet sind, um die Differentialwelle abhängig von der Drehzahl, bei der die Differentialwelle dreht". Es sollte jedoch über ein Jahrzehnt später dauern, bis Automatikgetriebe in nennenswerten Stückzahlen produziert wurden. In der Zwischenzeit setzten mehrere europäische und britische Hersteller Vorwahlgetriebe ein , eine Form des manuellen Getriebes, die die Abhängigkeit vom Geschick des Fahrers für sanfte Gangwechsel beseitigte.

Das erste Automatikgetriebe mit Hydraulikflüssigkeit wurde 1932 von den beiden brasilianischen Ingenieuren José Braz Araripe und Fernando Lehly Lemos entwickelt.

Die Entwicklung hin zu seriengefertigten Automatikgetrieben setzte sich mit dem halbautomatischen REO Motor Car Company Self-Shifter -Getriebe von 1933-1935 fort , das automatisch zwischen zwei Vorwärtsgängen im "Vorwärts"-Modus (oder zwischen zwei kürzeren Übersetzungsverhältnissen im "Emergency"-Modus) schaltete niedrig" Modus). Im normalen Fahrbetrieb war weiterhin eine Mitwirkung des Fahrers erforderlich, da der Fahrer beim Stehenbleiben das Kupplungspedal betätigen musste. Darauf folgte 1937 das Oldsmobile Automatic Safety Transmission . Ähnlich wie beim REO Self-Shifter schaltete das Automatic Safety Transmission automatisch zwischen den beiden verfügbaren Übersetzungen im „Low“- und „High“-Bereich und das Kupplungspedal war zum Anfahren im Stehen erforderlich. Es wurde ein Planetenradsatz verwendet. Der 1939 eingeführte Chrysler Fluid Drive war eine optionale Ergänzung zu Handschaltgetrieben, bei der eine Flüssigkeitskupplung (ähnlich einem Drehmomentwandler, aber ohne Drehmomentvervielfachung) hinzugefügt wurde, um die Notwendigkeit zu vermeiden, eine manuelle Kupplung zu betätigen.

1939-1964: Frühe hydraulische Automatiken

Das General Motors Hydra-Matic war nach seiner Einführung im Jahr 1939 (Modelljahr 1940) das erste in Serie produzierte Automatikgetriebe. Als Option in Autos wie dem Oldsmobile Series 60 und dem Cadillac Sixty Special erhältlich , kombinierte die Hydra-Matic eine Flüssigkeitskupplung mit drei hydraulisch gesteuerten Planetenradsätzen, um vier Vorwärtsgänge plus Rückwärtsgang zu erzeugen. Das Getriebe reagierte empfindlich auf die Motordrosselstellung und die Fahrgeschwindigkeit und erzeugte ein vollautomatisches Hoch- und Herunterschalten, das je nach Betriebsbedingungen variierte. Zu den Merkmalen der Hydra-Matic gehörten eine breite Übersetzungsspreizung (ermöglicht sowohl eine gute Beschleunigung im ersten Gang als auch eine Fahrt mit niedriger Drehzahl im höchsten Gang) und die Flüssigkeitskupplung, die nur einen Teil des Motordrehmoments in den oberen beiden Gängen abwickelt (erhöht den Kraftstoffverbrauch). in diesen Gängen, ähnlich einen Überbrückungs- Drehmomentwandler). Die Verwendung der Hydra-Matic verbreitete sich auf andere Marken von General Motors und dann auf andere Hersteller wie Bentley, Hudson, Lincoln, Kaiser, Nash und Rolls-Royce. Während des Zweiten Weltkriegs wurde die Hydra-Matic in einigen Militärfahrzeugen eingesetzt.

Das erste Automatikgetriebe, das einen Drehmomentwandler (anstelle einer Flüssigkeitskupplung) verwendet, war der Buick Dynaflow , der für das Modelljahr 1948 eingeführt wurde. Im normalen Fahrbetrieb nutzte der Dynaflow nur den höchsten Gang und verließ sich bei niedrigeren Drehzahlen auf die Drehmomentvervielfachung des Drehmomentwandlers. Dem Dynaflow folgten Mitte 1949 der Packard Ultramatic und für das Modelljahr 1950 der Chevrolet Powerglide . Jedes dieser Getriebe hatte nur zwei Vorwärtsgänge und verließ sich auf den Wandler zur zusätzlichen Drehmomentvervielfachung. In den frühen 1950er Jahren entwickelte BorgWarner eine Reihe von Dreigang-Drehmomentwandler-Automatiken für Automobilhersteller wie American Motors, Ford und Studebaker. Chrysler entwickelte erst spät seine eigene echte Automatik und führte 1953 den Zweigang -Drehmomentwandler PowerFlite und 1956 den Dreigang- TorqueFlite ein .

Im Jahr 1956 wurde die General Motors Hydra-Matic (die noch eine Flüssigkeitskupplung verwendet) umgestaltet, basierend auf der Verwendung von zwei Flüssigkeitskupplungen, um eine "Dual-Range" -Funktion zu ermöglichen. Dieses Getriebe wurde als Controlled Coupling Hydra-Matic oder "Jetway"-Getriebe bezeichnet. Die ursprüngliche Hydra-Matic blieb bis Mitte der 1960er Jahre in Produktion. Im Jahr 1964 brachte General Motors ein neues Getriebe auf den Markt , das Turbo Hydramatic , ein Dreiganggetriebe, das einen Drehmomentwandler verwendet. Die Turbo Hydramatic gehörte zu den ersten, die über die grundlegenden Gangauswahlen (Park, Rückwärts, Neutral, Drive, Low) verfügten, die für mehrere Jahrzehnte zur Standard-Gangauswahl wurden.

1965-heute: erhöhte Übersetzungszahl und Elektronik

In den späten 1960er Jahren waren die meisten flüssigkeitsgekoppelten Zwei- und Vierganggetriebe zugunsten von Dreiganggetrieben mit Drehmomentwandlern verschwunden. Ebenfalls um diese Zeit wurde Walöl aus der Automatikgetriebeflüssigkeit entfernt . In den 1980er Jahren wurden Automatikgetriebe mit vier Übersetzungsverhältnissen immer häufiger, und viele wurden mit Drehmomentwandlern mit Überbrückung ausgestattet, um den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.

Elektronik wurde immer häufiger zur Steuerung des Getriebes verwendet und ersetzte mechanische Steuerungsmethoden wie federbelastete Ventile im Ventilkörper. Die meisten Systeme verwenden Magnetspulen, die entweder vom Motorsteuergerät oder einem separaten Getriebesteuergerät gesteuert werden . Dies ermöglicht eine präzisere Steuerung von Schaltpunkten, Schaltqualität, kürzeren Schaltzeiten und manueller Steuerung.

Die erste Sechsgang-Automatik war das ZF 6HP26-Getriebe , das 2002 im BMW 7er (E65) debütierte . Die erste Siebengang-Automatik war das Mercedes-Benz 7G-Tronic-Getriebe , das ein Jahr später debütierte. Im Jahr 2007 war das erste Achtgang-Getriebe, das in Serie ging, das Toyota AA80E-Getriebe . Die ersten Neun- und Zehngang -Getriebe waren das ZF 9HP-Getriebe von 2013 und das Toyota Direct Shift-10A von 2017 (verwendet im Lexus LC ).

Gangwahlschalter

Der Gangwähler ist die Eingabe, mit der der Fahrer den Betriebsmodus eines Automatikgetriebes wählt. Traditionell befindet sich der Gangwahlschalter zwischen den beiden Vordersitzen oder an der Lenksäule, seit den 1980er-Jahren werden aber auch vereinzelt elektronische Drehregler und Drücker verwendet.

PRND-Positionen

Die meisten Autos verwenden ein "PRND"-Layout für den Gangwähler, das aus den folgenden Positionen besteht:

  • Park ( P ): Diese Position trennt das Getriebe vom Motor (wie in der Neutralposition) und eine Parksperre blockiert mechanisch die Abtriebswelle des Getriebes. Dies verhindert, dass sich die angetriebenen Räder drehen (obwohl sich die nicht angetriebenen Räder noch frei drehen können), was typischerweise eine Bewegung des Fahrzeugs verhindert. Auch beim Parken am Hang wird die Verwendung der Handbremse ( Feststellbremse ) empfohlen, da diese einen höheren Schutz vor dem Bewegen des Fahrzeugs bietet. Bei Bussen/Reisebussen/Traktoren entfällt die Parkposition, die stattdessen bei gesetzten druckluftbetätigten Feststellbremsen in Neutralstellung gebracht werden muss.
Die Parkposition umfasst normalerweise eine Sperrfunktion (z. B. eine Taste an der Seite des Gangwahlhebels oder das Drücken des Bremspedals), die verhindert, dass das Getriebe versehentlich aus der Parkstellung in andere Gangwahlpositionen geschaltet wird. Viele Autos verhindern auch, dass der Motor gestartet wird, wenn sich der Wählhebel in einer anderen Position als Park oder Neutral befindet (oft in Kombination mit dem Drücken des Bremspedals).
  • Rückwärtsgang ( R ): In dieser Position wird der Rückwärtsgang eingelegt, sodass das Fahrzeug rückwärts fährt. Sie betreibt auch die Rückfahrscheinwerfer und bei einigen Fahrzeugen kann auch andere Funktionen , einschließlich aktivieren Parksensoren , Rückfahrkameras und Rückfahr Piepser (zu warnen Fußgänger).
Einige moderne Getriebe verfügen über einen Mechanismus, der das Schalten in die Rückwärtsposition verhindert, wenn sich das Fahrzeug vorwärts bewegt, häufig mithilfe eines Schalters am Bremspedal oder elektronischer Getriebesteuerungen, die die Fahrzeuggeschwindigkeit überwachen.
  • Neutral ( N ): Diese Position trennt das Getriebe vom Motor, sodass sich das Fahrzeug unabhängig von der Motordrehzahl bewegen kann. Eine längere Bewegung des Fahrzeugs im Leerlauf bei ausgeschaltetem Motor bei hohen Drehzahlen ("Ausrollen") kann einige Automatikgetriebe beschädigen, da die Schmierpumpe oft von der Eingangsseite des Getriebes angetrieben wird und daher nicht läuft, wenn sich das Getriebe im Leerlauf befindet .
  • Fahren ( D ): Diese Position ist der normale Modus zum Vorwärtsfahren. Es ermöglicht dem Getriebe, den gesamten Bereich der verfügbaren Vorwärtsgänge zu schalten.

Einige Automatikgetriebe verwendeten früher eine Anordnung mit Rückwärtsgang als unterste Position (zB PNDLR). Bei dieser Anordnung bestand jedoch die Gefahr, dass der Fahrer bei der Vorwärtsfahrt (insbesondere bei Motorbremsmanövern ) versehentlich in den Rückwärtsgang schaltet .

Andere Positionen und Modi

Druckknopf-Gangwahlschalter in einem Mitsubishi Fuso Aero Star Bus von 2010-2014

Viele Getriebe beinhalten auch Stellungen, um die Gangwahl auf die unteren Gänge zu beschränken und die Motorbremse einzurücken . Diese Positionen werden oft mit "L" (niedriger Gang), "S" (zweiter Gang) oder der Nummer des höchsten in dieser Position verwendeten Gangs (zB 3, 2 oder 1) bezeichnet. Wenn diese Positionen zu einer Zeit beschäftigt werden , wenn es zu einem übermäßigen Motor führen würde , RPM , ignorieren viele modernen Getriebe die Schaltstellung und bleiben in dem höheren Gang.

In absteigender Reihenfolge des höchsten verfügbaren Gangs:

  • 3 : Beschränkt das Getriebe auf die niedrigsten drei Übersetzungsverhältnisse. In einem 4-Gang-Automatikgetriebe wird dies häufig verwendet, um zu verhindern, dass das Fahrzeug in die Overdrive- Übersetzung schaltet . Bei einigen Autos übernimmt die mit "D" gekennzeichnete Position diese Funktion, während eine andere mit "OD" gekennzeichnete Position oder ein umrandetes "[D]" die Verwendung aller Gänge ermöglicht.
  • 2 (auch mit "S" bezeichnet): Beschränkt das Getriebe auf die niedrigsten beiden Übersetzungsverhältnisse. Bei einigen Fahrzeugen wird es auch zum Beschleunigen aus dem Stand im 2. Gang statt im 1. Gang verwendet, für Situationen mit reduzierter Traktion (wie Schnee oder Schotter). Diese Funktion wird manchmal als "Wintermodus" bezeichnet und mit "W" bezeichnet.
  • 1 (auch mit "L" bezeichnet): Beschränkt die Übertragung nur auf den 1. Gang, auch als "niedriger Gang" bekannt. Dies ist nützlich, wenn ein hohes Drehmoment an den Rädern erforderlich ist (z. B. beim Beschleunigen einer steilen Steigung), jedoch kann die Verwendung bei höheren Geschwindigkeiten zu einer übermäßigen Drehzahl des Motors führen, was zu Überhitzung oder Schäden führen kann.

Viele moderne Getriebe verfügen auch über Modi, um die Schaltlogik so anzupassen, dass sie entweder Leistung oder Kraftstoffverbrauch bevorzugt . "Sport" (auch "Power" oder "Performance" genannt) Modi bewirken, dass Gangwechsel bei höheren Drehzahlen erfolgen, um die Beschleunigung zu verbessern. "Economy" (auch "Eco" oder "Comfort" genannt) Modi bewirken, dass die Gangwechsel bei niedrigeren Drehzahlen erfolgen, um den Kraftstoffverbrauch zu senken.

Manuelle Bedienelemente

Schaltwippen (mit "+" gekennzeichnet) in einem 2013er BMW X5

Seit den 1990er Jahren sind Systeme zur manuellen Anforderung eines bestimmten Gangs oder zum Hoch-/Herunterschalten immer häufiger anzutreffen. Diese manuellen Getriebe bieten dem Fahrer mehr Kontrolle über die Gangwahl als die traditionellen Modi, um die Übertragung auf die unteren Gänge zu beschränken.

Die Bedienung der manuellen Funktionen erfolgt in der Regel entweder über Schaltwippen neben der Lenksäule oder "+" und "-" am Gangwahlschalter. Einige Autos bieten dem Fahrer beide Methoden an, um eine manuelle Gangwahl anzufordern.

Modelle

Stufenloses Getriebe (CVT)

Funktionsprinzip für ein CVT auf Riemenscheibenbasis

Ein stufenloses Getriebe (CVT) kann im Vergleich zu anderen Automatikgetrieben, die eine begrenzte Anzahl von Übersetzungen in festen Schritten bereitstellen, nahtlos über einen kontinuierlichen (unendlichen) Bereich von Übersetzungen wechseln. Die Flexibilität eines CVT mit geeigneter Steuerung kann es dem Motor ermöglichen, mit einer konstanten Drehzahl zu arbeiten, während sich das Fahrzeug mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt.

CVTs werden in Automobilen , Traktoren , UTVs , Motorrollern , Schneemobilen und Erdbewegungsmaschinen verwendet .

Der gebräuchlichste CVT-Typ verwendet zwei Riemenscheiben, die durch einen Riemen oder eine Kette verbunden sind , jedoch wurden manchmal auch mehrere andere Konstruktionen verwendet.

Doppelkupplungsgetriebe (DCT)

Schema eines DCT

Ein Doppelkupplungsgetriebe (DCT, manchmal auch als Doppelkupplungsgetriebe oder Doppelkupplungsgetriebe bezeichnet ) verwendet zwei separate Kupplungen für ungerade und gerade Radsätze . Das Design ähnelt oft zwei getrennten Handschaltgetrieben, deren jeweilige Kupplungen in einem Gehäuse enthalten sind und als eine Einheit arbeiten. In den meisten Pkw- und Lkw-Anwendungen fungiert das DCT als Automatikgetriebe, das keine Eingaben des Fahrers zum Gangwechsel erfordert.

Das erste DCT, das in Serie ging, war das Easidrive- Automatikgetriebe, das 1961 im Mittelklassewagen Hillman Minx eingeführt wurde . Es folgten bis in die 1970er Jahre verschiedene osteuropäische Traktoren (mit manueller Bedienung über ein einziges Kupplungspedal), dann 1985 der Rennwagen Porsche 962 C. Das erste DCT der Neuzeit kam 2003 im Volkswagen Golf R32 zum Einsatz . Seit Ende der 2000er Jahre haben sich DCTs zunehmend verbreitet und haben in verschiedenen Automodellen hydraulische Automatikgetriebe ersetzt.

Automatisiertes Schaltgetriebe (AMT)

Automatisiertes Schaltgetriebe (AMT) , manchmal auch als kupplungsloses Schaltgetriebe bezeichnet , ist eine Art Mehrgang- Automobilgetriebesystem , das eng auf dem mechanischen Design eines herkömmlichen Schaltgetriebes basiert und entweder das Kupplungssystem, die Gangschaltung, oder beides gleichzeitig, was eine teilweise oder keine Eingabe oder Beteiligung des Fahrers erfordert.

Frühere Versionen dieser Übertragungen, die halbautomatisch in Betrieb, wie beispielsweise Autostick , Steuerung nur das Kupplungssystem automatisch - und verwenden verschiedene Formen der Betätigung ( in der Regel über ein Stellglied oder Servo ) , um die Kupplung zu automatisieren, aber immer noch die Fahrereingabe erfordern und volle Kontrolle, um Gangwechsel von Hand zu betätigen. Moderne Versionen dieser vollautomatisch arbeitenden Systeme wie Selespeed und Easytronic benötigen keine Fahrereingaben über Gangwechsel oder Kupplungsbetätigung. Halbautomatische Versionen erfordern nur eine teilweise Fahrereingabe (dh der Fahrer muss die Gänge manuell wechseln), während vollautomatische Versionen keinerlei manuelle Fahrereingaben erfordern ( TCU oder ECU betätigt sowohl das Kupplungssystem als auch die Gangwechsel automatisch).

Moderne automatisierte Schaltgetriebe (AMT) haben ihre Wurzeln und Ursprünge in älteren kupplungslosen Schaltgetrieben , die in den frühen 1930er und 1940er Jahren vor der Einführung von hydraulischen Automatikgetrieben in Serienautos auftauchten. Diese Systeme wurden entwickelt, um die vom Fahrer erforderliche Kupplungs- oder Gangschaltung zu reduzieren. Diese Vorrichtungen sollten die Bedienungsschwierigkeiten der damals üblichen, unsynchronisierten Handschaltgetriebe ("Crash-Getriebe"), insbesondere beim Stopp-Start-Fahren , verringern . Ein frühes Beispiel für dieses Getriebe wurde 1942 mit dem Hudson Commodore namens Drive-Master eingeführt . Diese Einheit war ein frühes halbautomatisches Getriebe , basierte auf dem Design eines herkömmlichen Schaltgetriebes, die ein benutzten Servo -gesteuerte Vakuum der DDC Kupplungssystem mit drei unterschiedlichem Gang Schaltmodi, bei der Berührung einer Taste; manuelles Schalten und manuelle Kupplungsbetätigung (voll-manuell), manuelles Schalten mit automatisierter Kupplungsbetätigung (halbautomatisch) und automatisches Schalten mit automatischer Kupplungsbetätigung (vollautomatisch). Ein weiteres frühes Beispiel für dieses Getriebesystem wurde 1955 im Citroën DS eingeführt , der ein 4-Gang- BVH- Getriebe verwendet. Dieses halbautomatische Getriebe verwendet eine automatisierte Kupplung, die hydraulisch betätigt wird . Gangwahl auch Hydraulik verwendet , jedoch muss das Übersetzungsverhältnis manuell vom Fahrer gewählt werden. Dieses System erhielt in den USA den Spitznamen Citro-Matic

Die ersten modernen AMTs wurden 1997 von BMW und Ferrari mit ihren SMG- bzw. F1- Getrieben vorgestellt. Beide Systeme verwendeten hydraulische Aktuatoren und elektrische Magnetspulen und eine spezielle Getriebesteuereinheit (TCU) für die Kupplung und das Schalten sowie am Lenkrad angebrachte Schaltwippen, wenn der Fahrer manuell schalten wollte.

Moderne vollautomatische AMTs wie Selespeed und Easytronic sind inzwischen weitgehend verdrängt und durch die immer weiter verbreitete Doppelkupplungsgetriebebauweise ersetzt worden .

Vergleich mit Schaltgetrieben

Bei Autos, bei denen entweder ein Schaltgetriebe oder ein Automatikgetriebe erhältlich ist, ist das Schaltgetriebe normalerweise die billigere und die Automatik die teurere Option.

Fahrzeuge mit Automatikgetriebe sind nicht so komplex zu fahren. Folglich ist es in einigen Rechtsordnungen Fahrern, die ihre Fahrprüfung in einem Fahrzeug mit Automatikgetriebe bestanden haben, nicht erlaubt, Autos mit Schaltgetriebe zu fahren. Umgekehrt ermöglicht ein manueller Führerschein dem Fahrer, sowohl Fahrzeuge mit Automatikgetriebe als auch mit Schaltgetriebe zu fahren.

Im Vergleich zu einem Schaltgetriebe kann eine Automatik folgende Unterschiede in der Fahrdynamik verursachen :

  • Gangwechsel in der Mitte der Ecke können die Fahrbalance des Autos beeinflussen
  • Drehmomentwandler und CVTs beseitigen die lineare Beziehung zwischen Motordrehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit und machen Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit durch das Motorgeräusch weniger sichtbar.
  • Wheelspin ist schwerer zu kontrollieren, wenn ein Drehmomentwandler vorhanden ist. Dies ist auf den Traktionsverlust zurückzuführen, der bewirkt, dass der Drehmomentwandler seine Ausgangsdrehzahl bei einer gegebenen Motordrehzahl erhöht. Der Fahrer (oder das Traktionskontrollsystem) muss daher die Motorleistung stärker reduzieren als bei einem Fahrzeug mit Schaltgetriebe.
  • Bessere Hochschaltfähigkeit beim Erklimmen steiler Steigungen, da das Automatikgetriebe während des Gangwechsels ein gewisses Drehmoment an die Räder liefert.
  • Bei aufgeladenen und aufgeladenen Motoren kann der Ladedruck während des Hochschaltens aufrechterhalten werden. Dies liegt daran, dass die Drosselklappe bei Gangwechseln in einem Automatikgetriebe vollständig geöffnet bleiben kann, während ein manuelles Getriebe beim Hochschalten häufig ein Schließen der Drosselklappe erfordert.

Frühe hydraulische Automatikgetriebe verursachten einen höheren Kraftstoffverbrauch als manuelle Getriebe, hauptsächlich aufgrund von Viskose- und Pumpverlusten im Drehmomentwandler und den hydraulischen Aktuatoren. Moderne hydraulische Automatikgetriebe können jedoch einen ähnlichen Kraftstoffverbrauch wie manuelle Getriebe erreichen, und CVTs können kraftstoffsparender sein als ihre manuellen Gegenstücke.

Siehe auch

Verweise