Wenn man ein Knacken beim Schalten in den dritten Gang hört oder ein Gang während der Steigung springt, ist die erste Frage des Mechanikers auf die inneren Teile des Getriebes gerichtet. Das Verständnis der Zusammensetzung eines Automatikgetriebes ermöglicht eine schnellere Diagnose und eine bessere Kommunikation mit einem Mechaniker, ohne im Dunkeln zu tappen. Die Komponenten variieren je nach Art des Antriebs, aber ein gemeinsamer mechanischer Grundaufbau findet sich in der überwiegenden Mehrheit der Fahrzeuge.
Mechatronikblock und hydraulische Steuerung bei Doppelkupplungsgetrieben
Bei einem Doppelkupplungsgetriebe vereint der Mechatronikblock die elektronische Steuerung und die hydraulischen Elemente, die die Gangwechsel steuern. Dieses Modul verwaltet den Öldruck, der an die Kupplungen gesendet wird, entscheidet, welcher Gang eingelegt werden soll und mit welcher Geschwindigkeit dies geschehen soll. In der Werkstatt kann ein Fehlercode, der mit dem Getriebe verbunden ist, auf diesen Block hinweisen, anstatt auf ein abgenutztes Zahnrad.
Der Mechatronikblock ist ein voll funktionsfähiges Modul. Er kombiniert Drehzahlsensoren, Elektromagnetventile und Steuergeräte in einem kompakten Gehäuse, das direkt am Gehäuse des Getriebes befestigt ist. Eine Fehlersuche betrifft sowohl die Steuerung als auch die mechanischen Teile. Ein Kupplungstausch, ohne den Zustand des Mechatronikblocks zu überprüfen, ist vergleichbar mit dem Austausch der Bremsbeläge, ohne den Bremssattel zu kontrollieren.
Um besser zu verstehen die Zusammensetzung eines Automatikgetriebes, ist es hilfreich, jedes Bauteil und seine Rolle in der Antriebskette zu unterscheiden.
Zahnräder, Wellen und Synchronisatoren: das Getriebe eines Schaltgetriebes
In einem Schaltgetriebe gelangt die Motorleistung über die Primärwelle, die über die Kupplung mit dem Schwungrad verbunden ist. Diese Welle trägt feste Zahnräder, die ständig mit den Zahnrädern der Sekundärwelle eingreifen. Das Übersetzungsverhältnis hängt vom jeweiligen Durchmesser jedes Zahnpaar ab.
Primärwelle und Sekundärwelle
Die Primärwelle dreht sich mit der Geschwindigkeit des Motors, solange die Kupplung geschlossen ist. Die Sekundärwelle hingegen überträgt das Drehmoment an die Antriebsräder über das Differential. Beide Wellen drehen sich parallel, und es ist die Auswahl eines Zahnrads auf der Sekundärwelle, die das eingelegte Verhältnis festlegt.
Jedes Verhältnis entspricht einem Paar von Zahnrädern unterschiedlicher Größe. Im ersten Gang treibt das kleine Zahnrad der Primärwelle ein großes Zahnrad auf der Sekundärwelle an, was das Motordrehmoment erhöht, jedoch zulasten der Drehgeschwindigkeit. Im fünften Gang kehrt sich das Verhältnis um.
Rolle der Synchronisatoren beim Gangwechsel
Die Synchronisatoren (oder Synchros) gleichen die Drehgeschwindigkeit zwischen dem gewählten Zahnrad und der Sekundärwelle aus, bevor der Schaltgabel das Verhältnis verriegelt. Ohne sie würde jeder Gangwechsel einen mechanischen Schlag zwischen Teilen verursachen, die mit unterschiedlichen Drehzahlen laufen.
- Der Reibungskegel des Synchronisators bremst oder beschleunigt das freie Zahnrad, bis es die gleiche Geschwindigkeit wie die Welle erreicht.
- Der Gleitring drückt dann die Schaltgabel, um das Zahnrad mit der Sekundärwelle zu verbinden.
- Der Verschleiß der Synchronringe erklärt, warum Gangwechsel mit der Zeit hart oder laut werden.
Wenn man einen Gangwechsel erzwingt, ohne vollständig zu kuppeln, sind es die Synchros, die die Überlastung abfangen. Ihr Austausch gehört zu den häufigen Reparaturen bei hochbelasteten Schaltgetrieben.
Kupplung und Differential: die Verbindungselemente
Die Kupplung und das Differential befinden sich nicht direkt im Gehäuse des Getriebes, bilden jedoch die Eingangs- und Ausgangsschnittstellen des Übertragungssystems.
Die Kupplung besteht aus einer mit Reibmaterial versehenen Scheibe, einem Druckmechanismus (Teller und Membran) und dem Schwungrad. Wenn der Fahrer das Pedal betätigt, löst die Membran die Scheibe, wodurch die Verbindung zwischen Motor und Getriebe unterbrochen wird. Ohne funktionierende Kupplung ist ein Gangwechsel in einem Schaltgetriebe nicht möglich.
Das Differential, das sich am Ausgang des Getriebes befindet, verteilt das Drehmoment zwischen den beiden Antriebsrädern. In Kurven legt das äußere Rad einen größeren Bogen zurück als das innere Rad. Das Differential erlaubt diesen Geschwindigkeitsunterschied, während es die Leistung überträgt. Bei Fahrzeugen mit Frontantrieb ist es oft direkt im Gehäuse des Getriebes integriert.
Zusammensetzung eines Automatikgetriebes im Vergleich zu einem Schaltgetriebe
Ein klassisches Automatikgetriebe (mit Drehmomentwandler) ersetzt die Kupplung durch einen hydraulischen Wandler und die Synchronisatoren durch Planetengetriebe. Der Wandler verwendet eine Flüssigkeit, um das Motordrehmoment zu übertragen, wodurch das Kupplungspedal entfällt.
- Die Planetengetriebe kombinieren Planeten, Satelliten und Ringe, um verschiedene Übersetzungsverhältnisse zu erzielen, ohne Zahnräder auf einer Welle zu bewegen.
- Mehrscheibenkupplungen und Bandbremsen verriegeln oder lösen die Elemente des Getriebes, um das Verhältnis auszuwählen.
- Das Steuergerät des Getriebes analysiert die Motordrehzahl, die Position des Gaspedals und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, um das geeignete Verhältnis zu bestimmen.
Das Automatikgetriebe enthält mehr hydraulische und elektronische Komponenten als ein Schaltgetriebe. Das Getriebeöl spielt eine viel umfassendere Rolle: Es schmiert, kühlt und überträgt die Leistung über den Wandler. Ein unzureichender Ölstand oder ein verschmutztes Fluid führt zu Ruckeln und beschleunigt den Verschleiß der internen Kupplungen.
Bei Hybridarchitekturen kann das Getriebe auch einen oder mehrere Elektromotoren direkt im Antriebsstrang integrieren. Die Zusammensetzung hängt dann von der vom Hersteller gewählten Hybridarchitektur ab, nicht nur vom Typ des Getriebes. Eine moderne Getriebe zu beschreiben, ohne seine Steuerungselektronik zu erwähnen, wäre unvollständig.
Egal, ob es sich um ein Schaltgetriebe mit fünf Gängen oder ein automatisches Getriebe handelt, das von einem Mechatronikblock gesteuert wird, jedes Bauteil erfüllt eine spezifische Funktion in der Antriebskette. Die Identifizierung des defekten Teils, sei es ein abgenutzter Synchronisator, eine ermüdete Kupplung oder ein festgefahrenes Elektromagnetventil, bleibt der Ausgangspunkt für jede zuverlässige Intervention an einem Automatikgetriebe.
