Getriebe: Die Schaltstufen

Getriebe: Die Schaltstufen

 

Bei Pkws wird oftmals für die Vorwärtsgänge nur eine Welle als Abtriebswelle verwendet. Dadurch reduziert sich die Zahl der Übersetzungsvariante. Von den sieben möglichen Übersetzungen eines Planetengetriebes seien hier vier mit jeweils unterschiedlicher Antriebs-, Abtriebs- und Festwelle herausgegriffen:

 

∙ 1. Variante: Das Sonnenrad wird angetrieben und das Hohlrad festgehalten. Es drehen sich dann der Planetenradträger und die damit verbundene Abtriebswelle in gleicher Richtung. Die Planetenräder rollen dabei auf dem Hohlrad ab und drehen sich mit der Abtriebswelle langsamer als das angetriebene Sonnenrad.

 

∙ 2. Variante: Das Sonnenrad wird angetrieben und der Planetenradträger fixiert. Da die Achsen der Planetenräder am gleichen Ort bleiben, drehen sich diese in der entgegengesetzten Richtung zum angetriebenen Sonnenrad und nehmen das Hohlrad und die damit verbundene Abtriebswelle gegensinnig zum Sonnenrad mit. Dadurch lässt sich ein Rückwärtsgang mit einer Übersetzung ins Langsame verwirklichen.

 

∙ 3. Variante: Der Antrieb erfolgt auf das Hohlrad und das Sonnenrad wird festgehalten. Jetzt wälzen sich die Planetenräder auf dem Sonnenrad ab und drehen den Planetenradträger und die damit verbundene Abtriebswelle in die gleiche Richtung wie das Hohlrad, wobei die Drehzahl des Planetenradträgers bzw. der Abtriebswelle kleiner ist als die des angetriebenen Hohlrades.

 

∙ 4. Variante: Hohlrad und Sonnenrad werden mit gleicher Drehzahl angetrieben. Dadurch wird der gesamte Planetenradsatz mitgenommen, sodass er das Getriebe gleichsam als ein Block umläuft: Antriebs- und Abtriebswelle haben dann die gleiche Drehzahl (direkter Gang).

 

 Automatikgetriebe mit Wandlerüberbrückungskupplung

 

Planetengetriebe lassen sich zusammen mit einem Strömungswandler zu Automatikgetrieben kombinieren. Moderne 5-Gang-Wandlergetriebe überbrücken in den oberen Gängen den Strömungswandler durch eine mechanische Kupplung. Durch diese Wandlerüberbrückungskupplung (WK) lässt sich bei höheren Geschwindigkeiten der Energieverlust im Strömungswandler ausschalten. Dies steigert den Wirkungsgrad bei der Kraftübertragung und somit die Fahrleistung und führt gleichzeitig zu einer Senkung des Kraftstoffverbrauchs.

 

Das dargestellte Getriebe für Pkws mit Hinterradantrieb nutzt einen Strömungswandler mit Freilauf, sodass beim Anfahren durch das Trilok-Prinzip eine stufenlose Übersetzung des Drehmoments möglich ist. Bei höheren Drehzahlen arbeitet der Wandler als Strömungskupplung, wobei im vierten und fünften Gang die WK zugeschaltet wird. Die nachgeschalteten Planetenradsätze sorgen durch wahlweises Festhalten der Wellen für die Übersetzungen der fünf Gänge und des Rückwärtsganges, wobei der fünfte Gang eine Übersetzung ins Schnelle aufweist.

 

Die zum Festhalten verwendeten Lamellenkupplungen werden über ein Steuergerät geregelt, das den Schaltvorgang in Abhängigkeit von der gewählten Fahrstufe, der Fahrgeschwindigkeit, dem Fahrzustand sowie der Motorbelastung automatisch einleitet. Berücksichtigung finden dabei auch vorgewählte Schaltpunkte (Leistungs- oder Gebrauchsoptimierung) und der Kick-down (Durchtreten des Gaspedals, wodurch der Wechsel in einen kleineren Gang zu einer besseren Beschleunigung führt).

 

 Getriebezustand bei einzelnen Gängen

 

Im vierten Gang drehen sich das große Sonnenrad und der Steg des linken Planetenradsatzes in gleicher Richtung mit der Motordrehzahl. Durch diese Steg-Sonnenrad-Verbindung ist der linke Planetenradsatz im Blockumlauf (direkte Übersetzung 1:1). Aufgrund der geschlossenen Kupplung werden Hohlrad und Sonnenrad des nachgeschalteten, rechten Planetenradsatzes gekoppelt (Blockumlauf). Im vierten wird ebenso wie im fünften Gang über ein Magnetventil die WK zugeschaltet.

 

Beim Rückwärtsgang wird das Motordrehmoment ausschließlich hydraulisch über die Antriebswelle auf das kleine Sonnenrad des linken Planetensatzes übertragen. Durch Blockieren des Stegs erfolgt über die Planetenräder eine Drehrichtungsumkehr zwischen kleinem Sonnenrad und Hohlrad. Von diesem Hohlrad wird das Drehmoment über eine Stegwelle zum Hohlrad des nachgeschalteten Planetenradsatzes geleitet, dessen Sonnenrad blockiert ist. Dadurch wird der Steg angetrieben, der wiederum mit der Abtriebswelle gekoppelt ist (gleiche Drehzahl).