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Fahrzeuggetriebe

Getriebe für Fahrzeuge
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Ein Fahrzeuggetriebe ist das Getriebe im Antriebsstrang eines Fahrzeuges, das die Motordrehzahl auf die Antriebsdrehzahl übersetzt. Es wird meist als Verstell- bzw. Wechselgetriebe ausgeführt und ist bei Kraftfahrzeugen notwendig, um das relativ schmale, sinnvoll nutzbare Drehzahlband des Verbrennungsmotors allen Geschwindigkeitsbereichen zur Verfügung zu stellen. Wenn ein Fahrzeuggetriebe mehrere Getriebeausgangswellen aufweist, ist ein Differentialgetriebe in das Fahrzeuggetriebe integriert.

Ein Fahrzeugschaltgetriebe eines LKW. Gut zu sehen die Schaltgabeln und die Synchronisationsringe

Manuelle Betätigung

Schaltgetriebe

Dieses Getriebe ist zumeist ein Schaltgetriebe (oder Wechselgetriebe): mehrere Zahnradsätze erlauben unterschiedliche Untersetzungsverhältnisse. Weiter ist ein Rückwärtsgang für die Drehrichtungsumkehr erforderlich. Ein Verbrennungsmotor hat (bis auf wenige Ausnahmen) immer nur eine vorgegebene Drehrichtung, ein Fahrzeug muss jedoch gelegentlich auch rückwärts fahren.

Die auch heute noch am häufigsten anzutreffende Getriebeart erfordert zum Wechseln der Übersetzungen eine Unterbrechung des Kraftflusses: die Kupplung ermöglicht dies. Es wird (vom Fahrer) ausgekuppelt, dann der neue Gang eingelegt und wieder eingekuppelt.

Funktionsweise

Die Beschreibung erfolgt hier am Beispiel eines Getriebes für Fahrzeuge mit Frontmotor und Hinterradantrieb.

In dem geschlossenen Getriebegehäuse verlaufen zwei Wellen: die Hauptwelle, die, bildlich gesehen, vom Eingang am Motorflansch bis zum Triebwellen-Ausgang führt nach der ersten Zahnradstufe unterbrochen ist, und die Vorgelegewelle, die parallel zur Hauptwelle verläuft.

Von dem vorderen Teil der Hauptwelle ausgehend wird über das erste Zahnradpaar die Vorgelegewelle angetrieben. Durch Schalten der jeweiligen nachfolgenden Zahnradstufen wird die Kraft von der Vorgelegewelle auf den hinteren Teil der Hauptwelle geleitet und von dort weiter zum Abtrieb. Die einzelnen Zahnradpaare sind ständig im Eingriff (außer Rückwärtsgang). Ein Zahnrad ist fest mit der Welle verbunden, beim anderen kann mit einer Schaltmuffe eine formschlüssige Verbindung mit der Welle geschaltet werden. In der Regel sitzen die Schaltmuffen an der Hauptwelle, sie können sich jedoch auch auf der Vorgelegewelle befinden. Durch Koppeln der beiden Teile der Hauptwelle wird der Abtrieb direkt angetrieben (direkter Gang), die Vorgelegewelle läuft in diesem Fall mit, ohne jedoch Drehmomente zu übertragen.


Die Gänge werden nun wie folgt geschaltet:

H-Schaltung

Befindet sich das Getriebe im Leerlauf, ist keines der Gangräder mit der Vorgelegewelle verbunden; der Kraftschluss ist unterbrochen. Zwar werden alle Gangräder von ihren Triebrädern angetrieben, die Vorgelegewelle jedoch steht still.

Um einen Gang einzulegen, muss der Kraftschluss zwischen Motor und Getriebe unterbrochen werden. Dazu dient wie gesagt die Kupplung. Die Hauptwelle kommt nach kurzer Zeit zum Stillstand.

Eine ausgefeilte Mechanik sorgt nun dafür, dass durch die Bewegung des Ganghebels die Schaltklaue betätigt wird, die die für den gewählten Gang zuständige Schaltmuffe zwischen Gangrad und Vorgelegewelle schiebt. Dadurch wird das Gangrad fest mit der Welle verbunden, und der Kraftschluss innerhalb des Getriebes ist hergestellt.

H-Schaltungen lassen eine freie Gangwahl (zumindest theoretisch) zu: es kann von jedem Gang in jeden anderen geschaltet werden (während des Betriebes sollte man dies aber beim Rückwärtsgang unterlassen).

Sequentielle Getriebe

Ein verbreitetes sequentielles Getriebe ist das Kegelzuggetriebe. Bei dieser Getriebebauart wird auf die Schaltklauen verzichtet, die Vorgelegewelle ist hohl gebohrt. Innerhalb der Vorgelegewelle ist an einer Stange ein Kegel befestigt, dieser drückt durch Bohrungen in der Vorgelegewelle an den Gangrädern Kugeln nach außen, die für einen Kraftschluß zwischen Welle und Gangrad sorgen. Eine leicht abgewandelte Bauform ist das Ziehkeilgetriebe, in dem in einer genuteten Welle ein Ziehkeil beim Gangwechsel längs bewegt wird und das jeweilige Zahnrad mit Formschluss verriegelt. Beispiele: Getriebe der Mokicks und Kleinkrafträder von Zündapp und DKW.

Sequentielle Getriebe lassen sich nicht wahlfrei schalten, nur sequentiell: also 1-2-3-4-5 oder 5-4-3-2-1 usw.

Ein Beispiel für ein solches Kegelzuggetriebe ist ein Motorradgetriebe.

Synchronisation

Zum Gangwechsel während der Fahrt gesellt sich ein Problem dazu: die Synchronisation!

Jeder hat sicherlich schon einmal den „Schönen Gruß vom Getriebe“ gehört, der entsteht, wenn die Kupplung geschlossen wird, bevor der Gang richtig eingelegt ist. Das Rattern entsteht nicht durch aneinanderreibende Zahnräder, sondern durch die als Vielzahnmuffe ausgeführte Schaltmuffe, die unter das mit unterschiedlicher Drehzahl laufende Gangrad geschoben wird.

Um dies zu verhindern, gibt es zwei Techniken: Externe und interne Synchronisation. Darunter ist die Bestrebung zu verstehen, die Drehzahl des Gangrades der der Schaltmuffe anzugleichen, bevor der Gang eingelegt wird. Bei der internen Synchronisation, die bei so genannten „Synchronisierten Getrieben“ Anwendung findet, besorgt dies ein der Schaltmuffe vorgelagerter Synchronring aus Messinglegierung. Diese funktioniert wie eine Kegelkupplung und erzeugt eine Reibung zwischen Gangrad und Vorgelegewelle, die deren Drehzahl angleicht, bis die Schaltmuffe schließlich „hineinrutschen“ kann. Dabei unterscheidet man unter einfacher Synchronisation und Zwangssynchronisation (auch Sperrsynchronisation), bei der die Schaltmuffe erst bei korrektem Gleichlauf einrückt.

Die externe Synchronisation ist bei unsychronisierten Getrieben erforderlich. Bei alten Bauarten lag es in der Verantwortung des Fahrers beide Enden des Kraftstranges anzugleichen.Die Anpassung war reine Gefühls- und Erfahrungssache. Vor dem Hochschalten wird im Leerlauf kurz eingekuppelt (Zwischenkuppeln) um die Antriebswelle(oder Vorgelegewelle) abzubremsen. Das ist notwendig weil die Zahnräder des nächsten Ganges eine langsamere Umfangsgeschwindigkeit haben. Beim Runterschalten wird ebenfalls im Leerlauf eingekuppelt, aber dabei wird gefühlvoll Gas gegeben (Zwischengas). Die Zahnräder auf der Antriebswelle werden an die Umfangsgeschwindigkeit der Zahnräder des kleineren Ganges angepasst. Durch unsachgemässe Bedienung kann der Gang nicht oder nur schwer eingelegt werden. Das führt zwangsläufig zu Schäden an Zahnrädern (Schubradgetriebe) oder Schaltklauen (Schubklauengetriebe).

Neuere, zumeist automatisierte Getriebe oder sequentielle Getriebe im Rennsport werden synchronisiert, indem eine Elektronik die Motordrehzahl so angleicht, dass ein problemloses Einlegen des Ganges möglich ist.

Renn(sport)getriebe

Eine Sonderbauform der manuell betätigten Getriebe sind die Getriebe für Rennsportanwendungen, auch Rennsportgetriebe oder kurz Renngetriebe genannt. Bei diesen Getrieben wird auf Schaltmuffen verzichtet, die Gangräder werden direkt auf einer verzahnten Vorgelegewelle verschoben und sind somit nicht mehr ständig im Eingriff. Dies ermöglicht bei gleichen Baumaßen eine höhere Belastbarkeit (größeres max. übertragbares Drehmoment), da Wellen stärker dimensoniert werden können (interessant bei Ralleyfahrzugen bzw Fahrzeugen der Cup-Klasse), bzw. verringertes Gewicht (bei Touren- und Rennwagen). Allerdings sind solche Getriebe ohne Synchroneinrichtung nur mit Zwischengas zu schalten.

Automatisierte Betätigung

Halbautomatische Getriebe

Eine Sonderform der Schaltgetriebe sind halbautomatische Getriebe, bei denen man nicht kuppeln muss, aber selbst schaltet. Prinzipiell sind sie mechanische Getriebe mit einer automatisch betätigten Einscheibenkupplung, Magnetpulverkupplung oder Wandlerschaltkupplung (WSK). Beispiele sind der im Ford 17M, dem VW Käfer und Karmann Ghia, den DKW F 11/12 u. AU 1000 und Opel Rekord („Olymat“) verbaute Saxomat, ferner die bei Renault 4CV und Dauphine auf Wunsch lieferbare Ferlec-Kupplung, die WSK bei Mercedes 219/220 S/220 SE („Hydrak“), VW Käfer, Porsche 911, NSU Ro 80 (serienmäßig!) und Renault Frégate („Transfluide“) oder die in neuerer Zeit im Citroën CX erhältliche C-Matic.

Seit den frühen 1990er Jahren gibt es auch verlustfrei arbeitende Halbautomatikgetriebe mit automatischen Kupplungen, bei denen von Hand geschaltet und die herkömmliche Scheibenkupplung elektronisch-hydraulisch betätigt wird, z.B. bei Mercedes-Benz und Saab.


Automatisierte Schaltgetriebe

Automatisierte Schaltgetriebe bieten neben zusätzlichem Fahrkomfort auch noch die Möglichkeit, das Fahrzeug gegen Mißbrauch zu sichern, beispielsweise gegen die Folgen eines Knallstarts.

Einfache Schaltgetriebe

Ein automatisiertes Schaltgetriebe, von einigen Firmen auch automatisches Schaltgetriebe genannt, ist ein gewöhnliches Schaltgetriebe, bei dem die Steuerung der Kupplung und der Wechsel des Ganges nicht mehr durch den Fahrer, sondern durch Stellmotoren oder Hydraulik bewirkt wird. Während des Gangwechsels ist die Zugkraft unterbrochen und die Schaltzeit wird von der Zeit des Gangwechsels plus der Zeit für die Kupplungsbetätigung bestimmt.

Der Fahrer wählt lediglich den Gang aus, oder ob in den nächsthöheren oder nächstniedrigeren Gang geschaltet werden soll. Diese Mischform aus konventionellem und automatischem Getriebe bietet häufig auch die Möglichkeit, zwischen beiden Varianten zu wählen. So kann man den Wählhebel der Schaltung in einen vollautomatischen Modus legen, oder durch Antippen des Hebels nach vorne oder nach hinten den nächsthöheren oder -niederen Gang einlegen.

Bei Lkw kommen sogenannte EPS-Getriebe zum Einsatz, wo der Fahrer den entsprechenden Gang vorwählt und die elektronische Steuerung des Getriebes über elektro-pneumatische Schaltzylinder das Getriebe schaltet. Dabei wählt der Fahrer beispielsweise den „6. Gang/niedrig“ aus und betätigt das Kupplungspedal. Dadurch wird die Steuerelektronik aktiviert und prüft, ob der Schaltvorgang auch ausgeführt werden kann. Ist dies der Fall, so schaltet die Steuerelektronik über die pneumatischen Schaltzylinder dann in den entsprechenden Gang. Standardmäßig sind moderne Lkw mit einem 8-Gang-Getriebe ausgestattet. Basis von LKW Getrieben ist in der Regel ein 4-Gang Schaltgetriebe, das mit einer Vorschalt-Gruppe und einer Range-Gruppe erweitert werden kann, sodass 16 Gangstufen zur Verfügung stehen.

Ein Vorteil dieser Getriebeart ist die Vereinigung des geringeren Kraftstoffverbrauchs einer herkömmlichen Schaltung mit der Bequemlichkeit einer automatischen Schaltung, wobei oftmals zusätzlich noch die volle Freiheit der Gangwahl erhalten bleibt. Zudem ist es - wie beim vollautomatischen Getriebe - nahezu ausgeschlossen, dass der Motor „abgewürgt“ wird, da die Kupplung bei zu niedrigen Drehzahlen oder einer Vollbremsung automatisch geöffnet wird.

Automatische Schaltgetriebe gibt es unter anderem im VW Lupo 3L, im MCC Smart, im Peugeot SW, im Opel Corsa oder Astra als Easytronic oder in diversen Ford-Modellen als Durashift. Bei Mercedes-Benz heißt sie Sprintshift, bei Renault Quickshift, bei Fiat und Alfa Romeo Selespeed, bei BMW SMG und bei Honda i-Shift.


Doppelkupplungsgetriebe

Eine weitere Entwicklung des automatischen Schaltgetriebes ist das Doppelkupplungsgetriebe, das bereits in den 1980er Jahren von Porsche als PDK (Porsche Doppelkupplungsgetriebe) vorgestellt wurde. Im Serieneinsatz (Stand Ende 2006) ist es bei Volkswagen (DSG), bei BMW, Ford und Porsche ist der Einsatz von ZF und Getrag-Getrieben für 2007 geplant.

Das Doppelkupplungsgetriebe besteht aus zwei automatisierten Schaltgetrieben mit jeweils einer Kupplung. Die Wahl der Gänge ist nicht frei, es kann nur von einem geraden in einen ungeraden Gang geschaltet werden. Vor dem Schalten wird zunächst im lastfreien Zweig der gewählte Gang eingelegt. Dann wird die Kupplung des lastfreien Ganges geschlossen und die des anderen Ganges gleichzeitig geöffnet. Dadurch kann ohne Zugkraftunterbrechung geschaltet werden, die Zeit für den Gangwechsel ist nur von der Schaltgeschwindigkeit der Kupplungen abhängig.

Automatikgetriebe

Ein Automatikgetriebe unterscheidet sich im Aufbau von einem Schaltgetriebe dadurch, dass es aus einer unterschiedlichen Anzahl und Kombination von Planetengetrieben (siehe auch Simpsonsatz, Ravigneauxsatz, Wilsonsatz, Lepelletier ) zusammensetzt.

Die kraftschlüssige Verbindung der einzelnen Plantengetriebsstufen (Planetensätzen) mit den Ein- und Abgangswellen erfolgt mittels Lamellenkupplungen (früher auch mittels Bremsbändern). Ein Automatikgetriebe wechselt nach einer vom Konstrukteur vorgegebenen Logik die Gänge selbsttätig, der Fahrer muss nicht eingreifen. Die Steuerung des Getriebes erfolgte bis Ende der 80er Jahre hydraulisch und heutzutage elektronisch bzw. elektrohydraulisch (die eigentlichen Schaltelemente (kupplungen) werden (wohl auch in Zukunft) immer noch hydraulisch betätigt). Automatikgetriebe verwenden in der Regel einen Drehmomentwandler als Anfahrkupplung.

Ein Teil der vom Motor abgegebenen Leistung wird im Drehmomentwandler in Form von Reibungswärme auf Grund von Schlupf an das Öl abgegeben. Außerdem benötigt die Öldruckpumpe Energie für die Erzeugung des Hydraulikdrucks. Dadurch ist der Treibstoffverbrauch im Vergleich zu einem mit Schaltgetriebe ausgestatteten und ansonsten gleichen Fahrzeug meist höher. Moderne Automatikgetriebe bieten eine mechanische Wandlerüberbrückung schon ab dem ersten Gang, um diesen Mehrverbrauch an Kraftstoff zu reduzieren. Die Verbrauchsnachteile der Automatik zeigen sich in der Regel kaum noch bei den Normverbräuchen, da die Schaltpunkte auf die genormten Zyklen angepasst werden.

Automatikgetriebe unterscheiden sich von automatisierten Schaltgetrieben durch einen zugkraftunterbrechungsfreien Schaltvorgang. Dass der Kraftflusses -konstruktiv bedingt- nicht unterbrochen wird, führt auch zum bekannten "Kriechen" der Automatik im Stand, was beim Rangieren sehr vorteilhaft sein kann. Die Gangwechsel zwischen den bis zu 8 Übersetzungsstufen erfolgen relativ weich, da die Getriebesteuerung bei neueren Fahrzeugen über den CAN-Bus ein 'torque-down' Signal übermittelt. Das veranlasst die Motorsteuerung, das Antriebsmoment für die Dauer des Schaltvorgangs zu reduzieren. Dazu kommt, dass der Wandler nicht bei jeder Drehzahl überbrückt wird und so den Drehstoß beim Schaltvorgang dämpft.

Mit der elektronischen Regelung werden auch weitere Effekte erzielt: Bei niedrigen Gängen ist es inzwischen üblich, das Drehmoment des Motors zu begrenzen. Dadurch können die Kupplungen im Automatikgetriebe kleiner ausgelegt werden und der restliche Antriebstrang muss für ein geringeres Drehmoment ausgelegt werden (= leichter und billiger). Wenn gleichzeitig die Bremse und das Gaspedal getreten werden, verhindert die Steuerung, dass der Motor den Antriebstrang verspannt und überlastet und den Wandler überhitzt. Beim Kick-down wird zusammen mit dem ESP der Radschlupf kontrolliert und ein Durchdrehen eines Rades durch Bremseneingriff und bei Durchdrehen aller angetriebenen Räder durch Herunterregeln der Motorleistung begrenzt.

Ein Beispiel für ein Automatikgetriebe ohne Planetengetriebe ist das A-Klasse-Automatikgetriebe von Daimler-Chrysler. Es besitzt ein Dreiwellen-Getriebe, bei dem die Schaltmuffen durch Lamellenkupplungen ersetzt wurden.

Die Kick-down-Funktion ist schon bei frühen Automatik-Getrieben mit rein hydraulischer Regelung zu finden. Über das bloße Vollgas hinaus wird dabei mittels Betätigung des Kickdownschalters am Anschlag des Gaspedals ein Signal an die Steuerung des Automatikgetriebes gesandt. Die Automatik schaltet in den Gang, der die bestmögliche Beschleunigung bietet und bringt den Motor auf hohe Drehzahlen. Zweckmäßig ist die Anwendung des Kick-downs vor allem bei Überholvorgängen.

Beim Rückschalten wird bei teureren Automatikgetrieben das Prinzip der Mehrfach-Rückschaltung genutzt: Der Schaltvorgang findet ggf. im Wege der Sprungschaltung statt, so dass Gangstufen – meist aber nur eine – übersprungen werden. Ein in modernen Fahrzeugen wählbares Schaltprogramm wird durch das Kick-down-Signal meist überlagert.

Die Bedienung eines Automatikgetriebes variiert je nach Fahrzeugtyp. Eingebürgert haben sich die folgenden Bezeichnungen für die Stellungen des Getriebewählhebels:

  • P: Park/Parkstellung, zum Parken und Fixieren des Getriebes
  • R: Reverse/Rückwärtsgang, zum Rückwärtsfahren
  • N: Neutral/Leerlauf, kein Antrieb. Beim Abschleppen und in der Waschstraße
  • D: Drive/Dauerfahrstellung, normale Fahrstellung (Automatik)
  • 3: Der höchste Gang ist der 3. Gang. Bei geringen Gefällestrecken
  • 2: Der höchste Gang ist der 2. Gang. Bei mittleren Gefällestrecken
  • 1: Der höchste Gang ist der 1. Gang. Bei starken Gefällestrecken (auch L = Low)

Dazu bieten eine Reihe von Herstellen noch Wahlschalter für eine sportliche oder sparsame Schaltcharaktersitik an. Neuere Getriebe beobachten und lernen auch Gewohnheiten des Fahrers und passen ihre Schaltprogramme entsprechend an (selbstlernende Automatikgetriebe).

Immer mehr Automatikgetriebe bieten für das Schalten eine manuelle Vorwahl über die Tiptronic-Gasse an, d.h. der Fahrer kann sequenziell den nächsthöheren oder nächstniedrigeren Gang wählen.

In den 1980er Jahren gabe es Sicherheitsprobleme mit angeblichen Selbstläufern. Mehrheitlich amerikansiche Kunden behaupteten, ihre Fahrzeuge (vorwiegend Audi-Modelle) hätten sich beim Start trotz Tritt auf die Bremse unerwartet in Bewegung gesetzt. Eine abschließende Klärung wurde nicht erreicht, in der Folge haben sich jedoch einige Sicherheitsfunktionen eingebürgert:

  • Der Zündschlüssel kann nur in der Stellung „P“ abgezogen werden, das Einrasten der Lenkradsperre bei rollendem Fahrzeug wird so verhindert.
  • Der Motor nur in der Stellung „P“ und/oder „N“ gestartet werden. Ein Anrollen mit dem Start des Motors ist damit nicht möglich.
  • Um die Stellung „P“ zu verlassen, muss die Bremse betätigt werden. Bei einigen Herstellern gilt dies auch für die Stellung „N“ (nur bei Fahrzeugstillstand). Der Fahrer wird dadurch gezwungen, beim Start das richtige Pedal zu betätigen. So soll ein Verwechseln des Gaspedals mit der Bremse vermieden werden und das Problem der Selbstläufer ist seitdem gelöst.
  • Fahrzeuge mit Automatikgetriebe dürfen nach einem Ausfall nur kurze Strecken mit angehobener Achse abgeschleppt werden, wenn die angetriebene Achse rollt. Ohne laufenden Motor wird bei den meisten Getrieben die Ölpumpe nicht angetrieben, so dass keine ausreichende Schmierung sichergestellt ist. Eine Ausnahme davon bilden Automatikgetriebe mit einer zusätzlichen Sekundärölpumpe am Getriebeausgang, z.B. bei Mercedes.

Stufenlose Getriebe

Eine noch sehr selten verwendete Bauart mit hohem Wirtschaftlichkeitspotential stellt das Getriebe mit stufenlos variabler Übersetzung dar. Dieses Getriebe fand eine erste Massenanwendung in den 1960er Jahren in niederländischen DAF-Automobilen (Variomatic). Im Wesentlichen wird die Kraft im stufenlosen Getriebe per Keilriemen zwischen Keilscheiben mit variablem Abstand übertragen (siehe Continuously variable transmission, CVT). Dieses Prinzip (Van Doorne) wurde inzwischen mit Metallgliederketten für weitaus höhere Drehmomente weiterentwickelt.

Audi kam um 2000 mit der neuen Getriebebauart (Multitronic) erstmals für leistungsstarke PKW auf den Markt. Der Vorteil stufenloser Getriebe liegt darin, dass der Entwickler über weite Bereiche die Motordrehzahl optimal für den vorliegenden Lastfall wählen kann, dies macht sich in niedrigerem Kraftstoffverbrauch bemerkbar. Der Nachteil kann in der Kundenakzeptanz liegen. So mancher Fahrer reagiert befremdet auf ein Fahrzeug, das beim Beschleunigen von Null auf 100 km/h stets mit der gleichen Motordrehzahl fährt („Gummibandeffekt“). Um dies zu vermeiden, arbeitet die multitronic mit einprogrammierten Gangstufen.

Auch der Toyota Prius besitzt ein stufenloses Automatikgetriebe, welches über ein Planetengetriebe, welches den Verbrennungsmotor mit zwei Motorgeneratoren verbindet. Die Getriebeübersetzung wird rein elektronisch durch die variable Ansteuerung der Motorgeneratoren vorgenommen und ist sogar in der Lage, bei stehendem oder langsam laufenden Verbrennungsmotor das Fahrzeug rückwärts anzutreiben. Ein separater Rückwärtsgang ist somit überflüssig.

Automatikgetriebe in Deutschland

Im internationalen Vergleich liegt die prozentuale Zahl der mit Automatikschaltung ausgerüsteten Personenkraftfahrzeuge in Deutschland weit hinter Ländern wie den USA und Japan. Dies ist unter anderem auf die ausgeprägt sportliche Fahrcharakteristik im europäischen Raum und auf das mitunter negative Image der Automatik als „Auto für Rentner“ zurückzuführen. Außerdem bieten viele Autohersteller in Deutschland die Automatik nur als Extra gegen Aufpreis an, während sie anderswo als Serienausstattung im Preis inbegriffen ist.

Zusätzliche Getriebe in Nutzfahrzeugen

Vorschaltgetriebe

Bei diesem Getriebe handelt es sich um eine Erweiterung eines herkömmlichen Getriebes. Dabei wird auf der Eingangswelle eine zusätzliche Vorgelegestufe angebracht. Dies hat den Effekt, dass man jeden Gang in zwei Stufen durchfahren kann. Es gibt also für jeden Gang eine kleine und eine große Stufe. Der einzelne Gang wird also aufgeteilt, oder, wie man sagt, „gesplittet“. Dies bringt diesem Getriebe den Namen „Splitter“ und der Gesamtkonstruktion den Namen „Split-Getriebe“ ein. Der Begriff „Vorschaltgetriebe“ deutet darauf hin, dass dieses Getriebe vor dem Basisgetriebe installiert ist. Häufiger wird jedoch die Vorschalt-Gruppe direkt im Getriebe untergebracht. Split-Getriebe finden sich in schweren Lkw. Sie werden üblicherweise über einen Schalter am Ganghebel bedient. Wird nur der Splitter betätigt, oder wird von einem hohen in den nächst höheren niedrigen Gang geschaltet, so spricht man von „einen halben Gang hochschalten“. Wird jedoch von einem niedrigen in den nächstkleineren hohen Gang geschaltet, so schaltet man „einen halben Gang runter“.

Verteilergetriebe

Ein Verteilergetriebe ist ein nach dem Basis-Getriebe verbautes Getriebe. Es kann bei Fahrzeugen verwendet werden, bei denen mehrere Achsen angetrieben werden (Allradfahrzeug). Das Getriebe verteilt die Antriebsleistung auf mehrere (bei einem 4x4-Fahrzeug zwei) Achsen über einen Abtrieb je Achse. Je nach Typ können die einzelnen Achsen zu- und abgeschaltet werden. Zusätzlich können im Verteilergetriebe auch Untersetzungen integriert sein - dies findet man häufig bei Geländewagen (Low-Range). Die Funktion des Verteilergetriebes ist nicht zu verwechseln mit Antriebsachsen, die einen integrierten Durchtrieb haben, wie z. B. schwere Lkw mit 6x4-Antrieb.

Nachschaltgetriebe

Dieses Getriebe ist ein zwischen Basis-Getriebe und Kardanwelle verbautes zweistufiges Planetengetriebe. Hierdurch verdoppelt sich die Zahl der schaltbaren Gänge, oder auch, wie man englisch sagt, die „Range“. Daher heißen Konstruktionen, die ein solches Nachschaltgetriebe verwenden, auch „Range-Getriebe“.

Man schaltet zunächst die Gänge des Basis-Getriebes, und betätigt dann den „Range-Gruppen-Umschalter“. Dies erfolgt über einen Schalter am Ganghebel, oder über das sog. „Überschlagen“. Bei ersterem wird vor dem Schaltvorgang der Schalter in die obere (große) Gruppe geschaltet, und dann der Ganghebel wieder in die Gasse des 1. Ganges geführt. Dies ist jedoch dann der 5. Gang (bei einem 4-Gang-Basisgetriebe) oder der 4. Gang (bei einem 3-Gang-Basisgetriebe). Beim „Überschlagen“ hat der/die Fahrer(in) eine geteilte 8-Gang-Kulisse vor sich, die zwischen den Gassen des 3. und 4. Ganges und den des 5. und 6. Ganges unterbrochen ist. Hier führt man den Ganghebel nach durchfahren des 4. Ganges in Neutral und schlägt mit dem Handballen den Hebel nach rechts. Hierdurch wird die Range-Gruppe gewechselt und der Hebel federt in Neutral nun nicht mehr nach rechts, sondern nach links. Er befindet sich aus Fahrersicht nun vor der Gasse des 5. oder 6. Ganges. Tatsächlich liegt der Hebel vor dem 1. oder 2. Gang des Basisgetriebes, doch durch den Gruppenwechsel wird daraus nun der 5. bzw. der 6. Gang. Man spricht hier auch von einer „Doppel-H-Schaltung“. Solche Getriebe finden sich in schweren Lkw.

Oftmals werden Vor- und Nachschaltgetriebe kombiniert, wodurch in schweren Lkw bis zu 16 Fahrstufen zur Verfügung stehen.

Hydraulische Getriebe

Motoren mit sehr hoher Drehmomentabgabe, die aufgrund des oben angesprochenen schmalen sinnvoll nutzbaren Drehzahlbands ein Getriebe benötigen, sind z. B. in Diesellokomotiven zu finden. Da ausreichend dimensionierte mechanische Getriebe unverhältnismäßig große Bauformen aufweisen müssten, werden im Bahnbetrieb häufig Strömungsgetriebe bzw die „hydraulische Kraftübertragung“ benutzt. Die häufiger verwendete Alternative ist jedoch die elektrische Kraftübertragung, bei der ein Generator angetrieben wird, der Strom für elektrische Fahrmotoren liefert. Ein Beispiel für dieselhydraulisch angetriebene Lokomotiven ist die deutsche DB Baureihe 218.

Automatisierte Range-Splitter-Gruppen-Getriebe

Moderne Lkw sind z.T. mit automatisierten Getrieben nach der obigen Definition ausgerüstet. Der Actros von Daimler-Chrysler bietet mit den verschiedenen Telligent-Optionen Getriebe-Systeme an, bei denen per Vorwahl der nächst-günstigere oder auch manuell gewählte Gang gewählt werden kann, der dann von der Elektronik zunächst auf Plausibilität geprüft wird, und dann beim Tritt auf das Kupplungspedal ggf. eingelegt wird. Voll-automatische Systeme, wie sie zuerst beim Iveco-Stralis und beim M.A.N-TGA eingesetzt wurden, verzichten sogar auf das Kupplungs-Pedal. Hier wird die Motor-Drehzahl der des Trieb-Stranges über elektronische Befehle an die Einspritzpumpe oder die Motorbremse angepasst, wodurch sich eine Synchronisierung des Getriebes erübrigt. Hybride Systeme, wie das Opticruise aus dem Hause Scania, benötigen den Kupplungs-Fuß des Fahrers nur noch zum Anfahren oder Anhalten des Fahrzeuges.

Getriebe für andere Funktionen in Kraftfahrzeugen

Auch an anderen Stellen außerhalb des Antriebsstrangs finden sich Getriebe: die Scheibenwischer werden von einem Elektromotor über Getriebe bewegt. Gleiches gilt auch bei elektrischen Fensterhebern. Auch die Sitzverstellung mittels Drehrädern zur Lehnenneigungseinstellung geschieht über Getriebe.

Nicht ignoriert werden soll auch der erweiterte Begriff des Maschinenbaus zu Getrieben: die Vorrichtungen für jegliche kinematisch gekoppelte Wandlung oder Umsetzung von Bewegungen werden „Getriebe“ in einem allgemeinen Sinn genannt. Das normalerweise als Getriebe bekannte Rädergetriebe ist lediglich eine Unter- oder Sonderform des allgemeinen Getriebes.

Somit sind beispielsweise auch Öffnungsmechanismen von Türen und Hauben oder die Übertragung einer Pedalbewegung auf ein Fahrzeugaggregat im maschinenbaulich-kinematischen Sinn ein Fahrzeuggetriebe: die Schwenkbewegung des Pedals wird über eine Druckstange z. B. in eine lineare Bewegung oder eine Drehbewegung umgesetzt. Der flüssigkeitsgebundene Weg der Kraftübertragung zwischen Bremspedal und Radbremszylindern stellt ferner ein hydraulisches Getriebe dar.

Siehe auch

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