Zunächst besteht ein Automatikgetriebe aus zwei wesentlichen Bauelementen: zum einem dem hydrodynamischen Wandler und zum anderem dem eigentlichen Getriebe. Die Funktionen sind kurz erläutert die folgenden:
1. Der Wandler:
Der hydrodynamische Wandler ersetzt die schaltbare Scheibenkupplung bei einem handgeschalteten Fahrzeug mit den selben Funktionen. Er ermöglicht einen Kraftfluß vom antreibenden Motor über das Getriebe zu den angetriebenen Räder und gleicht Drehzahlunterschiede z.B. beim Anfahren aus dem Stand automatisch aus. Den Wandler mußt Du Dir etwa in der Form eines roten Blutkörperchens vorstellen, also einen Torus, der außen dicker ist, innen aber nicht hohl ist. Im Wandler verbergen sich im wesentlichen drei Funktionselemente: zum einen das Pumpenrad, zum anderen das Turbinenrad und zum dritten einen Freilauf (ähnlich wie bei einem Fahrrad). Das Pumpenrad versetzt nun mit Hilfe der Beschaufelung das sich im Wandler befindliche Öl in Bewegung. Die kinetische Energie des Öles wird vom Turbinenrad aufgenommen und in eine Drehbewegung umgesetzt, die an das Getriebe weitergegeben wird. Dabei stützt sich das Turbinenrad am Freilauf ab, der nur in eine Richtung beweglich ist.
2.Das Getriebe:
Das Getriebe ist als Planetengetriebe ausgeführt. Im einfachsten Fall handelt es sich um einen Planetensatz bestehend aus Sonnenrad (in der Mitte), den Planetenräder (je nach Lastverteilung und Baugröße meistens drei bis fünf Planetenräder, die auf einem gemeinsamen Steg gelagert sind) sowie dem Hohlrad. Je nachdem, welches der drei Elemente von den Bremsbändern festgehalten wird, ergibt sich eine andere Übersetzung. Dabei ist es wichtig zu wissen, das Planetengetriebe grundsätzlich unter Last geschaltet werden können, da immer alle kraftübertragenden Teile im Zahneingriff sind. Moderne Automatikgetriebe verfügen über fünf, sechs oder sogar sieben Gänge (sprich unterschiedliche Übersetzungen), um eine bessere Anpassung der Kraftübertragung an den Drehmoment-Drehzahl-Verlauf des Motors zu ermöglichen (Ideal ist hier ein stufenloses Getriebe z.B. CVT-Getriebe wies es Audi anbietet. Nachteil ist jedoch der schlechtere Wirkungsgrad.). Dies bedeutet einen wesentlich komplizierteren Aufbau hinsichtlich der Konstruktion der Planetengetriebe, was aber jetzt hier zu weit führen würde (Zur Erklärung: Man kann grundsätzlich aus zwei Planetensätzen hintereinander durch Kombination ein sogenanntes Kombiniertes Planetengetriebe generieren, welches dann die gleichen Übersetzungen ermöglicht, aber wesentlich weniger Bauraum benötigt. Führt aber hier zu weit).
Nachdem ich jetzt die Funktionen erklärt habe, kommt jetzt ein Beispiel: Ein Fahrzeug mit Automatikgetriebe steht an der Ampel. Der Motor dreht im Leerlauf, die Bremse ist getreten. Hier kommt schon der erste Unterschied: löst Du bei einem Automatik-Fahrzeug nur die Bremse bei eingelegter D-Fahrtstufe (D wie Drive), wird das Fahrzeug langsam Kriechen. Dabei passiert folgendes: der Motor treibt das Pumpenrad des Wandlers an. Das Öl wird in Bewegung versetzt, seine kinetische Energie wird aber aufgrund der getretenen Bremse nicht an die Antriebsräder weitergegeben. Löst Du jetzt die Bremse, kann das Pumpenrad die kinetische Energie in eine Drehbewegung umwandlen (daher auch Wandler) und das Getriebe antreiben. Das Getriebe übersetzt die Drehzahl gemäß des eingelegten Fahrprogramms (z.B. Anfahren im zweiten Gang) und die Antriebsräder beginnen, sich zu drehen. Durch das Funktionsprinzip des Wandlers bedingt hast Du einen gewissen Schlupf: d.h. es besteht keine staare Verbindung zwischen Antrieb und Abtrieb, sondern das Turbinenrad eilt dem Pumpenrad, gerade bei starken Drehazhländerungen, immer etwas nach. Außerdem hast Du durch die Reibung der Ölströmung eine Erwärmung, was zu einem verminderten Wirkungsgrad führt. Wenn Du jetzt von der Ampel weg beschleunigst und die Drehzahl des Motors weiter erhöhst, wird das Öl im Wandler stärker beschleunigt und erhält so eine größere kinetische Energie. Das Turbinenrad wird nun diese kinetische Energie in eine höhere Drehzahl des Getriebeantriebs umsetzen. Ist je nach Gaspedalstellung (über die Regelung eines Automatikgetriebes will ich jetzt hier mal schweigen, daß ist kompliziert) eine bestimmte Drehzahl erreicht, schaltet das Getriebe unter Last. Ein Bremsband gibt ein Element des Planetensatzes (wir bleiben beim Dreigang-Getriebe) frei, während ein korrespondierendes anderes Bremsband ein anderes Element festsetzt. Ist das Getriebe einen Gang höher, fällt die Motordrehzahl wieder und das Spiel geht von vorne los (Wie gesagt, Steuerung und Regelung eines Automatikgetriebes ind nicht ohne. Mit dem Gaspedal gibst Du hier eigentlich nur den Grad der gewünschten Beschleunigung vor, das Getriebe erledigt den Rest). Weil dies parallel und recht schnell vonstattengeht, hat man keine Zugkraftunterbrechung wie bei einem konventionellen Schaltgetriebe. Allerdings liegt wie gesagt ein gewisser Schlupf und ein schlechter Wirkungsgrad vor. Deshalb ist man dazu übergegangen, den Wandler in mittlerweile allen Gängen nach dem Anfahren (bis dahin großer, aber abnehmender Drehzahlunterschied zwischen Motor und Getriebeantrieb, daher Wandlereinsatz) durch eine automatisch schaltende Kupplung zu überbrücken. Der Wandler läuft dann als ganzes leer mit und dient mit seinem Gehäuse nur noch als Verbindungselement zwischen Motor und Getriebe.
Die Mär, Automatikgetriebe wären nur etwas für alte Opis und Omis, die eh den Fuß nicht mehr auf die Kupllung gehoben kriegen, stimmt so wirklich nicht mehr. Automatikgetriebe sind aufgrund der Fähigkeit, auch unter Last zu schalten und der vom Prinzip her besseren Kraftübertragung durch Planetensätze (höherer Wirkungsgrad, geringerer Bauraum, höhere Übersetzungen) den konventionellen Schaltgetrieben, die ja zwei Getriebewellen mit verschieblichen, verschieden großen Zahnrädern haben, eigentlich überlegen. Einziges Manko war eben der hydrodynamische Wandler, der aber seit der Einführung der Wandlerüberbrückung eigentlich keinen Nachteil mehr darstellt. Leider sind Automatikgetriebe aber auch konstruktiv aufwendiger und schwerer, was zu den meist happigen Aufpreisen führt. Meines Wissens gibt es auch nur (noch) wenige Hersteller, die wirklich gute Automaten bauen (ZF, Mercedes, Getrag).
Ich glaube, daß es in Zukunft immer mehr Fahrzeuge mit Automatikgetrieben bzw. mit automatisierten Schaltgetrieben geben wird, da es soqohl vom Komfort als auch vom sportlichen Aspekt her einfach die bessere, aber auch teurere Lösung ist. Bestes Beispiel: VW mit seinem Doppelkupplungsgetriebe (DSG).
Ich hoffe, ich konnte Dir die Technik eines Automatikgetriebes einigermaßen verdeutlichen. Wenn Du noch Fragen hast, komme gerne auf mich zu.
Bis denn dann,
Felix
