Die Getriebearten – welche Unterschiede gibt es?

Das Getriebe ist neben dem Motor der wichtigste Teil des Antriebsaggregats eines Fahrzeugs, da es das Drehmoment des Motors an die Räder überträgt und somit erst die Fortbewegung des Fahrzeugs ermöglicht. Außerdem ist es aufgrund unterschiedlicher Übersetzungen in der Lage, die Drehzahl des Motors entsprechend der Fahrsituationen anzupassen. 

Funktion des Getriebes

Das Getriebe wird als Kennungswandler klassifiziert, da es Drehmoment und Drehzahl “wandelt”. Generell haben alle Getriebearten die gleiche Funktion im Fahrzeug: Weil Motoren nur in einem schmalen Drehzahlbereich tätig sind, müssen die Getriebe diesen auf die Raddrehzahlen übersetzen, die für den gängigen Betrieb benötigt werden. Normalerweise untersetzen (ins Langsame übersetzen) Getriebe im Fahrzeug in den niederen Gängen für das langsamere Fahren und übersetzen (ins Schnelle übersetzen) in den hohen Gängen für das schnellere Fahren. In diesem Fall dreht sich die Kardanwelle schneller als die Kurbelwelle. Die Spreizung eines Getriebes gibt an, welches Verhältnis zwischen größter und kleinster Übersetzung besteht: Wenn beispielsweise ein Getriebe im ersten Gang eine Übersetzung von 1 : 5 ins Langsame und 1 : 0,7 im höchsten Gang hat, spricht man von einer Spreizung von 7,14 (5 : 0,7).

Schaltgetriebe

Folgende Komponenten des Schaltgetriebes sind für die Drehmomentübertragung auf die Räder unabdinglich:

• Synchronisiertes Zahnradstufengetriebe
• Trenn- und Anfahrkupplung
• Getriebebetätigung

Das Stirnradgetriebe stellt die häufigste Ausführung des manuellen Schaltgetriebes dar. Beim Wechseln des Ganges verändert sich das Zusammenspiel der Zahnräder im Getriebeinneren, wodurch die unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse erzeugt werden. Die Motorkraft wird also über das Getriebe so verändert, dass sie sich der Fahrsituation anpasst. Anschließend gibt das Getriebe diese Kraft an die Antriebswellen weiter, die die Räder in Bewegung setzen. Im Handschaltgetriebe spielt die Kupplung eine wichtige Rolle, da sie bei der Betätigung die Verbindung zwischen Motor und Getriebe überbrückt, sodass ein neuer Gang eingelegt werden kann.

Ist das Getriebe im Leerlauf, sind die Gangräder nicht mit der Antriebswelle verbunden, ergo der Kraftschluss ist unterbrochen. Zwar sind die Zahnräder von Vorgelegewelle und Antriebswelle im Eingriff, übertragen jedoch keine Kraft. Generell kann also von jedem Gang in einen beliebigen anderen geschaltet werden, auch wenn es nicht empfohlen ist.

Schaltgetriebe unterscheiden sich bezüglich ihrer Eigenschaften beim An- und Abtrieb: Sollten An- und Abtriebswelle beispielsweise koaxial (fluchtend) sein, so bedeutet dies, dass das Getriebe eine Vorgelegewelle hat. Das wird meist bei längs eingebauten Frontmotoren mit Heckantrieb eingesetzt. Dem gegenüber steht die Bauform mit parallel versetzter An- und Abtriebswelle. Diese Art wird überwiegend bei Fahrzeugen mit Heckantrieb genutzt, die entweder einen längs- bzw. quer eingebauten Front- oder Heckmotor haben. 

Automatikgetriebe

Generell ist ein Automatikgetriebe aufgrund seiner technischen Komplexität deutlich präziser als es ein Handschaltgetriebe sein kann, da es aufgrund objektiver Daten den idealen Zeitpunkt zum Schalten ermitteln kann. Das bedeutet nicht nur, dass Vorteile bei Fahrleistung und Verbrauch entstehen, sondern auch, dass das Getriebe vor Fehlgebrauch geschützt ist. Es gibt vier unterschiedliche Arten von Automatikgetrieben: das stufenlose Getriebe, das automatisierte Schaltgetriebe, das Wandler-Automatikgetriebe und das Doppelkupplungsgetriebe. Im Allgemeinen muss mit einem Aufpreis für den gesteigerten Schaltkomfort gerechnet werden. 

Automatisiertes Schaltgetriebe

Diese Getriebeart wird nur noch sehr selten genutzt. Im Inneren übernehmen sogenannte Aktuatoren die Betätigung der Kupplung sowie des Getriebes. Zwar sind diese Getriebe leicht und vergleichsweise günstig, allerdings sind die Schaltvorgänge relativ langsam, was außerdem eine kurze Zugkraftunterbrechung nach sich zieht. Das führte wiederum dazu, dass sich diese Art des Getriebes nicht durchsetzen konnte.

Doppelkupplungsgetriebe

Das Doppelkupplungsgetriebe (DKG) wurde 2003 von VW eingeführt. Hier haben die unterschiedlichen Hersteller dem Getriebe verschiedene Namen gegeben. VW nennt sie Direktschaltgetriebe (DSG), Audi hat sein DKG S-tronic getauft, Ford Power Shift und Mercedes DCT, was für Double Clutch Transmission steht. Die zugrundeliegende Idee ist dieselbe: Mithilfe von zwei Teilgetrieben, die in einem gemeinsamen Gehäuse liegen, wird ein zügiger vollautomatischer Gangwechsel ohne Zugkraftunterbrechung ermöglicht. Das ist realisierbar, weil sich eine Kupplung öffnet, während sich die andere schließt. So ist der nächste Gang immer schon eingelegt, aber die Kupplung noch offen.

Es wird zwischen zwei Arten von DKGs unterschieden: jene mit Einscheibentrockenkupplungen und solche mit zwei nasslaufenden Lamellenkupplungen. Erstere werden normalerweise nur bei Motoren mit einem Drehmoment von bis zu 250 Nm eingesetzt, da die Verlustwärme mit höheren Leistungen schwieriger abzuführen ist. Dieses Problem hat man mit einer nasslaufenden Kupplung nicht. Hier wird die Hitze, die beim Anfahren und Schalten generiert und abgeführt wird, mit einem Kühlölstrom im Rahmen gehalten. Dieser dient nicht nur als Kühlung, sondern ebenfalls als Schmierung des Radsatzes. Im Gegensatz zur Einscheibentrockenkupplung kommt es hierbei allerdings aufgrund des Öls und der zusätzlich benötigten Ölpumpe zu einem leichten Wirkungsgradverlust.

Vor- und Nachteile des DKG

Stufenlose Automatik (CVT)

CVT ist ein Akronym für Continuously Variable Transmission. Im CVT wird die Motorkraft von einer Laschenkette auf zwei sogenannte Variatoren (Reibscheibenpaare) übertragen. Diese kegelförmigen Scheiben werden elektrohydraulisch axial verstellt, was eine stufenlose Übersetzung möglich macht, ähnlich der Schaltung bei einem Fahrrad.

In der Ausgangsstellung liegt der Riemen ganz unten zwischen den Kegelscheiben. Eine Scheibe kann jedoch durch Öldruck fest an die andere gepresst werden, was zur Folge hat, dass der Riemen nach außen gedrückt wird. Dadurch ändert sich der Umlaufradius, was letztlich das Übersetzungsverhältnis anpasst. Der Öldruck der Variatoren wird über die Getriebesteuerung reguliert, unter Rücksichtnahme der Fahrpedal- und Wählhebelstellung, des Fahrprogramms und der Geschwindigkeit. Das Getriebe sollte nicht überbelastet werden, da es vergleichsweise anfällig für Schäden ist, d. h. dass der Schalthebel während der Fahrt keineswegs auf P oder R gestellt werden sollte. Die meisten CVTs, die in Kleinwagen verbaut werden, haben das unangenehme Problem, dass beim Gasgeben die Drehzahl die eigentliche Geschwindigkeit überholt, was zu einem heulenden Motor führt, als ob die Kupplung ständig schleifen würde. Das wird als Gummiband-Effekt bezeichnet.

Gegen diesen schlechten Ruf wehren sich Audi mit dem Multitronic und Subaru mit der Lineartronic. Beide Getriebe sind in der Lage, mithilfe von elektronischer Steuerung und der möglichen Simulierung von Gangstufen, den Gummiband-Effekt zu umgehen.

CVT wird häufig in Motorrollern und in manchen Motorrädern verbaut. 

Vor- und Nachteile des CVT

Wandlerautomatik

Bei der Wandlerautomatik verbindet der hydrodynamische Drehmomentwandler, eine Flüssigkeitskupplung, den Motor mit einem Getriebe aus Planetenradsätzen. Dieser Drehmomentwandler, der dem Getriebe seinen Namen gibt, besteht aus Leitrad, Turbinenrad und Pumpenrad, die gemeinsam in einem Gehäuse sitzen. Der Drehmomentwandler verbindet die Kurbelwelle mit weiteren Teilen des Automatikgetriebes. Ursprünglich wurde er von dem deutschen Ingenieur Hermann Föttinger speziell für Schiffsantriebe entwickelt, weshalb der Drehmomentwandler auch Föttinger-Wandler genannt wird. Später wurde er dann in Kraftfahrzeugen sowie Lokomotiven eingesetzt. 

Im Leerlauf wird bei der Wandlerautomatik gerade genug Kraft übertragen, sodass das Fahrzeug sehr langsam in Bewegung gesetzt wird. Anfangs dreht der Motor beim Gasgeben schneller als das Getriebe, sodass durch das Getriebeöl die Pumpenradschaufeln in Bewegung gesetzt werden. Das Turbinenrad wird durch die Strömungsenergie des Öls erfasst. Aufgrund des drehunfähigen Leitrads kommt es zu einem Rückstau an dessen Schaufeln, der das Drehmoment an den Turbinenradschaufeln erhöht. Deshalb wird das Drehmoment des Motors mindestens verdoppelt. So werden keine Anfahrelemente mechanisch belastet, was einen erheblichen Vorteil mit sich bringt, da es kaum Verschleiß für das Getriebe bedeutet. Die Wandlerüberbrückungskupplung, die eine mechanische Verbindung zwischen Turbinen- und Pumpenrad ist, um den Schlupf des Wandlers auszugleichen, sorgt für höhere Effizienz. In Verbindung mit der in der Regel erhöhten Anzahl an Gängen, die eine Wandlerautomatik mit sich bringt, lässt sich der Spritverbrauch begrenzen.

Vor- und Nachteile der Wandlerautomatik

Getriebeöl und seine Aufgabe

Nach und nach arbeiten Getriebe schwerfälliger. Da sie aufgrund der hohen Belastungen ein reibungsloses Zusammenspiel aller Komponenten voraussetzen, müssen Nockenwellen, Muffen, Zahnräder oder Wandler entsprechend funktionieren, um das Fahrzeug anzutreiben. Getriebeöl, möglichst hochwertig, spielt dabei eine entscheidende Rolle, da es dafür sorgt, dass unerwünschte Reibungen zwischen den verschiedenen Komponenten gemieden werden. So wird frühzeitiger Verschleiß der Einzelteile vermieden. Im Laufe der Zeit altert das Öl jedoch und büßt an Viskosität ein. Das Öl verliert außerdem durch sich absetzende Schmutzpartikel und Abrieb vom Getriebe nach und nach seine Qualität.

Deshalb ist besonders bei Automatikgetrieben der regelmäßige Wechsel des Getriebeöls einzuhalten. In den dem Fahrzeug beiliegenden Kfz-Unterlagen findet sich meist auch der vom Hersteller vorgeschlagene Intervall für den Getriebeölwechsel. Dabei reicht in einem Automatikgetriebe kein gewöhnlicher Ölwechsel, da in diesem Fall bis zu 50 % des Altöls im Getriebe bleibt. Um sicherzugehen, dass dieses bis zu 100 % aus dem Getriebe gespült wird, empfiehlt sich eine Getriebespülung. Ein Getriebeölwechsel kann bestehende Probleme im Getriebe deshalb sowohl beseitigen als auch vorbeugen.

Welche Anzeichen für ein defektes Getriebe gibt es?

Ein Getriebeschaden lässt sich in der Regel relativ einfach erkennen. Sollten folgende Anzeichen bemerkt werden, ist es essenziell, einen Kfz-Profi zu konsultieren:

• Probleme beim Schalten
• Wenig oder kein Vortrieb mehr vorhanden
• Ruckelndes Fahrzeug
• Ungewöhnliche Geräusche (Klackern) aus dem Motorraum
• Das Hydrauliköl ist verbrannt und stinkt

Diese Symptome können eine Vielzahl von Gründen haben. Manchmal hilft hier schon ein Getriebeölwechsel.

Die häufigsten Auslöser für ein Problem am Getriebe sind folgende:

• Schlechtes oder zu wenig Getriebeöl
• Thermische Überlastung
• Verschleiß von einzelnen Komponenten des Getriebes (Losrad, Schaltmuffe, Getriebelager, Synchronkörper etc.)
• Gehäuse oder Radialwellendichtringe sind undicht
• Getriebegehäuse beschädigt

Manuell oder Automatik? 

Die deutschen Autofahrer bevorzugen immer noch überwiegend die manuelle Schaltung – so fahren nur etwa ein Drittel der Fahrzeuge in Deutschland mit automatischem Getriebe. Automatikgetriebe sind im Ausland bislang noch deutlich beliebter. So sind es in Japan und den USA etwa 9 von 10 Fahrzeugen, die mit einem Automatikgetriebe ausgestattet sind.

Eine beträchtliche Anzahl an Autofahrern glaubt immer noch, dass ein Automatikgetriebe das Auto schwerfälliger bzw. Langsamer macht, viel Sprit frisst und bei einem Schaden ungemeine Summen für eine Reparatur in Anspruch nimmt. Jedoch ist das eine Fehleinschätzung: Generell gilt, dass Automatikgetriebe aufgrund ihrer technisch optimierten Schaltung weniger Sprit verbrauchen als ihre manuellen Gegenstücke. Zwar sind die Reparaturen eines Automatikgetriebes tatsächlich teurer, jedoch sind sie auch nicht so anfällig für menschliches Fehlverhalten, was wiederum zu einem geringeren Verschleiß führt. Bei einem perfekt optimierten Automatikgetriebe lassen sich bis zu 20 % des Kraftstoffes einsparen. 

Generell geht der Trend in der Automobilindustrie gen Automatikgetriebe, besonders aufgrund der strengen Abgasverordnung. Komfort und Effizienz wird auch in Zukunft das Augenmerk der Autobauer auf sich ziehen.