Alte Technologie – neue Anwendungen: Das Wandlergetriebe ist nach wie vor „in“ und hat große Bedeutung im Automobilbau. Etwa bei Hybridmotoren kommt es häufiger zum Einsatz. Aber wie funktioniert die Technik und was für Vor- bzw. Nachteile gibt es?
1. Wie funktioniert das Wandlergetriebe?
„Klassische“ Automatikgetriebe basieren zumeist auf der Wandlertechnologie – sie ist also so etwas wie der hergebrachte Standard in diesem Bereich. Seinen Namen verdankt es dem Drehmomentwandler. Das ist eine Konstruktion aus Leitrad, Turbinenrad und Pumpenrad, die sich in einem mit Öl gefüllten Gehäuse befinden und dabei quasi als eine Art intelligente Kupplung fungieren – also als Verbindung zwischen Antrieb und dem eigentlichen Getriebe.
In seinem Inneren vollzieht sich ein hydrodynamischer Prozess: Das Pumpenrad ist mit dem Motor verbunden und dreht sich mit entsprechender Drehzahl. Dabei wird das Öl im Gehäuse bewegt und somit eine Strömungsenergie erzeugt, die sich wiederum auf das gegenüberliegende Turbinenrad überträgt. Man könnte auch sagen: Der Öldruck sorgt für die Kraftübertragung auf das Turbinenrad. Wenn es sich dreht, bewegt sich nun auch das nachfolgende Getriebe – und somit das Auto.
Im Übrigen gibt es im Inneren des Drehmomentwandlers noch ein Leitrad, das sich allerdings nicht dreht und unter anderem die Aufgabe hat, das Drehmoment an den Schaufeln des Turbinenrads zu erhöhen – durch eine Umlenkung des Ölstroms. Zudem leitet es den Ölstrom wieder zurück an die Schaufeln des Pumpenrads.
Explosionszeichnung eines Drehmomentwandlers: Der Öldruck sorgt für die Kraftübertragung.
2. Was für einen Zweck hat die Technologie?
Insgesamt ist der Drehmomentwandler (wie der Name schon andeutet) verantwortlich dafür, das Drehmoment bei eher niedrigen Motordrehzahlen massiv zu erhöhen, was wiederum das Anfahren des Autos erleichtert. Außerdem lässt sich mit seiner Hilfe die Zugkraft unterbrechen, wenn man zum Beispiel anhalten will oder das Fahrzeug bremst.
Einzelteile des Drehmomentwandlers.
Übrigens ist das nachfolgende Getriebe dann ein sogenanntes Planetengetriebe, das in seinem Grundaufbau aus Hohlrad, Planetenrädern und einem Sonnenrad besteht. Bei Wandlergetrieben gibt es allerdings mehrere dieser Konstruktionen hintereinander, die für unterschiedliche Übersetzungen geschickt miteinander gekoppelt werden.
3. Wer hat’s erfunden?
Ein sogenanntes „Flüssigkeitsgetriebe“ (so könnte man den Drehmomentwandler auch nennen) hat der deutsche Ingenieur Hermann Föttinger erstmals 1905 in einer Patentanmeldung detailliert beschrieben. Er spricht hier bereits von Turbinenrädern zur „Arbeitsübertragung zwischen benachbarten Wellen“. Diese Formulierung passt bis heute.
Erst im Jahr 1948 wurde die „Föttinger-Kupplung“ (wie sie oft genannt wird) in einem Serienfahrzeug verwendet – und zwar von General Motors. Im Laufe der Jahre erobern Wandlergetriebe immer stärker den Markt, was der Erfindung spätestens ab den 1960er-Jahren einen erheblichen Auftrieb verschafft. Diverse Verfeinerungen sorgen in den nachfolgenden Jahrzehnten für eine optimierte Funktion.
4. Welche Vor- und Nachteile hat das Wandlergetriebe?
Den vielleicht größten Vorteil merkt jeder Fahrer direkt: Die automatisch ausgeführten Schaltgänge sind nicht wirklich spürbar. Es gibt lediglich eine leichte Unterbrechung der Zugkraft. Eine Besonderheit ist das fast schon sprichwörtliche „Automatikkriechen“: Das Auto rollt beim Lösen der Bremse immer direkt los, weil auch während des Leerlaufs ein wenig Drehmoment vom Motor auf das Getriebe übertragen wird. Darüber hinaus gilt, dass die beschriebene Kraftübertragung per Öl alle betroffenen Bauteile schont und der Verschleiß gering ist. Im Übrigen dämpft der Wandler auftretende Schwingungen im Antriebsstrang. Ein typischer Nachteil ist das Problem beim Abschleppen oder Anschieben – bei vielen Modellen funktioniert das an der rollenden Achse nicht.
5. Was bringt die Zukunft?
Aktuell kommt die Wandlerautomatik verstärkt bei Plug-in-Hybridmotoren zum Einsatz, wobei die Antriebsenergie von Verbrennungs- und Elektromotor effektiv zusammengeführt werden. Insgesamt benötigt man dabei übrigens zunehmend weniger Gänge, denn der E-Motor übernimmt den Antrieb des Autos in bestimmten Fahrsituationen (etwa beim Anfahren). Folglich ist der Verbrennungsmotor seltener im Einsatz und die Zahl der benötigten Gänge nimmt ab.
Die zentralen Komponenten eines Planetengetriebes lassen sich mit EMAG Maschinen bearbeiten.
