Lernfeld 13 · Prüfung Teil 2

Schalt- und Automatikgetriebe

Schalt-, Doppelkupplungs-, Wandler- und stufenlose Getriebe im Pkw: Übersetzung, Synchronisierung, Planetenradsatz, Getriebeöl und typische Schäden.

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Darum geht es

Ein Verbrennungsmotor liefert sein nutzbares Drehmoment nur in einem begrenzten Drehzahlbereich. Das Getriebe passt Drehzahl und Moment an die Fahrsituation an: Im 1. Gang wird stark untersetzt, damit viel Moment an den Rädern ankommt, im höchsten Gang wenig, damit der Motor bei hoher Geschwindigkeit sparsam dreht. Die Übersetzung ist das Verhältnis von Antriebs- zu Abtriebsdrehzahl; hintereinanderliegende Stufen wie Gang und Achsgetriebe werden multipliziert. Das Moment steigt im gleichen Verhältnis, vermindert um die Verluste.

Im Handschaltgetriebe laufen die Zahnräder ständig im Eingriff, die Losräder drehen frei auf der Welle. Beim Schalten verbindet eine Schiebemuffe ein Losrad formschlüssig mit der Welle; vorher gleicht der Synchronring als kleine Konuskupplung die Drehzahlen an. Kratzt es nur in einem Gang, ist meist dessen Synchronisierung verschlissen. Doppelkupplungsgetriebe bestehen aus zwei Teilgetrieben mit je einer Kupplung, der nächste Gang ist vorgewählt, und die Kupplungen wechseln ohne Zugkraftunterbrechung.

Der klassische Automat arbeitet mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler und Planetenradsätzen. Lamellenkupplungen und -bremsen halten oder verbinden Sonnenrad, Planetenträger und Hohlrad und erzeugen so die Gänge; eine Überbrückungskupplung schaltet den Wandlerschlupf ab. Automatik- und Doppelkupplungsgetriebe sind empfindlich gegen falsches Öl und falschen Ölstand: Es zählt allein die Herstellerfreigabe, geprüft wird bei vorgeschriebener Öltemperatur. Bei Schaltproblemen werden zuerst Ölstand, Fehlerspeicher und Adaptionswerte geprüft, bevor das Getriebe geöffnet wird.

Das solltest du dir merken

Hintereinanderliegende Übersetzungen werden multipliziert.
Übersetzung ins Langsame vergrößert das Drehmoment im gleichen Verhältnis, abzüglich der Verluste.
Der Synchronring gleicht die Drehzahlen an, die Schiebemuffe verbindet formschlüssig.
Im Planetenradsatz entsteht ein Gang, wenn ein Glied festgehalten wird; zwei verbundene Glieder ergeben die Übersetzung 1.
Automatikgetriebeöl nur nach Herstellerfreigabe, Ölstand bei vorgeschriebener Temperatur prüfen.

Formeln

Übersetzung: $i = \frac{n _{1}}{n _{2}} = \frac{z _{2}}{z _{1}}$; $n_{1}$ Antriebsdrehzahl, $n_{2}$ Abtriebsdrehzahl, $z_{1}$ Zähne des treibenden, $z_{2}$ des getriebenen Rads
Gesamtübersetzung: $i_{ges} = i_{G} \cdot i_{A}$; $i_{G}$ Getriebeübersetzung im Gang, $i_{A}$ Achsübersetzung
Abtriebsmoment: $M_{2} = M_{1} \cdot i \cdot η$; $M_{1}$ Antriebsmoment, $M_{2}$ Abtriebsmoment in N·m, $η$ Wirkungsgrad
Fahrgeschwindigkeit: $v = π \cdot d \cdot \frac{n _{M}}{i _{ges}} \cdot \frac{60}{1000}$; $v$ in km/h, $d$ dynamischer Reifendurchmesser in m, $n_{M}$ Motordrehzahl in 1/min

Typische Fehler in der Prüfung

Getriebe- und Achsübersetzung addiert statt multipliziert.
Beim Abtriebsmoment durch den Wirkungsgrad geteilt statt mit ihm multipliziert.
Den Ölstand eines Automatikgetriebes bei kaltem Öl oder stehendem Motor beurteilt.
Kratzen beim Schalten sofort der Kupplung zugeschrieben, obwohl es nur in einem Gang auftritt.

Tipps aus der Werkstatt

Übersetzungen hintereinander werden multipliziert, nie addiert: 3,5 im 1. Gang mal 4,0 im Achsgetriebe ergibt 14, nicht 7,5. Beim Abtriebsmoment mal i und mal Wirkungsgrad rechnen. Wer durch den Wirkungsgrad teilt, bekommt mehr Moment heraus, als hineingeht, und das kann nicht stimmen.

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14 Aufgaben zu „Schalt- und Automatikgetriebe“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Kraftfahrzeugmechatroniker/-in, Lernfeld 13 (Antriebskomponenten reparieren). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.