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Ohne Schaltgetriebe funktioniert kein Auto. Denn die Drehzahl des Motors muss kontrolliert auf die Antriebsachse übertragen werden. Das Getriebe stellt sicher, dass die Drehzahl auf dem richtigen Niveau ist, um den Motor zu schonen und für einen möglichst effizienten Antrieb zu sorgen.
Autofahrer wissen dabei: Je höher die Geschwindigkeit ist, desto höher muss auch der Gang gewählt werden. Wie der Gang allerdings gewechselt wird, kann sich von Auto zu Auto unterscheiden.
Während hier die meisten Autofahrer selbst Hand anlegen und manuell in einen anderen Gang schalten, sind beispielsweise in den Vereinigten Staaten automatische Schaltgetriebe sehr weit verbreitet.
Wie aber unterscheiden sich die verschiedenen Varianten? Und welche Vor- und Nachteile haben die verschiedenen Schaltgetriebe?
So funktioniert ein manuelles Schaltgetriebe
Das Prinzip einer Gangschaltung ist grundsätzlich von der Fahrt mit einem Fahrrad bekannt: Die Antriebskraft wird mithilfe von verschiedenen Zahnrädern auf die Räder übertragen. Dies ist grundsätzlich auch bei der Schaltung im Auto der Fall.
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Beantworten Sie nur diese 4 Fragen:
In der Fahrzelle befindet sich ein Schaltknüppel, der über Stangen oder mittels eines Seilzuges mit dem Getriebe verbunden ist.
Innerhalb des Getriebes, das unterhalb des Wagens angebracht ist, befinden sich drei Wellen. Die Eingangswelle, die Vorgelegewelle und die Ausgangswelle.
Die Kraft des Motors wird zunächst auf die Eingangswelle übertragen, die wiederum die Vorgelegewelle in Bewegung setzt. Zwischen der Vorgelegewelle und der Ausgangswelle befinden sich schließlich die Schaltmuffen, die durch den Steuerknüppel im Auto bedient werden können.
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Dadurch entscheidet sich wie viel Kraft auf die Ausgangswelle und damit auf die Radachse übertragen wird.
Letztlich gilt daher dasselbe wie auf dem Fahrrad: Beim Anfahren wird ein kleiner Gang benötigt, damit eine Vorwärtsbewegung generiert werden und die Geschwindigkeit gesteigert werden kann. Bei höherem Tempo sorgt dann ein großer Gang dafür, dass die Trittfrequenz beziehungsweise die Drehzahl nicht übermäßig ansteigt.
Anders als beim Fahrrad wird bei einem Auto allerdings noch eine Kupplung benötigt. Sie sorgt dafür, dass der Motor in den Leerlauf schaltet und die Zahnräder nicht mehr ineinander greifen und flexibel werden – wodurch ein Wechsel des Gangs ermöglicht wird.
Die Besonderheit von Automatikgetrieben
Auch bei Fahrzeugen mit automatischem Schaltgetriebe wird der Gang gewechselt. Der entscheidende Unterschied allerdings: Der Fahrer muss dies nicht mehr händisch erledigen, sondern kann die Aufgabe an eine automatisierte Steuerungssoftware abgeben. Man spricht daher von einem Automatikauto.
Entwickelt wurde die Technologie Ende er 1930er Jahre und kam anschließend auch in einigen Panzern des Zweiten Weltkriegs zum Einsatz.
Im Laufe der Jahrzehnte allerdings wurde die Technik weiter entwickelt und verfeinert, sodass sich heute grundsätzlich vier Arten des automatischen Schaltgetriebes unterscheiden lassen.
Die Wandlerautomatik
Die ursprüngliche Variante des automatischen Schaltgetriebes hat sich bis heute in der sogenannten Wandlerautomatik erhalten. Dabei besteht das Getriebe aus Planetenradsätzen – die einzelnen Zahnräder sind also kreisförmig angeordnet und erinnern ein wenig an unser Sonnensystem.
Der Motor ist über eine Flüssigkeitskupplung mit den Radsätzen verbunden. Je nach dem, wie die verschiedenen Zahnräder nun angetrieben, gestoppt und miteinander verbunden werden, ergeben sich unterschiedliche Übersetzungen.
Zu Beginn wurde dies über eine hydraulische Steuerung ermöglicht. Dies war aus bautechnischer Sicht allerdings sehr komplex.
Heute kommt daher eine elektronische Steuerungssoftware zum Einsatz, die deutlich genauer arbeitet.
Dennoch besteht der große Nachteil der Wandlerautomatik darin, dass ein Teil der Energie des Motors ungenutzt bleibt. Der Wirkungsgrad ist also geringer als bei konventionellen Schaltungen. Dafür ist das Fahren insbesondere im Stop and Go Verkehr deutlich angenehmer und getriebeschädliche Schaltfehler gehören der Vergangenheit an.
Das Doppelkuppelungsgetriebe
Ursprünglich für den Motorsport entwickelt, kommt heute auch bei vielen Straßenfahrzeugen ein Doppelkuppelungsgetriebe zum Einsatz. Wie es der Name bereits andeutet, handelt es sich faktisch um zwei Schaltgetriebe, die allerdings in einer Konstruktion verbaut werden.
Das eine Getriebe ist für die geraden und das andere Getriebe für die ungeraden Gänge zuständig. Fährt man nun in einem geraden Gang, ist die dafür zuständige Kupplung offen und die andere geschlossen.
Der Clou besteht allerdings darin, dass das System anhand verschiedener Faktoren erkennt, welcher Gang als nächstes zu erwarten ist und diesen im jeweils nicht benötigten Schaltgetriebe bereits einlegt.
Für einen Gangwechsel muss daher nur die eine Kupplung geschlossen und die andere geöffnet werden. Dies geschieht automatisch, wodurch der große Vorteil des Doppelkuppelungsgetriebes erreich wird: Es entsteht kein Zugkraftverlust. Dafür ist diese Art des Schaltgetriebes aber vergleichsweise teuer.
Automatisierte Schaltgetriebe
Bevor das Doppelkuppelungsgetriebe sich immer größerer Beliebtheit erfreute, waren auch automatisierte Schaltgetriebe weit verbreitet. Diese sind technisch aufgebaut wie ein manuelles Schaltgetriebe.
Die Steuerung erfolgt aber nicht mechanisch über den Steuerknüppel im Cockpit, sondern automatisch über eine elektronische Steuerungssoftware.
Rein technisch sind die Unterschiede aber gering, sodass automatisierte Schaltgetriebe zwei Vorteile mit sich bringen: Sie erreichen den selben Wirkungsgrad wie händisch betätigte Schaltgetriebe und sind vergleichsweise leicht. Allerdings ist die Schaltung durch ein Doppelkuppelungsgetriebe mit einem deutlich höheren Fahrkomfort verbunden.
Stufenlose Getriebe
Die große Ausnahme stellen stufenlose Getriebe dar. Diese kommen nämlich ganz ohne Gänge aus, vielmehr verändert sich die Übersetzung ständig, sodass der Motor immer mit der effizientesten Drehzahl arbeiten kann.
Der Wirkungsgrad liegt allerdings niedriger als bei anderen modernen Automatikgetrieben. Außerdem ist die Fahrt mit den sogenannten CVT-Getrieben gewöhnungsbedürftig, weil die Drehzahl von Geschwindigkeit und Beschleunigung entkoppelt ist.
Fazit: Automatische Schaltgetriebe sind auf dem Vormarsch
Die ersten Varianten der automatisierten Schaltungen waren bei vielen Autofahrern noch verpönt. Denn während des Schaltvorgang war ein Leistungsverlust spürbar – was sich auch beim Spritverbrauch bemerkbar machte.
Heute allerdings wurde die Technik so weiter entwickelt, dass im Wesentlichen nur noch zwei Nachteile bei Automatikgetrieben auftreten. Diese sind zum einen leicht teurer als manuelle Schaltgetriebe.
Zum anderen werden rund zehn bis zwanzig PS mehr benötigt. Beide Effekte sorgen dafür, dass die Automatik eher bei teureren Modellen verbreitet ist, während Handschaltungen eher in Kleinwagen zu finden sind.
Diese grobe Einteilung ist allerdings kein Dogma, vielmehr hat auch hier der technische Fortschritt für eine starke Durchmischung gesorgt. Viele Autoenthusiasten wollen das manuelle Schaltgetriebe zudem bis heute nicht missen, weil nur auf diese Weise das klassische Fahrfeeling erreicht wird.
Dies ist aber eine Frage des Gefühls und kein objektiver Vor- oder Nachteil. Automatische Schaltgetriebe machen allerdings keine Schaltfehler – was die Lebensdauer von Motor und Getriebe erhöht.