Die Funktionsweise einer Halbautomatik
November 18, 2021

Die Funktionsweise einer Halbautomatik

Um zu verstehen, wie ein halbautomatisches Getriebe funktioniert, müssen wir uns an die Ausrichtung eines herkömmlichen manuellen Getriebes erinnern. Die Basis des klassischen Schaltgetriebe besteht aus zwei Wellen — primär (führendes) und sekundär (getriebenes). Das Drehmoment vom Motor wird über das Kupplungsrad auf die Hauptwelle übertragen. Das umgewandelte Drehmoment wird von der Sekundärwelle auf die Antriebsräder übertragen. Sowohl die primäre als auch die sekundäre Welle sind mit Zahnrädern ausgestattet, die paarweise in die Verzahnung eingreifen. Aber auf dem primären Gang sind die Gänge starr befestigt, und auf dem sekundären drehen sie sich frei. In der “neutralen” Position drehen sich alle Sekundärräder frei auf der Welle, dh das Drehmoment wird nicht auf die Räder übertragen.

Vor dem Gangwechsel drückt der Fahrer auf die Kupplung und trennt die Hauptwelle vom Motor. Dann werden die speziellen Geräte, die Synchronisatoren, mit Hilfe des Getriebehebels durch das Traktionssystem auf der Sekundärwelle bewegt. Beim Anschluss fixiert die Synchronkupplung den sekundären Gang der gewünschten Geschwindigkeit fest auf der Welle. Nach dem Einschalten der Kupplung beginnt das Drehmoment mit dem gegebenen Koeffizienten auf die Sekundärwelle und von ihr auf das Hauptgetriebe und die Räder übertragen zu werden. Um die Gesamtlänge der Box zu reduzieren, wird die Sekundärwelle oft in zwei geteilt, indem die angetriebenen Gänge zwischen ihnen verteilt werden.

Das Prinzip der halbautomatischen Getriebe ist absolut gleich. Der einzige Unterschied ist, dass die Servos zum Ein-/Ausschalten der Kupplung und zur Auswahl der Gänge verwendet werden. Meistens ist es ein Schrittmotor mit Getriebe und Servo. Aber es gibt auch hydraulische Antriebe.

Die elektronische Einheit steuert die Aktoren. Auf Befehl zum Schalten drückt der erste Servoantrieb auf die Kupplung, der zweite bewegt die Synchronisatoren und aktiviert den gewünschten Gang. Dann löst der erste langsam die Kupplung. So wird das Kupplungspedal in der Kabine nicht mehr benötigt — nach der Eingabe des Befehls wird die Elektronik alles selbst machen. Im Automatikbetrieb wird der Schaltbefehl vom Computer geliefert, der Geschwindigkeit, Motordrehzahl, Daten von ESP, ABS und anderen Systemen berücksichtigt. Und im manuellen Modus gibt der Fahrer den Befehl, mit Hilfe des Getriebewählers oder der Schaltwippen zu wechseln.

Das Problem des halbautomatischen Getriebes besteht in der fehlenden Rückkopplung mit der Kupplung. Man spürt den Moment der Verbindung der Scheiben und kann die Geschwindigkeit schnell und reibungslos umschalten. Und die Elektronik muss sanft agieren: um Ruckeln zu vermeiden und die Kupplung zu halten, unterbricht das halbautomatische Getriebe den Stromfluss vom Motor zu den Rädern während des Schaltvorgangs dauerhaft. Beim Beschleunigen gibt es unangenehme Dips. Die einzige Möglichkeit, Komfort beim Gangwechsel zu erreichen, besteht darin, seine Zeit zu verkürzen. Und das bedeutet leider eine Erhöhung des Preises der gesamten Einheit.

Der DKG (Doppelkupplungsgetriebe), der Anfang der 80er Jahre erschien, war ein echter Durchbruch. Lassen Sie uns ihre Arbeit am Beispiel der 6-Gang-Box DSG-Konzern Volkswagen betrachten. Das Getriebe verfügt über zwei Sekundärwellen mit angetriebenen Zahnrädern und Synchronrädern — wie ein Sechsgang-Schaltgetriebe für den Golf. Der Trick ist, dass es auch zwei Primärwellen gibt: sie sind eins zu eins nach dem Matrjoschka-Prinzip eingefügt. Jede der Wellen ist über eine separate Mehrscheibenkupplung mit dem Motor verbunden. Die Gänge des zweiten, vierten und sechsten Gangs sind an der äußeren Hauptwelle befestigt, die ersten, dritten, fünften und hinteren Gänge sind auf dem inneren befestigt. Nehmen wir an, das Auto beginnt von der Stelle zu beschleunigen. Der erste Gang ist der eigentliche Gang (die Kupplung blockiert den getriebenen Gang der ersten Geschwindigkeit). Die erste Kupplung ist geschlossen und das Drehmoment wird über die interne Primärwelle auf die Räder übertragen. Auf los geht’s los! Aber gleichzeitig mit dem Einschalten der ersten Geschwindigkeit prognostiziert die Elektronik das nachfolgende Einschalten der zweiten und blockiert ihre sekundäre Übertragung. Deshalb werden solche Boxen auch Preselective genannt. So sind gleich zwei Gänge relevant, aber es gibt keine Verklemmung, weil das Antriebsrad der zweiten Geschwindigkeit auf der äußeren Welle angeordnet ist, deren Kupplung noch offen ist.

Wenn das Auto genug beschleunigt und der Computer beschließt, zu wechseln, wird die erste Kupplung getrennt, und die zweite wird gleichzeitig verbunden. Das Drehmoment fließt nun durch die äußere Primärwelle und ein Paar des zweiten Getriebes. Der dritte Gang ist bereits auf der Innenwelle ausgewählt. Bei einer Verlangsamung werden dieselben Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt. Der Übergang erfolgt fast ohne Unterbrechung des Energieflusses und mit phänomenaler Geschwindigkeit. Die aufeinanderfolgende Golfbox schaltet in acht Millisekunden um. Vergleichen Sie mit 150 ms auf Ferrari Enzo!

Doppelkupplungskästen sind energieeffizienter und schneller im Gegensatz zu herkömmlichen mechanischen und auch komfortabler im Vergleich zu automatischen. Ihr einziger Nachteil ist der hohe Preis. Der zweite Nachteil — die Unfähigkeit, ein hohes Drehmoment zu übertragen, wurde durch das Auftreten von Ricardo DSG auf dem 1000-PS-Coupé Bugatti Veyron beseitigt. Aber ein halbautomatisches Getriebe bisher ist der Anteil der meisten Supersportwagen. Obwohl zum Beispiel die Box des Ferrari 599 GTB Fiorano nicht gleich der Easytronic von Opel ist: die Schaltzeit des Superrobots wird auf zehn Millisekunden geschätzt.

Die DCT-Boxen gibt es derzeit nicht nur bei Volkswagen, sondern auch bei Autokonzernen wie BMW, Ford, Mitsubishi und FIAT. Preselektive “Roboter” wurden sogar von Porsche-Ingenieuren anerkannt, die nur zuverlässige Technologien in ihren Autos verwenden. Analysten prognostizieren, dass die DCT-und CVT-Getriebe in Zukunft die weltweit größte Verbreitung finden werden. Und das dritte Pedal wird bald in Vergessenheit geraten. Die Menschheit bevorzugt Bequemlichkeit.

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