Automatismus

Auch wenn die Automatikfraktion seit den automobilen Anfängen wächst – zumindest in Deutschland sind die Fahrer mit dem fehlenden Kupplungspedal derzeit noch in einer deutlichen Minderheit. So liegt der Anteil, Medienberichten zufolge, bei unter 30 Prozent; dabei sind die Voraussetzungen für einen drastisch wachsenden Automatikanteil so gut wie nie zuvor: Aus den ehemaligen Nachteilen (schlechtere Fahrleistungen und höherer Verbrauch) sind längst Vorteile geworden. Viele Automatikfahrzeuge konsumieren heute weniger als ihre gleich starken Pendants mit Schaltgetriebe und spurten schneller auf Landstraßen-Tempo. Der Grund liegt nicht zuletzt in der stetig wachsenden Anzahl an Übersetzungen. Waren bis in die Achtzigerjahre noch drei Gänge an der Tagesordnung, so sind es heute bereits neun. Das macht selbst eine Wandlerautomatik effizient. Den Rest übernimmt die Elektronik.

Dabei bleibt die grundsätzliche Problematik beim Drehmomentwandler erhalten – er bremst sich beim Thema Effizienz selbst aus. Der Knackpunkt ist also die Anfahrkupplung. Anders als der Elektromotor muss der Verbrenner zunächst „angekurbelt“ werden, damit er in seine vier Arbeitstakte verfällt und selbstständig weiterläuft – diese Aufgabe übernimmt bekanntermaßen der Anlasser. Da Stillstand also nicht funktioniert und es keine Stand-by-Funktion bei Verbrennern gibt, muss die Antriebsverbindung beim Ampelstart unterbrochen werden, und dazu muss eine Kupplung her. Zweites Problem: Sowohl Diesel- als auch Ottomaschinen verfügen erst ab ein paar hundert Umdrehungen pro Minute über genügend Drehmoment, um die Massenträgheit des Fahrzeugs zu überwinden und es „anzuschieben“. Das heißt also einerseits, dass der Motor zum zügigen Anfahren etwas über Standgasdrehzahl gebracht werden muss, während die Raddrehzahl ja zunächst noch null beträgt.

Jetzt kommt das berühmte Kupplungsschleifen ins Spiel. Mit dem Kommenlassen des linken Pedals werden Kupplungs- und Schwungscheibe langsam gegeneinander gepresst, bis die Antriebsverbindung kraftschlüssig ist. Zunächst noch drehen die beiden Scheiben verschieden schnell, und die vom Motor angetriebene Schwungscheibe nimmt die Kupplungsscheibe, mit der über das Getriebe auch die Räder verbunden sind, langsam mit; das Prinzip beim Drehmomentwandler ist grundsätzlich gleich, doch die technische Lösung ist eine andere. Vereinfacht dargestellt muss man sich ein mit Öl gefülltes Gehäuse vorstellen, in dem zwei turbinenartig geformte Räder dicht verschlungen ineinandergreifen – allerdings ohne jegliche mechanische Verbindung. Das vom Motor angetriebene Pumpenrad beschleunigt das Öl, welches durch die kinetische Energie das Turbinenrad (über das Planetengetriebe mit den Rädern verbunden) mitnimmt.

Die Ineffizienz besteht darin, dass es an dieser Stelle nie einen Kraftschluss gibt – dazu ist die Wandlerüberbrückung vorgesehen. Sobald der Wagen angerollt ist, wird der Drehmomentwandler übergangen, und es besteht eine vollständig kraftschlüssige Antriebsverbindung. Andererseits erlaubt der Drehmomentwandler ein äußerst geschmeidiges Anfahren; die heute weitverbreiteten Doppelkupplungsgetriebe benutzen keinen Drehmomentwandler, sondern in der Regel eine Lamellenkupplung. Hierbei kommen gleich mehrere Kupplungsscheiben (in einem Paket zusammengefasst) zum Einsatz, die beispielsweise mithilfe von Öldruck zusammengepresst werden und einen Kraftschluss herstellen. Da mechanische Reibung im Spiel ist, erfolgt das Anfahren nicht ganz so sanft wie beim hydrodynamischen Wandler, aber die Anlage arbeitet grundsätzlich wirkungsvoller.

Und die Anzahl der Übersetzungen spielt natürlich eine ganz wesentliche Rolle; je mehr Gänge die Box zur Verfügung hat, desto häufiger kann der Motor in einem betriebsgünstigen Drehzahlbereich laufen. Außerdem hat eine bessere Abstufung auch bessere Fahrleistungen zur Folge. Die Herausforderung der Ingenieure besteht vor allem darin, trotz weiterer Gangstufen die Schleppmomente nicht in einer Weise zu erhöhen, dass die Einspareffekte wieder zunichte gemacht würden. Ausgeklügelte Radsätze, die in langwierigen mathematischen Tüfteleien entworfen werden, machen es möglich. Der Zehngang-Automat steht bereits in den Startlöchern. Abgesehen von der komplexen Technik lassen sich viele Übersetzungen bei der Automatik in der Praxis einfach besser beherrschen als bei der manuellen Box, die es inzwischen jedoch auch mit bis zu sieben Gängen gibt: Da ist die Verwirrung am Schalthebel perfekt.

Neben der klassischen Wandlerautomatik und dem sich verbreitenden Doppelkupplungsgetriebe gibt es auch noch automatisierte Schaltgetriebe sowie die stufenlose Automatik (CVT). Erstere sind zwar günstig in der Produktion – es handelt sich dabei aber schlicht um ein konventionell aufgebautes Schaltgetriebe mit Aktuator. Das stufenlose Automatikgetriebe verträgt im Gegensatz zu den anderen Getrieben keine hohen Eingangsdrehmomente und muss jenseits von 350 oder 400 Nm passen – da fällt so mancher kräftiger Diesel aus dem Raster. Die Wandlerautomatik – so jedenfalls sieht es bisher aus – bleibt erste Wahl in der gehobenen Klasse. Sie bietet höchsten Anfahr- und Schaltkomfort; außerdem arbeiten die Techniker unermüdlich an der Verbesserung ihrer ökologischen Bilanz. Anders das Doppelkupplungsgetriebe. Es findet Einsatz in Segmenten, für die Fahrkomfort nicht an erster Stelle steht. Die Rede ist von Sportwagen oder durchaus auch kompakten Fahrzeugen. Übrigens: So sehr die Deutschen offenbar noch an ihrem Schalthebel hängen – spätestens mit der massiven Elektrifizierung des Antriebsstrangs fällt dieser ohnehin weg.