Wandler-, Doppelkupplungs-, stufenloses Getriebe

Drei Automatik-Getriebe im Vergleich

Automatikgetriebe Foto: Jean-Philippe Delberghe 8 Bilder

Automatikgetriebe machen das Gespannfahren komfortabler und sicherer. Doch was ist besser: Wandler-, Doppelkupplungs- oder stufenloses Getriebe? Eine Bestandsaufnahme.

Machen wir uns nix vor: Eine gute Automatik schlägt jede Handschaltung. Denn das Automatikgetriebe wählt anhand objektiver Messdaten unbestechlich den besten Schaltzeitpunkt, den es schneller, präziser und geschmeidiger umsetzt, als 99 Prozent aller Fahrer es können. Somit sind Vorteile bei Verbrauch und Fahrleistungen heute übrigens deutlich wahrscheinlicher als Nachteile.

Automatikgetriebe Mercedes Foto: Mercedes-Benz
Moderne Automatikgetriebe brauchen keinen mechanischen Wählhebel mehr – die Mittelkonsole kann frei gestaltet werden.

Zudem schützen sich Automatikgetriebe während der Fahrt quasi selbst vor Fehlbedienung. Was man dennoch beherzigen sollte, erklären wir bei der Beschreibung des jeweiligen Getriebetyps. Prinzipiell gibt es vier Sorten von Automatikgetrieben: automatisierte Schaltgetriebe, stufenlose Getriebe, Wandler-Automatikgetriebe und Doppelkupplungsgetriebe. Allen Getriebevarianten gemein ist der Aufpreis für den Schaltkomfort. Während automatisierte Schaltgetriebe vor allem in der Kompaktklasse schon ab rund 600 Euro Aufpreis zu haben sind, müssen für ein Doppelkupplungsgetriebe in der Regel rund 2000 Euro einkalkuliert werden. Wandlerautomaten sind je nach Fahrzeugklasse mit 1300 bis 2500 Euro zu bezahlen.

Stufenlose CVT-Getriebe, wie sie Subaru für alle Baureihen, Honda für den C-HR, Nissan für X-Trail und Qashqai, Toyota für Auris und RAV4, Renault für den Koleos und Mitsubishi für den Eclipse Cross anbieten, liegen im Mittel bei einem Aufpreis von gut 1500 Euro. Natürlich gibt es bei allen Bauarten auch preisliche Ausreißer in beide Richtungen.

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Automatisierte Schaltgetriebe sind selten geworden. Bei diesem Getriebetyp übernehmen Stellmotoren (Aktuatoren) die Betätigung der mechanischen Kupplung und des Getriebes selbst. Durch recht langsame Schaltvorgänge inklusive Zugkraftunterbrechung haben sich diese zwar leichten und günstigen Automaten bei starken, komfortablen Autos nicht durchgesetzt. Darum befassen wir uns auch nicht weiter mit dieser Getriebebauart und leiten über zu den mehrheitsfähigen Automatikgetrieben.

Wandlerautomatik

Wandlerautomatik-Getriebe ZF Foto: ZF
Auch Wandlergetriebe können sehr kompakt gebaut werden. Hier ein ZF HP9 mit neun Gängen für Quereinbau mit Front-/Allradantrieb.

Die weit verbreitete Wandlerautomatik ist sozusagen die klassische Automatik. Zwischen Motor und Getriebe arbeitet eine quasi verschleißfreie Flüssigkeitskupplung, der Drehmomentwandler. Er besteht aus Pumpenrad, Turbinenrad und Leitrad, die in einem Gehäuse eingebaut sind. Bei Standgas wirkt der Wandler wie eine getrennte Kupplung und überträgt gerade so viel Drehmoment, dass sich das Auto bei gelöster Bremse in Bewegung setzt. Beim Gasgeben dreht der Motor zunächst schneller als das Getriebe. Dadurch wird das Getriebeöl von den Schaufeln des Pumpenrades in Bewegung gesetzt. Von der Strömungsenergie des wirbelnden Öls wird das Turbinenrad erfasst. Da sich das Leitrad nicht drehen kann, stützt sich das Öl an dessen Schaufeln ab und bewirkt dabei einen Rückstau. Dieser vergrößert das Moment an den Schaufeln des Turbinenrades.

Der Effekt: Das Drehmoment des Motors wird beim Anfahren Minimum um das Zweifache erhöht. Und das ohne mechanisch belastete Anfahrelemente – nicht nur im Anhängerbetrieb ein enormer Vorteil. Sobald die Drehzahlen von Getriebe und Motor identisch sind, ist die Drehmomentüberhöhung passé. Bei aktuellen Automatikgetrieben sorgt eine Wandlerüberbrückungskupplung dafür, dass eine direkte mechanische Verbindung zwischen Pumpenrad und Turbinenrad entsteht, was den Wirkungsgrad steigert. Trotzdem versickert im Wandlergetriebe etwas mehr Leistung als in einem Doppelkupplungsgetriebe.

Wandlerautomatik-Getriebe Mercedes Foto: Mercedes-Benz
Die 9-G-Tronic von Mercedes verfügt über ein sehr großes Turbinenrad. Damit verkraftet sie bis zu 1000 Newtonmeter Drehmoment.

Durch perfekt getimtes und elektronisch geregeltes Verbinden, Trennen und Abbremsen der drehenden Planetenradsätze werden die Übersetzungen, also Gänge, gebildet. Fünf Gänge sind das Minimum und darum nur noch sehr selten zu finden, selbst sechs und sieben Fahrstufen stellen nicht mehr das Maximum dar. Ein Großteil aller aktueller Wandlergetriebe verfügt über acht Gänge. Neun-Stufen-Getriebe sind auf dem Vormarsch, zehn Gänge möglich. Allerdings sind die letzten Fahrstufen oft so lang übersetzt, dass sie bei Gespannfahren mit 80 bis 100 Stundenkilometern nicht mehr zum Einsatz kommen können.

Kann man mit Wandlergetrieben also gar nichts mehr falsch machen? Doch: Tabu sind das Einlegen von „P“, während das Auto noch rollt, und bei erhöhter Drehzahl im Stand auf D zu schalten. Ansonsten schützen sich elektronisch geregelte Automatikgetriebe selbst.

Vor- und Nachteile der Wandlerautomatik

 Kaum Zugkraftunterbrechung beim Schalten.
 Nahezu verschleißfreies Anfahren.
 Wandler dämpft Schwingungen im Antriebsstrang.
 Drehmomenterhöhung beim Anfahren.
 Kompakte Bauweise durch Planetenradsätze.

 Abschleppen mit rollender Antriebsachse ist nicht bei allen Modellen möglich.
 Etwas höherer Leistungsverlust als bei DKG.

Doppelkupplungsgetriebe

Weit verbreitet sind, seit Volkswagen sie 2003 eingeführt hat, Doppelkupplungsgetriebe (DKG). VW hat sie DSG getauft, was für Direktschaltgetriebe steht, Audi S-tronic, Mercedes DCT (Double Clutch Transmission). Ein Doppelkupplungsgetriebe ist zwar ein automatisiertes Schaltgetriebe, doch werden mittels zweier Teilgetriebe in einem gemeinsamen Gehäuse vollautomatische und vor allem blitzschnelle Gangwechsel quasi ohne Zugkraftunterbrechung ermöglicht.

Das funktioniert, weil eine Kupplung schließt, während die andere öffnet. Heißt: Der nächste Gang ist quasi immer schon eingelegt, aber seine Kupplung noch offen. Zwei Arten von Doppelkupplungsgetrieben gibt es: solche mit zwei nasslaufenden Lamellenkupplungen und solche mit Einscheibentrockenkupplungen. Letztere werden serienmäßig eher in der Kompaktklasse mit Motoren bis etwa 250 Nm Drehmoment eingesetzt, da die Abführung der größeren Verlustwärme bei höheren Leistungen schwierig zu realisieren ist. Nasslaufende Kupplungen erlauben bei gleicher Baugröße höhere Drehmomente und Fahrzeugmassen.

Doppelkupplungsgetriebe Foto: Volkswagen
Die beiden Kupplungen eines DKG sitzen kompakt vor den zwei Getriebeteilen.

Die beim Schaltvorgang und Anfahren entstehende Verlustwärme wird mit einem Kühlölstrom im Zaum gehalten. Das Öl dient somit sowohl zur Kühlung der Kupplung als auch zur Schmierung des Radsatzes. Allerdings steigert das Öl die Leerlaufverluste, was eine Wirkungsgradverminderung zur Folge hat. Zusätzlich dazu sorgt der Betrieb der Ölpumpe (ca. 500 Watt Leistungsaufnahme) für eine leichte Verringerung des Gesamtwirkungsgrades um insgesamt drei bis vier Prozent. DKG mit sieben Gängen können so ausgelegt werden, dass durch einen sehr kurz übersetzten ersten Gang schnell durchgekuppelt und die Schleifphase der Kupplung beim Anfahren auf ein Minimum reduziert, jedoch nicht vermieden werden kann.

Müssen Doppelkupplungs-Autos mit relativ kleinem Hubraum schwere Lasten ziehen, kann es zu Pendelschaltungen kommen, bei denen das Getriebe häufig zwischen zwei Gängen hin- und herschaltet. Dank der geschliffenen Schaltvorgänge bekommt der Fahrer davon aber relativ wenig mit. Außerdem wird die Steuerung immer besser.

Vor- und Nachteile der Doppelkupplungsgetriebe

 Blitzschnelle, ruckfreie Gangwechsel.
 Hoher Wirkungsgrad dank schlupflosem Durchtrieb.
 Kurze Übersetzung des ersten Gangs sorgt für raschen Kummplungsschluss ohne viel schleifen.
 Günstiger als Wandlerautomatikgetriebe.
 Wegen kompakter Bauform auch für kleinere Zugwagen geeignet.

 Mechanische Kupplungen unterliegen beim Anfahren/Rangieren Verschleiß.
 Relativ hohes Getriebegewicht.
 Weniger sanftes und minimal verzögertes Anfahren im Vergleich zum Wandler.

Stufenlose Automatik (CVT)

CVT steht für Continuously Variable Transmission. Der Trick mit der stufenlosen Übersetzung ist einfach: Eine Laschenkette überträgt die vom Motor kommende Kraft auf zwei Reibscheibenpaare (Variatoren). Indem die kegelförmigen Scheiben axial verstellt werden, ändert sich die Übersetzung stufenlos. Das Prinzip ist von der Kettenschaltung des Fahrrads bekannt, wo die Übersetzungen ebenfalls dadurch geändert werden, dass die Kette auf unterschiedlich große Zahnräder vorn und hinten gewechselt wird.

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Vorteil: Der Motor kann dadurch häufig im optimalen Bereich mit der effizientesten Übersetzung laufen. Zudem kann die Spreizung – also die Übersetzung zwischen langsamstem und schnellstem Gang – so gewählt werden, dass der Motor bei höheren Geschwindigkeiten niedrig dreht. Die Scheiben des Primär-Variators werden hydraulisch so stark zusammengepresst, dass zwischen ihnen und der Kette kein Schlupf entsteht. Dennoch kapitulieren CVT-Getriebe vor sehr hohen Drehmomenten, weshalb sie mit kleinvolumigeren Turbo- und mittelgroßen Benzinsaugmotoren kombiniert werden.

Dank elektronischer Steuerung und dem möglichen Simulieren von Gangstufen arbeiten moderne CVT-Getriebe ohne hörbaren Gummiband-Effekt und schalten auch im Schiebebetrieb nicht nervös hin und her. Wer möchte, kann sogar manuell schalten, was schnell und ohne Zugkraftunterbrechung funktioniert. Die elektronische Steuerung ist zudem adaptiv, wartet mit Programmen wie Bergauf- und Bergabfahrkontrolle, automatischer Stufenschaltung oder Ganghalten auf. Wegen der Öldruckpumpen ist der Wirkungsgrad ungünstiger als bei anderen Automatikgetrieben, es geht also ein Teil der Leistung verloren.

Vor- und Nachteile der stufenlosen Automatik

 Keine Schaltrucke.
 Motor arbeitet gleichbleibend im optimalen Bereich, dadurch Verbrauchsreduzierung möglich.
 Virtuelle Gänge programmiebar für manuelles Schalten.

 Gewöhnungsbedürftiger Charakter durch gleichbleibende Drehzahl beim Beschleunigen.
 Wirkungsgrad etwas schlechter als bei anderen Automatikgetrieben durch höheren nötigen Öldruck.
 Begrenzte übertragbare Anfahrkraft.

Das müssen Sie wissen

Ob Doppelkupplungsgetriebe oder Wandlerautomatik, macht beim Hängerbetrieb keinen Unterschied.
Doch: Ein Wandlerautomat arbeitet beim Anfahren quasi verschleißfrei ohne Kupplung und produziert durch Rückstaueffekte des rotierenden Öls eine deutliche Drehmoment-Überhöhung. Das hilft sehr, wenn bei hoher Zuglast langsam angefahren werden soll. Das Doppelkupplungsgetriebe muss dagegen in diesem Moment mit schleifender Kupplung gewaltige Arbeit leisten. Zwar wird die Kupplungsbelastung von der elektronischen Steuerung minimiert, aber sie ist eben im Gegensatz zum Ölbadwandler vorhanden. Mit Anhänger dauerhaft mit schleifender Kupplung zu rangieren, ist daher für Doppelkuppler ebenso eine Todsünde wie für Handschalter.

Doppelkupplungsgetriebe arbeiten ohne nennenswerte Zugkraftunterbrechung.
Jein, das gilt nur, solange das Getriebe lediglich in den nächsthöheren oder -niedrigeren Gang schalten muss. Dann ist auf der Basis der Fahrweise schon der voraussichtlich folgende Gang uneingekuppelt eingelegt. Grundsätzlich rotieren bei einem Doppelkuppler zwei Getriebeeingangswellen mit zugehöriger Kupplung. Die eine Getriebewelle kümmert sich um die ungeraden Gänge (1, 3, 5 …) und die andere um die geraden Gänge (2, 4, 6 …). Fährt das Auto also aktuell im vierten Gang, dann legt das Getriebe beim Beschleunigen prophylaktisch schon mal den fünften Gang auf der anderen Welle ein.
Soll jetzt der Gang gewechselt werden, muss in einer synchronen Choreografie gleichzeitig die Kupplung für den vierten Gang geöffnet werden, während die für den fünften schließt. Diese aus Komfortgründen von leichtem Kupplungsschleifen begleitete Phase dauert nur wenige Hundertstelsekunden. Fordert der Fahrer aber vorher manuell den sechsten Gang an, so muss das Getriebe trotzdem erst den fünften Gang einkuppeln. Denn der sechste Gang hängt ja an der gleichen Kupplung wie der vierte und kann nur eingelegt werden, wenn diese offen, also kraftfrei, läuft. Schon beim Lesen merkt man: Das dauert etwas. Auch aus Verschleißgründen ist es daher besser, dem Getriebe manuell nicht allzu sehr ins Schaltwerk zu pfuschen.

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Bei Doppelkupplern kann man die Kupplung nicht dauernd schleifen lassen.
Doch, das geht. Sie haben ja keine Kriechfunktion wie Ölbadwandler. Wer an der Ampel oder im Stau den Fehler begeht, zu leicht auf der Bremse zu stehen oder diese immer nur zögerlich loszulassen, provoziert, dass eine der beiden Kupplungen leicht schleift. Woran merkt man das? Wenn die Drehzahlnadel einige Umdrehungen über der Leerlaufdrehzahl liegt und zudem etwas nach unten springt, wenn man die Bremse stärker betätigt.

Nasse Doppelkuppler fahren komfortabler an als trockene.
Nein, egal welches Kupplungssystem, sie neigen beide zu einem mehr oder minder starken Anfahrrupfen. Deshalb sind die Wandlerautomaten mit ihrem supersanften Losfahren hier leicht im Vorteil. Die Unterschiede liegen mehr in der Belastbarkeit, Effizienz und den Kosten der beiden Systeme. In einem Ölbad laufende sogenannte nasse Kupplungen können die Wärme besser abführen und damit auf Dauer mehr Kräfte vertragen. Jedoch erhöht die dafür notwendige Ölpumpe die Kosten und minimal auch den Verbrauch. Trockene Kupplungen finden sich daher nur in Kombination mit kleineren Motoren.

Fazit

Der Wandler im Wandel der Zeit: Automatisierte Schaltgetriebe sind für Caravaner keine Alternative zum Handschalter. Stufenlose Getriebe sind technisch ausgereift, effizient und interessant, aber ob ihres Charakters mit gleichbleibender Drehzahl im Anhängerbetrieb gewöhnungsbedürftig. Doppelkupplungsgetriebe mit sieben Gängen sind dank ihres meist kurz übersetzten ersten Ganges eine gute Alternative für Caravaner, unterliegen im harten Einsatz jedoch größerem Verschleiß als das moderne Automatikgetriebe mit Drehmomentwandler. Letztere sind und bleiben das wohl beste Getriebekonzept für leistungs- und drehmomentstarke Autos mit hohen Anhängelasten. Vor allem weil auch die Übersetzung von 8 bis 9 Gängen den Motor oft im optimalen Drehzahlfenster hält.

Dieser Artikel stammt aus diesem Heft
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