Ein Fahrzeuggetriebe ist das Getriebe im Antriebsstrang eines Fahrzeuges, das die Motordrehzahl auf die Antriebsdrehzahl übersetzt. Es wird meist als Verstell- bzw. Wechselgetriebe ausgeführt und ist bei Kraftfahrzeugen notwendig, um das relativ schmale sinnvoll nutzbare Drehzahlband des Verbrennungsmotors allen Geschwindigkeitsbereichen zur Verfügung zu stellen. Wenn ein Fahrzeuggetriebe mehrere Getriebeausgangswellen aufweist, ist ein Differentialgetriebe in das Fahrzeuggetriebe integriert.
Manuelle Betätigung
Schaltgetriebe
Dieses Getriebe ist zumeist ein Schaltgetriebe (oder Wechselgetriebe): mehrere Zahnradsätze erlauben unterschiedliche Untersetzungsverhältnisse. Weiter ist ein Rückwärtsgang für die Drehrichtungsumkehr erforderlich. Ein Verbrennungsmotor hat (bis auf wenige Ausnahmen) immer nur eine vorgegebene Drehrichtung, ein Fahrzeug muss jedoch gelegentlich auch rückwärts fahren.
Die auch heute noch am häufigsten anzutreffende Getriebeart erfordert zum Wechseln der Übersetzungen eine Unterbrechung des Kraftflusses: die Kupplung ermöglicht dies. Es wird (vom Fahrer) ausgekuppelt, dann der neue Gang eingelegt und wieder eingekuppelt.
Automatisierte Betätigung
Automatische Schaltgetriebe
Ein automatisches Schaltgetriebe, von einigen Firmen auch automatisiertes Schaltgetriebe genannt, ist ein Schaltgetriebe, bei dem nicht der Fahrer die Kupplung und Schaltung des Getriebes betätigt, sondern eine elektronische Steuereinheit in Kombination mit Elektromotoren und evtl. einer Hydraulik. Der Fahrer wählt lediglich den Gang aus, oder ob in den nächsthöheren oder nächstniedrigeren Gang geschalten werden soll. Diese Mischform aus konventionellem und automatischem Getriebe bietet häufig auch die Möglichkeit, zwischen beiden Varianten zu wählen. So kann man den Wählhebel der Schaltung in einen vollautomatischen Modus legen, oder durch Antippen des Hebels nach vorne oder nach hinten den nächsthöheren oder -niederen Gang einlegen.
Bei Lkw kommen sogenannte EPS-Getriebe zum Einsatz, wo der Fahrer den entsprechenden Gang vorwählt und die elektronische Steuerung des Getriebes über elektro-pneumatische Schaltzylinder das Getriebe schaltet. Dabei wählt der Fahrer beispielsweise den "6. Gang/niedrig" aus und betätigt das Kupplungspedal. Dadurch wird die Steuerelektronik aktiviert und prüft, ob der Schaltvorgang auch ausgeführt werden kann. Ist dies der Fall, so schaltet die Steuerelektronik über die pneumatischen Schaltzylinder dann in den entsprechenden Gang. Standardmäßig sind moderne Lkw mit einem 8-Gang-Getriebe ausgestattet, das durch ein "Vorgelege-Getriebe" ("kleine" und "große" Gruppe) insgesamt 16 Gangabstufungen bietet.
Ein Vorteil dieser Getriebeart ist die Vereinigung des geringeren Kraftstoffverbrauchs einer herkömmlichen Schaltung mit der Bequemlichkeit einer automatischen Schaltung, wobei oftmals zusätzlich noch die volle Freiheit der Gangwahl erhalten bleibt.
Automatische Schaltgetriebe gibt es unter anderem im VW Lupo 3L, im MCC Smart, im Peugeot SW, im Opel Corsa oder Astra als Easytronic oder in diversen Ford-Modellen als Durashift. Bei Mercedes-Benz heißt sie Sprintshift, bei Renault Quickshift, bei Fiat und Alfa Romeo Selespeed und bei BMW SMG.
Eine Sonderform des automatischen Schaltgetriebes ist das Direktschaltgetriebe, das bisher (Anfang 2006) nur bei Volkswagen serienmäßig eingesetzt wird.
Automatikgetriebe
Mittlerweile sind auch Automatikgetriebe weit verbreitet, die ein Kupplungspedal im Fahrzeug überflüssig machen. Dennoch aber ist eine Kupplung (oder mehrere) im Kraftfluss enthalten, zumeist in Form eines Drehmomentwandlers. Ein Automatikgetriebe wechselt nach einer vom Konstrukteur vorgegebenen Logik die Gänge selbsttätig, der Fahrer muss nicht eingreifen. Die Steuerung des Getriebes erfolgt hydraulisch oder zunehmend bereits elektronisch. Die Gangwechsel erfolgen einigermaßen weich, da kein 100%iger Kraftschluß im Drehmomentwandler vorliegt.
Ein Automatikgetriebe ist häufig ein Planetengetriebe. Es gibt Getriebe mit zwei bis acht Fahrstufen, die durch eine unterschiedliche Anzahl von Planetensätzen realisiert werden.
Ein Teil der vom Motor abgegebenen Leistung wird in Form von Reibungswärme auf Grund von Schlupf an das Öl abgegeben. Außerdem benötigt die Öldruckpumpe Energie für die Erzeugung des Hydraulik-Drucks. Dadurch ist der Treibstoffverbrauch im Vergleich zu einem mit Schaltgetriebe ausgestatteten und ansonsten gleichen Fahrzeug meist höher. Moderne Automatikgetriebe bieten eine mechanische Wandlerüberbrückung schon ab dem ersten Gang, um diesen Mehrverbrauch an Kraftstoff wieder teilweise auszugleichen. Durch den prinzipiellen konstruktiven Vorteil des ununterbrochenen Kraftflusses – das Automatikgetriebe überträgt auch während des Schaltvorgangs Kraft vom Antrieb zum Abtrieb – sowie die bei modernen Produkten sehr kurzen Schaltzeiten und verbrauchs-optimierten Schaltpunkte ist es inzwischen eher eine Glaubensfrage, ob ein Kraftfahrzeug mit Automatikgetriebe wirtschaftlicher oder unwirtschaftlicher arbeitet als sein handgeschaltetes Pendant. Fest steht jedoch, dass der Anschaffungspreis für ein Automatikgetriebe in den meisten Fällen deutlich höher liegt als derjenige für ein Schaltgetriebe. Eine besonders energiesparende Variante ist das Direktschaltgetriebe (DSG) von Volkswagen, das ohne Drehmomentwandler arbeitet.
Viele Automatikgetriebe verfügen über eine Kick-down-Funktion. Über das bloße Vollgas hinaus wird dabei mittels Betätigung des Kickdownschalters am Anschlag des Gaspedals ein Signal an die Steuerung des Automatikgetriebes gesandt. Die Automatik schaltet in den niedrigst möglichen Gang zurück und schaltet, nachdem das Fahrzeug beschleunigt hat, erst bei der höchstmöglichen Drehzahl in den nächsthöheren Gang. Daher ist der Kick-down sehr belastend für den Motor.
Beim Rückschalten wird bei teureren Automatikgetrieben das Prinzip der Mehrfach-Rückschaltung genutzt: Der Schaltvorgang findet ggf. im Wege der Sprungschaltung statt, so dass Gangstufen – meist aber nur eine – übersprungen werden. Ein in modernen Fahrzeugen wählbares Schaltprogramm wird durch das Kick-down-Signal meist überlagert. Sinnvoll ist die Anwendung des Kick-downs vor allem bei Überholvorgängen.
Die Bedienung eines Automatikgetriebes variiert je nach Autotyp. Hier ein Beispiel:
* P: Park/Parkstellung, zum Parken und fixieren des Getriebes
* R: Reverse/Rückwärtsgang, zum Rückwärtsfahren
* N: Neutral/Leerlauf, kein Antrieb. Beim Abschleppen und in der Waschstraße
* D: Drive/Dauerfahrstellung, normale Fahrstellung (Automatik)
* 3: Der höchste Gang ist der 3. Gang. Bei geringen Gefällestrecken
* 2: Der höchste Gang ist der 2. Gang. Bei mittleren Gefällestrecken
* 1: Der höchste Gang ist der 1. Gang. Bei starken Gefällestrecken (auch L = Low)
Immer häufiger erfolgt das Zurückschalten nicht mehr über die Stellungen 3-2-1 oder L sondern über die manuelle Vorwahl in der Tiptronic-Gasse
Besonderheiten:
* bei einigen Modellen kann der Zündschlüssel nur in der Stellung "P" abgezogen werden.
* je nach Hersteller kann der Motor nur in der Stellung "P" und/oder "N" gestartet werden.
* Um die Stellung "P" zu verlassen, muss die Bremse betätigt werden. Bei einigen Herstellern gilt dies auch für die Stellung "N" (nur bei Fahrzeugstillstand). Grund: Die meisten Automatikfahrzeuge "kriechen" bei eingelegtem Gang. Ohne betätigte Bremse könnte sich das Fahrzeug unerwartet bewegen, sobald von P oder N in eine Fahrstufe geschaltet wird. Außerdem soll der Fahrer die Position des Bremspedals "lernen". So kann ein Verwechseln des Gaspedals mit der Bremse vermieden werden.
Automatikgetriebe in Deutschland
Im internationalen Vergleich liegt die prozentuale Zahl der mit Automatikschaltung ausgerüsteten Personenkraftfahrzeuge in Deutschland weit hinter Ländern wie den USA und Japan. Dies ist unter anderem auf die ausgeprägt sportliche Fahrcharakteristik im europäischen Raum zurückzuführen und auf das mitunter negative Image der Automatik als „Auto für Rentner“. Außerdem bieten viele Autohersteller in Deutschland die Automatik nur als aufpreispflichtiges Extra an, während sie anderswo als Serienausstattung im Preis inbegriffen ist.
Halbautomatische Getriebe
Eine Sonderform der Schaltgetriebe sind halbautomatische Getriebe, bei denen man nicht kuppeln muss, aber selbst schaltet. Prinzipiell sind sie mechanische Getriebe mit einer automatisch betätigten Einscheibenkupplung, Magnetpulverkupplung oder Wandlerschaltkupplung (WSK). Beispiele sind der im Ford 17M, dem VW Käfer und Karmann Ghia, den DKW F 11/12 u. AU 1000 und Opel Rekord ("Olymat") verbaute Saxomat, ferner die bei Renault 4CV und Dauphine auf Wunsch lieferbare Ferlec-Kupplung, die WSK bei Mercedes 219/220 S/220 SE ("Hydrak"), VW Käfer, Porsche 911, NSU Ro 80 (serienmäßig!) und Renault Frégate ("Transfluide") oder die in neuerer Zeit im Citroën CX erhältliche C-Matic.
Seit den frühen 90er Jahren gibt es auch verlustfrei arbeitende Halbautomatikgetriebe mit automatischen Kupplungen, bei denen von Hand geschaltet und die herkömmliche Scheibenkupplung elektronisch-hydraulisch betätigt wird, z.B. bei Mercedes-Benz und Saab.
Stufenlose Getriebe
Eine noch sehr selten verwendete Bauart mit hohem Wirtschaftlichkeitspotential stellt das Getriebe mit stufenlos variabler Untersetzung dar. Dieses Getriebe fand eine erste Massenanwendung in den 1960er Jahren in niederländischen DAF-Automobilen. Im Wesentlichen wird die Kraft im stufenlosen Getriebe per Keilriemen zwischen Keilscheiben mit variablem Abstand übertragen (siehe Continuously variable transmission, CVT). Dieses Prinzip (Van Doorne) wurde inzwischen mit Metallgliederketten für weitaus höhere Drehmomente weiterentwickelt.
Audi kam um 2000 mit der neuen Getriebebauart (multitronic) erstmals für leistungsstarke PKW auf den Markt. Der Vorteil stufenloser Getriebe liegt darin, dass der Entwickler über weite Bereiche die Motordrehzahl optimal für den vorliegenden Lastfall wählen kann, dies macht sich in niedrigerem Kraftstoffverbrauch bemerkbar. Der Nachteil kann in der Kundenakzeptanz liegen. So mancher Fahrer reagiert befremdet auf ein Fahrzeug, das beim Beschleunigen von Null auf 100 km/h stets mit der gleichen Motordrehzahl fährt ("Gummibandeffekt").
Zusätzliche Getriebe in Nutzfahrzeugen
Vorschaltgetriebe
Bei diesem Getriebe handelt es sich um eine Erweiterung eines herkömmlichen Getriebes. Dabei wird zwischen dem Haupt- oder auch Basis-Getriebe und dem Motor ein zwei-stufiges, meist als Planeten-Getriebe konzipiertes Getriebe verbaut. Dies hat den Effekt, dass man jeden Gang in zwei Stufen durchfahren kann. Es gibt also für jeden Gang eine kleine und große Stufe. Der einzelne Gang wird also aufgeteilt, oder, wie man sagt, "gesplittet". Dies bringt diesem Getriebe den Namen "Splitter" und der Gesamt-Konstruktion den Namen "Split-Getriebe" ein. Der Begriff "Vorschaltgetriebe" deutet darauf hin, dass dieses Getriebe vor dem Basis-Getriebe installiert ist. Split-Getriebe finden sich in schweren Lkw. Sie werden üblicherweise über einen Schalter am Ganghebel bedient. Wird nur der Splitter betätigt, oder wird von einem hohen in den nächst höheren niedrigen Gang geschaltet, so spricht man von "einen halben Gang hochschalten". Wird jedoch von einem niedrigen in den nächst kleineren hohen Gang geschaltet, so schaltet man "einen halben Gang runter".
Verteilergetriebe
Dieses Getriebe ist ein nach dem Basis-Getriebe verbautes Getriebe. Es kann bei Fahrzeugen verwendet werden, bei denen mehrere Achsen angetrieben werden (Allradfahrzeug). Das Getriebe verteilt die Antriebsleitsung auf mehrere (bei einem 4x4-Fahrzeug zwei) Achsen über einen Abtrieb je Achse. Je nach Typ können die einzelnen Achsen zu- und abgeschaltet werden. Zusätzlich können im Verteilergetriebe auch Untersetzungen integriert sein - dies findet man häufig bei Geländewägen (Low-Range). Die Funktion des Verteilergetriebes ist nicht zu verwechseln mit Antriebsachsen, die einen integrierten Durchtrieb haben, wie z.B. schwere Lkw mit 6x4-Antrieb.
Nachschaltgetriebe
Dieses Getriebe ist ein zwischen Basis-Getriebe und Kardanwelle verbautes zweistufiges Planetengetriebe. Hierdurch verdoppelt sich die Zahl der schaltbaren Gänge, oder auch, wie man englisch sagt, die "Range". Daher heißen Konstruktionen, die ein solches Nachschaltgetriebe verwenden, auch "Range-Getriebe".
Man schaltet zunächst die Gänge des Basis-Getriebes, und betätigt dann den "Range-Gruppen-Umschalter". Dies erfolgt über einen Schalter am Ganghebel, oder über das sog. "Überschlagen". Bei ersterem wird vor dem Schaltvorgang der Schalter in die obere (große) Gruppe geschaltet, und dann der Ganghebel wieder in die Gasse des 1. Ganges geführt. Dies ist jedoch dann der 5. Gang (bei einem 4-Gang-Basisgetriebe) oder der 4. Gang (bei einem 3-Gang-Basisgetriebe). Beim "Überschlagen" hat der/die Fahrer(in) eine geteilte 8-Gang-Kulisse vor sich, die zwischen den Gassen des 3. und 4. Ganges und den des 5. und 6. Ganges unterbrochen ist. Hier führt man den Ganghebel nach durchfahren des 4. Ganges in Neutral und schlägt mit dem Handballen den Hebel nach rechts. Hierdurch wird die Range-Gruppe gewechselt und der Hebel federt in Neutral nun nicht mehr nach rechts, sondern nach links. Er befindet sich aus Fahrersicht nun vor der Gasse des 5. oder 6. Ganges. Tatsächlich liegt der Hebel vor dem 1. oder 2. Gang des Basisgetriebes, doch durch den Gruppenwechsel wird daraus nun der 5. bzw. der 6. Gang. Man spricht hier auch von einer "Doppel-H-Schaltung". Solche Getriebe finden sich in schweren Lkw.
Oft werden Vor- und Nachschaltgetriebe kombiniert, wodurch in schweren Lkw bis zu 16 Fahrstufen zur Verfügung stehen.
Hydraulische Getriebe
Motoren mit sehr hoher Drehmomentabgabe, die aufgrund des oben angesprochenen schmalen sinnvoll nutzbaren Drehzahlbands ein Getriebe benötigen, sind z. B. in Diesellokomotiven (nicht jedoch dieselelektrischen Lokomotiven) zu finden. Da ausreichend dimensionierte mechanische Getriebe unverhältnismäßig große Bauformen aufweisen müssten, weicht man z. B. bei der Baureihe 218 der ehemaligen Deutschen Bundesbahn auf hydraulische Kraftübertragung aus.
Automatisierte Range-Splitter-Gruppen-Getriebe
Moderne Lkw sind z.T. mit automatisierten Getrieben nach der obigen Definition ausgerüstet. Der Actros von Daimler-Chrysler bietet mit den verschiedenen Telligent-Optionen Getriebe-Systeme an, bei denen per Vorwahl der nächst-günstigere oder auch manuell gewählte Gang gewählt werden kann, der dann von der Elektronik zunächst auf Plausibilität geprüft wird, und dann beim Tritt auf das Kupplungspedal ggf. eingelegt wird. Voll-automatische Systeme, wie sie zuerst beim Iveco-Stralis und beim M.A.N-TGA eingesetzt wurden, verzichten sogar auf das Kupplungs-Pedal. Hier wird die Motor-Drehzahl der des Trieb-Stranges über elektronische Befehle an die Einspritzpumpe oder die Motorbremse angepasst, wodurch sich eine Synchronisierung des Getriebes erübrigt. Hybride Systeme, wie das Opticruise aus dem Hause Scania, benötigen den Kupplungs-Fuss des Fahrers nur noch zum Anfahren oder Anhalten des Fahrzeuges.
Getriebe für andere Funktionen in Kraftfahrzeugen
Auch an anderen Stellen außerhalb des Antriebsstrangs finden sich Getriebe: die Scheibenwischer werden von einem Elektromotor über Getriebe bewegt. Gleiches gilt auch bei elektrischen Fensterhebern. Auch die Sitzverstellung mittels Drehrädern zur Lehnenneigungseinstellung geschieht über Getriebe.
Nicht ignoriert werden soll auch der erweiterte Begriff des Maschinenbaus zu Getrieben: die Vorrichtungen für jegliche kinematisch gekoppelte Wandlung oder Umsetzung von Bewegungen werden "Getriebe" in einem allgemeinen Sinn genannt. Das normalerweise als Getriebe bekannte Rädergetriebe ist lediglich eine Unter- oder Sonderform des allgemeinen Getriebes.
Somit sind beispielsweise auch Öffnungsmechanismen von Türen und Hauben oder die Übertragung einer Pedalbewegung auf ein Fahrzeugaggregat im maschinenbaulich-kinematischen Sinn ein Fahrzeuggetriebe: die Schwenkbewegung des Pedals wird über eine Druckstange z. B. in eine lineare Bewegung oder eine Drehbewegung umgesetzt. Der flüssigkeitsgebundene Weg der Kraftübertragung zwischen Bremspedal und Radbremszylindern stellt ferner ein hydraulisches Getriebe dar.
