Getriebe


5. Getriebe
5.1 Getriebeöle: Betriebssicherheit
5.1.2 Schalt- und Synchronisationsverhalten
5.1.3 Geräuschdämpfung
5.1.4 Wirtschaftlichkeit und Funktionalität
5.1.5 Kaltstart
5.1.6 Umweltverträglichkeit
5.2 Spezifikationen
5.2.1 API-Klassifikationen
5.3.1 Kann man auch Getriebeöl API GL-3/ GL-4 statt API GL-5 einsetzen ?
5.3.2 Kann man auch Getriebeöl API GL-5 statt API GL-3/ GL-4 einsetzen ?
5.4 Prüfstandsergebnisse
5.5 Automatic Transmission Fluid (ATF)
5.5.1 Überbrückungskupplung spart Sprit
5.5.2 Vorteile synthetischer ATF's
5.5.3 Prüfstandsergebnisse2
5.5.4 DKA Oxidationstest (160 °C, 500h)

5. Getriebe
Kraftfahrzeuge werden mit Schalt-, Automatik-, Verteiler- und Achsgetrieben ausgerüstet. Um eine einwandfreie Funktion der Getriebe über die gesamte Einsatzdauer zu gewährleisten, bedarf es spezieller Getriebeöle für die entsprechenden Baugruppen. Deshalb gehen Getriebeöle heute als Konstruktionselement mit in die Entwicklung ein.

5.1 Getriebeöle: Betriebssicherheit
Schmierung, Scherstabilität des Schmierstoffes, zuverlässiger Verschleißschutz für Getriebekomponenten sowie Dichtungen, Anti-Schaumverhalten, Temperaturkontrolle, Korrosionsschutz, Lasttragevermögen, Verhinderung von Grübchenbildung (Pitting), Dispergiervermögen, Unempfindlichkeit gegenüber Dichtungen, Unempfindlichkeit gegenüber Metallen, Mischbarkeit mit anderen Schmierstoffen.

5.1.2 Schalt- und Synchronisationsverhalten
Weiche, schnelle und leichte Schaltbarkeit über alle Drehzahl- und Temperaturbereiche

5.1.3 Geräuschdämpfung
Vermeidung von Geräuschen während des Leerlaufes und Betriebes, geräuscharmer Betrieb bei hohen und niedrigen Temperaturen, Drehzahlen sowie Lasten.

5.1.4 Wirtschaftlichkeit und Funktionalität
Eine Verlängerung der Wechselintervalle der Schmierstoffe bedeutet steigende Anforderungen an die Öle, d.h. gleichbleibende Funktionalität über die Einsatzdauer, hohe thermische und oxidative Stabilität für lange Einsatzmöglichkeit und optimierte Reibungsverhältnisse zur Reduzierung von Energieverlusten.

5.1.5 Kaltstart
Verschleißfreies Startverhalten bei niedrigen Temperaturen.

5.1.6 Umweltverträglichkeit
Emissionsreduzierung durch Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades, problemlose Entsorgung (frei von Chlor und Schwermetallen), Wiederverwertbarkeit (kein Sonderabfall).

5.2 Spezifikationen
Neben den Werksnormen der einschlägigen Kfz- und Zulieferindustrie sind die Richtlinien für Getriebeöle des American Petroleum Institute (API) maßgebend. Die API-Klassifikationen können allerdings nur eine grobe Einteilung liefern, da die Anforderungen an moderne Getriebeöle sehr komplex sind.

5.2.1 API-Klassifikationen
Hiernach werden die Service-Anforderungen für amerikanische Kfz-Getriebeöle beschrieben. Die GL-Abstufungen bilden kein Qualitätsmerkmal
  • GL-1:
    Spiralverzahnte Kegelradgetriebe, Schneckengetriebe und handgeschaltete Getriebe bei niedrigen Gleitgeschwindigkeiten und geringer Flächenpressung der Zahnflanken. Es genügen Öle ohne verschleißschützende Zusätze.
  • GL-2:
    Schneckengetriebe mit Anforderungen an das Lasttragevermögen, das Temperaturniveau und die Gleitgeschwindigkeit, so daß Öle nach GL-1 nicht mehr genügen.
  • GL-3:
    Spiralverzahnte Kegelradgetriebe und Handschaltgetriebe unter mäßig erschwerten Bedingungen hinsichtlich Last und Drehzahl. Öl mit mildwirkenden Verschleißschutzzusätzen.
  • GL-4:
    Gerad - und Stirnverzahnte Getriebe, auch mit leichtem Achsversatz. Getriebeöle nach API GL-4 sind heute typische Vertreter in quereingebauten Transaxle-Getrieben.
  • GL-5:
    Hypoidverzahnte Getriebe (kreuzende Wellen mit großem Achsversatz) in PKW und anderen Fahrzeugen unter schockartiger Belastung bei hoher Drehzahl. Getriebeöle nach API GL-5 werden heute vorzugsweise in Hinterachsdifferentialen eingesetzt.
Praktische Bedeutung haben heute nur Getriebeöle nach API GL-3, GL-4 und GL-5.

Torsendifferentiale benötigen Getriebeöle nach API GL-5.

Lamellensperrdifferentiale benötigen Getriebeöle nach API GL-5 mit zusätzlicher LS-Performance (LS = Limited Slip). Ohne den Zusatz kommt es bei Kurvenfahrt zu Geräuschen.

5.3.1 Kann man auch Getriebeöl API GL-3/ GL-4 statt API GL-5 einsetzen ?
Ein modernes Schaltgetrieböl muß auf der einen Seite synchronfreundlich, auf der anderen Seite jedoch widerstandsfähig gegenüber hohen Flächenpressungen und Oberflächenbeanspruchungen sein, um Verschleiß, Pitting etc. zu vermeiden.

Dabei muß eine Balance gefunden werden, denn mit steigender Anti-Verschleiß- und Extreme Pressure (EP) - Performance verschlechtert sich das Synchronverhalten eines Schaltgetriebeöles.

Ein API GL-4 Schmierstoff hat deshalb ein für ein Schaltgetriebe optimiertes Additiv - Verhältnis.

Die Verwendung eines solchen Getriebeöles in einer API GL-5 - Anwendung könnte daher höheren Verschleiß hervorrufen.

5.3.2 Kann man auch Getriebeöl API GL-5 statt API GL-3/ GL-4 einsetzen ?
Heutige moderne Schaltgetriebe sind fast ausschließlich mit einer Synchronisation ausgestattet.

Der Kunde möchte eine komfortable und schnelle Synchronisation ohne Kratzgeräusche. Das bedeutet, daß die Reibung am Synchronkonus nicht zu hoch sein darf, um hakeliges Schalten zu vermeiden. Sie sollte jedoch auch nicht zu niedrig sein, um ein Durchrutschen des Synchronringes zu vermeiden, was wiederum eine Schaltung unmöglich machen würde.

Da zum Teil eine zu geringe Reibung beim Einsatz eines API GL-5 - Schmierstoffes in einem Synchrongetriebe beobachtet werden kann, wird vom Einsatz ausdrücklich abgeraten.

5.4 Prüfstandsergebnisse
"Der Vorteil von vollsynthetischen Hinterachsgetriebeölen konnte in einem Test eindrucksvoll dargestellt werden. Das Losbrechmoment von 700 Nm konnte beim Einsatz eines synthetischen Hinterachsgetriebeöles um über 80 Prozent verringert werden.

Daraus abzuleiten ist eine längere Lebensdauer der Getriebe, reduzierte Wartungskosten und geringerer Verschleiß.

Winterliche Schaltschwierigkeiten können bei Einsatz bestimmter vollsynthetischer Getriebeöle verbessert werden."

5.5 Automatic Transmission Fluid (ATF)
Ein ATF dient im wesentlichen zur Druckübertragung. Über einen Wandler wird Strömungsenergie in ein Drehmoment umgewandelt. Die Planetensätze bzw. die mit Bremsbändern und Lamellenpaketen ausgestatteten Zahnräder werden hydraulisch angesteuert und je nach gewünschten Übersetzungsverhältnissen abgebremst.

Führende Hersteller bieten eine neue Generation von automatischen Getrieben an, die das Ziel haben, den Kraftstoffverbrauch für das Fahrzeug zu reduzieren, den Schadstoffausstoß zu vermindern und den Fahrkomfort sowie die Betriebssicherheit zu optimieren. Wesentliche Merkmale sind eine 5-Stufen-Automatik, geregelte Überbrückungskupplungen und aufwendige Mikro-Prozessoren zur elektronischen Steuerung der Schaltvorgänge.

5.5.1 Überbrückungskupplung spart Sprit
Die weltweit bedeutendsten Hersteller für Automatikgetriebe sind General Motors und Ford. Beide Hersteller fassen ihre Anforderungen an das ATF in Spezifikationen zusammen, die bei Ford als MERCON und GM als DEXRON bekannt sind. Aufgrund der weltweiten Verfügbarkeit der ATF's übernehmen andere Hersteller gern die Spezifikationen und verschärfen oder erweitern sie entsprechend ihren Erfordernissen.

5.5.2 Vorteile synthetischer ATF's
Vorteile sind:
  • Sehr hohe Temperatur- und Alterungsstabilität, d. h. hoher Schutz vor Ablagerungen bzw. Verkokungen
  • Wesentlich besseres Kältefließverhalten
  • Höherer Wirkungsgrad vReduzierung der Öltemperaturen

5.5.3 Prüfstandsergebnisse2
Ein Beispiel für die höhere Alterungsstabilität von synthetischen ATF's, zeigt das Ergebnis eines DKA Oxidationstestes. Der Test zeigt den Viskositätsverlauf.

5.5.4 DKA Oxidationstest (160 °C, 500h)
Das frühe Altern von mineralischen ATF-Ölen hat Folgen auf die Funktionalität der Automatikgetriebe:
  • Schaltstöße
  • Durchrutschen der Gangstufen
  • Einfluß auf die Lebensdauer
  • Schlechter Wirkungsgrad