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A Halbautomatisches Getriebe ist ein Mehrganggetriebe wo ein Teil seiner Tätigkeit automatisiert (typischerweise die Betätigung des Kupplung), aber der Fahrer muss immer noch eingreifen, um das Fahrzeug aus dem Stand zu starten und die Gänge manuell zu wechseln. Halbautomatische Getriebe wurden fast ausschließlich in Motorrädern verwendet und basieren auf konventionellen Schaltgetriebe oder sequentielle manuelle Getriebe, sondern verwenden ein automatisches Kupplungssystem. Einige halbautomatische Getriebe basieren jedoch auch auf Standardhydraulik Automatikgetriebe mit Drehmomentwandler Und Planetenradsätze.
Zu den Namen bestimmter Arten von halbautomatischen Getrieben gehören kupplungsloses Handbuch,Auto-Manuell,automatische Kupplung manuell,Und Schaltwippen Übertragungen.[8][9][10] Diese Systeme erleichtern dem Fahrer das Schalten, indem sie das Kupplungssystem automatisch betätigen, normalerweise über Schalter die auslösen eine Stellantrieb oder Servo, wobei der Fahrer immer noch manuell schalten muss. Dies steht im Gegensatz zu einem Vorwählgetriebe, bei dem der Fahrer zwar die Kupplung betätigt und die nächste Gangstufe wählt, der Gangwechsel innerhalb des Getriebes jedoch automatisch erfolgt.
Halbautomatische Getriebe wurden erstmals in Automobilen eingesetzt und erfreuten sich Mitte der 1930er Jahre zunehmender Beliebtheit, als sie von mehreren amerikanischen Automobilherstellern angeboten wurden. Obwohl sie weniger verbreitet sind als herkömmliche hydraulische Automatikgetriebe, wurden Halbautomaten dennoch für verschiedene Auto- und Motorradmodelle angeboten und sind im 21. Jahrhundert in Produktion geblieben. Halbautomatische Getriebe mit Schaltwippen wurden in verschiedenen Rennwagen und wurden erstmals eingesetzt, um den elektrohydraulischen Gangwechselmechanismus des Ferrari 640 Formel 1 Auto im Jahr 1989. Diese Systeme werden derzeit in einer Vielzahl von erstklassigen Rennwagenklassen eingesetzt, darunter Formel Eins, IndyCar und Tourenwagenrennen. Weitere Anwendungen sind Motorräder, LKWs, Busse und Schienenfahrzeuge.
Halbautomaten erleichtern Gangwechsel indem die Notwendigkeit entfällt, beim Gangwechsel gleichzeitig ein Kupplungspedal oder einen Kupplungshebel zu betätigen. Die meisten Autos mit halbautomatischem Getriebe sind nicht mit einem Standardkupplungspedal ausgestattet, da die Kupplung ferngesteuert wird. Ebenso sind die meisten Motorräder mit halbautomatischem Getriebe nicht mit einem herkömmlichen Kupplungshebel am Lenker.
Die meisten halbautomatischen Getriebe basieren auf einem herkömmlichen Schaltgetriebe. Sie können teilweise automatisierte Getriebe sein. Sobald die Kupplung automatisiert wird, wird das Getriebe halbautomatisch. Diese Systeme erfordern jedoch immer noch eine manuelle Gangwahl durch den Fahrer. Diese Art von Getriebe wird als kupplungsloses Handbuch oder ein automatisiert manuell.
Die meisten halbautomatischen Getriebe in älteren Personenkraftwagen behalten den normalen H-Schalthebel eines manuellen Getriebes; ebenso behalten halbautomatische Getriebe bei älteren Motorrädern den herkömmlichen Fußschalthebel bei, wie bei einem Motorrad mit einem vollständig manuellen Getriebe. Halbautomatische Systeme in neueren Motorrädern, Rennwagen und anderen Fahrzeugtypen verwenden jedoch häufig Gangwahlmethoden wie Schaltwippen in der Nähe des Lenkrad oder Auslöser in der Nähe des Lenker.[11][12][13][14][15][16][17]
Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Formen der Automatisierung für die Kupplungsbetätigung eingesetzt, von hydraulisch, pneumatisch und elektromechanisch Kupplungen an vakuumbetrieben,[18] elektromagnetische und sogar Fliehkraftkupplungen. Flüssigkeitskupplungen (am häufigsten und früher in frühen Automatikgetrieben verwendet) wurden auch von verschiedenen Herstellern verwendet, normalerweise zusammen mit einer Art mechanischer Reibungskupplung, um zu verhindern, dass das Fahrzeug beim Stillstand oder bei Leerlauf.
Ein typisches halbautomatisches Getriebedesign kann funktionieren durch die Verwendung von Hall-Effekt-Sensoren oder Mikroschalter um die Richtung des gewünschten Schaltvorgangs zu erkennen, wenn der Schalthebel betätigt wird. Die Ausgabe dieser Sensoren wird mit der Ausgabe eines Sensors kombiniert, der an den Getriebe Das System misst die aktuelle Geschwindigkeit und den Gang und speist diese Daten in einen Getriebesteuergerät, elektronische Kontrolleinheit, Motorsteuergerät oder Mikroprozessor,[19][20] oder ein anderes elektronisches Steuersystem. Dieses Steuersystem bestimmt dann den optimalen Zeitpunkt und das optimale Drehmoment, das für ein sanftes Einkuppeln erforderlich ist.
Die elektronische Steuereinheit versorgt einen Aktuator mit Strom, der die Kupplung sanft ein- und auskuppelt. In einigen Fällen wird die Kupplung durch einen Servomotor gekoppelt mit einer Getriebeanordnung für eine Linearantrieb, der über eine hydraulischer Zylinder gefüllt mit Hydraulikflüssigkeit von dem Bremssystem, löst die Kupplung. In anderen Fällen kann der interne Kupplungsaktuator vollständig elektrisch sein, wobei der Hauptkupplungsaktuator von einem angetrieben wird Elektromotor oder Magnetspule oder sogar pneumatisch, wobei der Hauptkupplungsaktuator ein Pneumatikantrieb das die Kupplung löst.
Ein kupplungsloses manuelles System, genannt Autostickwar ein halbautomatisches Getriebe, das von Volkswagen für das Modelljahr 1968. Vermarktet als Volkswagen Automatikgetriebewurde ein herkömmliches Dreigang-Schaltgetriebe mit einem vakuumbetriebenen automatischen Kupplungssystem verbunden. Die Oberseite des Schalthebels war so konstruiert, dass sie durch Drücken, d. h. durch Berühren mit der Hand des Fahrers, einen elektrischen Schalter aktivierte. Beim Drücken betätigte der Schalter eine 12-Volt-Batterie. Solenoid, das wiederum den Vakuumkupplungsaktuator betätigte, wodurch die Kupplung ausgekuppelt und ein Gangwechsel ermöglicht wurde. Wenn der Fahrer die Hand vom Schalthebel nahm, kuppelte die Kupplung automatisch wieder ein. Das Getriebe war außerdem mit einem Drehmomentwandler ausgestattet, der es dem Auto ermöglichte, im Leerlauf zu laufen wie bei einem Automatikgetriebe und in jedem Gang anzuhalten und aus dem Stand wieder anzufahren.[21][22][23]
Ab Ende der 1990er Jahre führten Automobilhersteller das ein, was heute als automatisiertes Schaltgetriebe (AMT), das mechanisch ähnlich ist wie frühere kupplungslose Schaltgetriebe und seine Wurzeln in diesen hat. Ein AMT funktioniert auf die gleiche Weise wie ältere halbautomatische und kupplungslose Schaltgetriebe, jedoch mit zwei Ausnahmen: Es kann sowohl die Kupplung betätigen als auch automatisch schalten und verwendet keinen Drehmomentwandler. Das Schalten erfolgt entweder automatisch von einem Getriebesteuergerät (TCU) oder manuell über den Schaltknauf oder die Schaltwippen hinter dem Lenkrad. AMTs kombinieren die Kraftstoffeffizienz von manuellen Getrieben mit der Schaltfreundlichkeit von Automatikgetrieben. Ihr größter Nachteil ist der schlechte Schaltkomfort aufgrund der mechanischen Kupplung, die von der TCU gelöst wird, was leicht als „Ruckeln“ wahrnehmbar ist.[Quellenangabe erforderlich] Einige Getriebehersteller haben versucht, dieses Problem durch die Verwendung übergroßer Synchronringe und ein nicht vollständiges Öffnen der Kupplung beim Schalten zu lösen – was theoretisch funktioniert, seit 2007 gibt es jedoch kein Serienfahrzeug mit einer solchen Funktion.[muss aktualisiert werden] Bei Personenkraftwagen haben moderne AMTs im Allgemeinen sechs Gänge (einige haben jedoch auch sieben) und eine ziemlich lange Übersetzung. In Kombination mit einem intelligenten Schaltprogramm kann dies den Kraftstoffverbrauch erheblich senken. Im Allgemeinen gibt es zwei Arten von AMTs: integrierte AMTs und Add-on-AMTs. Integrierte AMTs wurden als dedizierte AMTs entwickelt, während Add-on-AMTs Umbauten von Standard-Schaltgetrieben in AMTs sind.[Quellenangabe erforderlich]
Ein automatisiertes Schaltgetriebe kann über einen vollautomatischen Modus verfügen, bei dem der Fahrer überhaupt nicht schalten muss.[24] Diese Getriebe können als Standard-Schaltgetriebe mit automatisierter Kupplung und automatisierter Gangschaltung beschrieben werden, sodass sie auf die gleiche Weise wie herkömmliche Automatikgetriebe funktionieren. Die TCU schaltet automatisch die Gänge, wenn beispielsweise der Motor rot markiert. Das AMT kann in einen kupplungslosen manuellen Modus geschaltet werden, in dem man mit einem an der Konsole montierter Gangwahlschalter oder Schaltwippen.[25] Die Kosten sind geringer als bei herkömmlichen Automatikgetrieben.[26]
Das automatisierte Schaltgetriebe (Handelsnamen sind unter anderem Maschinenpistole III) ist nicht zu verwechseln mit dem „manumatic“-Automatikgetriebe (vermarktet unter Handelsnamen wie Tiptronic, Steptronic, Sportmatic, Und Geartronic). Obwohl diese Systeme oberflächlich betrachtet ähnlich erscheinen, verwendet ein Manumatic einen Drehmomentwandler wie ein Automatikgetriebe anstelle der Kupplung, die in einem automatisierten Schaltgetriebe verwendet wird. Ein automatisiertes Schaltgetriebe kann dem Fahrer die volle Kontrolle über die Gangwahl geben, während ein Manumatic eine Gangwechselanforderung ablehnt, die zum Abwürgen des Motors führen würde (aufgrund zu geringer U/min) oder Überdrehen. [24] Der Automatikmodus eines automatisierten Schaltgetriebes ist bei niedrigen Geschwindigkeiten oder häufigen Stopp-Start-Geschwindigkeiten weniger sanft als der von Manumatics und anderen Automatikgetrieben.
Mehrere halbautomatische Getriebe, die bei Motorrädern und Rennwagen zum Einsatz kommen, basieren eigentlich auf sequentielle manuelle Getriebe. Halbautomatische Motorradgetriebe haben im Allgemeinen keinen Kupplungshebel, behalten aber den herkömmlichen Schalthebel mit Ferse und Zehen.
Halbautomatische Motorradgetriebe basieren auf herkömmlichen sequentiellen Schaltgetrieben und verwenden typischerweise eine Fliehkraftkupplung.[34] Im Leerlauf ist der Motor von der Getriebeeingangswelle getrennt, so dass sowohl der Motor als auch das Fahrrad Freilauf, anders als bei Wandlerautomatiken gibt es keinen Leerlaufkriechen mit einer richtig eingestellten Fliehkraftkupplung. Bei steigender Motordrehzahl schwenken die Gegengewichte innerhalb der Kupplungsbaugruppe allmählich weiter nach außen, bis sie mit der Innenseite des Außengehäuses in Kontakt kommen und eine zunehmende Menge an Motorleistung und Drehmoment übertragen. Der effektive „Schleifpunkt“ oder „Schleifpunkt“[35] wird automatisch durch Gleichgewicht gefunden, wobei die Leistung, die durch die (immer noch rutschende) Kupplung übertragen wird, der Leistung entspricht, die der Motor liefern kann. Dies ermöglicht relativ schnelle Vollgasfahrten Anfahren (mit der Kupplung so eingestellt, dass der Motor sein maximales Drehmoment hat), ohne dass der Motor langsamer wird oder stecken bleibt, sowie entspannteres Anfahren und Manöver bei niedriger Geschwindigkeit bei niedrigerer Drosselung und Drehzahl.
Im Jahr 1901 Amédée Bollée entwickelte eine Methode zum Schalten von Gängen, die ohne Kupplung auskam und über einen im Lenkrad montierten Ring aktiviert wurde.[36] Ein Auto mit diesem System war der 1912 Bollee Torpedo Typ F.
Vor der Einführung des ersten serienmäßig hergestellten hydraulischen Automatikgetriebes (der General Motors Mit der Einführung der Hydra-Matic-Technik im Jahr 1940 boten mehrere amerikanische Hersteller verschiedene Vorrichtungen an, um den erforderlichen Kraftaufwand beim Kuppeln oder Schalten zu reduzieren.[37] Diese Geräte sollten die Bedienung der unsynchronisierte Schaltgetriebe, sogenannte Crash-Getriebe, die vor allem beim Stop-and-Go-Verkehr häufig zum Einsatz kamen.
Ein früher Schritt in Richtung automatisierter Getriebe war der 1933–1935 SPRACHE Selbstschalthebel,[38][39][40][41] der im „Vorwärts“-Modus automatisch zwischen zwei Vorwärtsgängen schaltete (oder im „Notfall-Low“-Modus zwischen zwei kürzeren Übersetzungsverhältnissen). Beim Anfahren aus dem Stand musste der Fahrer das Kupplungspedal betätigen. Der Self-Shifter erschien erstmals im Mai 1933 und wurde serienmäßig beim Royale und als Option beim Flying Cloud S-4 angeboten.[42]
1937 kam das Vierganggetriebe Oldsmobile Das automatische Sicherheitsgetriebe wurde am Oldsmobile Sechs und Oldsmobile Eight-Modelle.[38] Zum Anfahren aus dem Stand und zum Umschalten zwischen den Bereichen „Low“ und „High“ wurde ein Planetengetriebe mit Kupplungspedal verwendet.[43][44][45] Das automatische Sicherheitsgetriebe wurde im Modelljahr 1940 durch das vollautomatische Hydra-Matic ersetzt.[46][47]
Die Jahre 1938–1939 Buick Spezial war mit einem anderen Self-Shifter 4-Gang-Halbautomatikgetriebe erhältlich,[48][49][50] bei dem eine manuelle Kupplung zum Anfahren aus dem Stand und eine automatisierte Kupplung zum Gangwechsel verwendet wurden.
Das Jahr 1941 Chrysler M4 Vacamatic Das Getriebe war ein Zweigang-Schaltgetriebe mit integriertem Untersetzungsgetriebe, einer herkömmlichen manuellen Kupplung und einer Flüssigkeitskupplung zwischen Motor und Kupplung.[51][52][53] Das Zweiganggetriebe hatte „hohe“ und „niedrige“ Bereiche, und die Kupplung wurde verwendet, wenn der Fahrer zwischen den Bereichen wechseln wollte. Beim normalen Fahren drückte der Fahrer die Kupplung, wählte den hohen Bereich und ließ die Kupplung dann los. Sobald das Gaspedal gedrückt wurde, rastete die Flüssigkeitskupplung ein und das Auto begann sich vorwärts zu bewegen, wobei die Untersetzungseinheit einrastete, um ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis bereitzustellen. Bei einer Geschwindigkeit zwischen 24 und 32 km/h nahm der Fahrer das Gaspedal los und die Untersetzungseinheit schaltete aus. Die Vacamatic wurde durch eine ähnliche ersetzt M6 Presto-Matic Getriebe für das Modelljahr 1946.
Ähnliche Entwürfe wurden für die Jahre 1941–1950 verwendet. Hudson Laufwerk-Master[54][55] und das unglückselige Jahr 1942 Lincoln Flüssigmatisch.[56][57] Beide kombinierten einen 3-Gang Schaltgetriebe mit automatisiertem Schalten zwischen dem 2. und 3. Gang anstelle der „Underdrive“-Einheit der Vacamatic.
Die Packard Electro-Matic, eingeführt im Jahr 1941 Packard Clipper Und Packard 180 war ein frühes kupplungsloses Schaltgetriebe, das eine herkömmliche Reibungskupplung mit automatischem Vakuumbetrieb verwendete, der durch die Stellung des Gaspedals gesteuert wurde.
Der Automobilprodukte Manumatic-System, erhältlich für die Modelle ab 1953 Ford Anglia 100E war ein vakuumbetriebenes automatisches Kupplungssystem, das durch einen Schalter betätigt wurde, der ausgelöst wurde, wenn der Schalthebel bewegt wurde. Das System konnte das Gaszugkabel steuern (um den Motor auf der erforderlichen Drehzahl für den Gangwechsel zu halten) und die Geschwindigkeit des Kupplungseingriffs variieren.[58] Das nachfolgende Newtondrive-System, das für den Ford Anglia von 1957 bis 1958 erhältlich war, verfügte auch über eine Vorrichtung für Drossel Kontrolle. Ein ähnliches Produkt war der deutsche Saxomat automatisches Kupplungssystem, das Mitte der 1950er Jahre eingeführt wurde und in verschiedenen europäischen Autos verfügbar war.[59]
Der Der Citroën DS, der 1955 eingeführt wurde, verwendete eine Hydrauliksystem mit einem hydraulisch betätigten Drehzahlregler und einer Leerlauf-Drehzahlerhöhungsvorrichtung zum Auswählen der Gänge und Betätigen der sonst üblichen Kupplung. Dies ermöglichte kupplungsloses Schalten mit einem einzigen Lenkradhebel, während der Fahrer gleichzeitig das Gaspedal losließ, um den Gang zu wechseln. Dieses System erhielt in den USA den Spitznamen „Citro-Matic“.
Für das Modelljahr 1962 Amerikanische Motor führte den E-Stick ein, der das Kupplungspedal im Rambler Amerikaner mit serienmäßigem Dreigang-Schaltgetriebe.[60] Diese automatische Kupplung nutzte den Motoröldruck als Hydraulikquelle und war für weniger als 60 US-Dollar erhältlich.[61] Im Vergleich zu den vollautomatischen Getrieben der damaligen Zeit bot der E-Stick den Kraftstoffverbrauch eines Schaltgetriebes, wobei die Kupplung über Vakuum und elektrische Schalter gesteuert wurde. Das E-Stick-Dreiganggetriebe wurde für die größeren Modelle angeboten. Rambler-Klassiker Modelle, zusammen mit einer Overdrive-Einheit.[62] Das System war nur für Sechszylindermotoren erhältlich und da es keine Kupplung hatte, war es unpopulär, weshalb die Produktion nach 1964 eingestellt wurde.[63]
Das Jahr 1967 Volkswagen WSK (Wandlerschaltkupplungsgetriebe; Englisch: Wandlerschalt-/Kupplungsgetriebe), verwendet in der Käfer, Typ 3 Und Karmann Ghia war eines der ersten Getriebe seiner Art, mit automatischer mechanischer Kupplung und Drehmomentwandler. Es war auch bekannt als Autostick. Das Schalten erfolgte manuell durch den Fahrer. Die automatische mechanische Kupplung ermöglichte es dem Auto, aus dem Stand heraus zu beschleunigen, während der Drehmomentwandler dies in jedem Gang ermöglichte. Es dämpfte Motorvibrationen und sorgte für eine Drehmomentvervielfachung. Es fungierte als eine Art „Untersetzungsgetriebe“, sodass das eigentliche mechanische Getriebe nur drei Vorwärtsgänge benötigte (aus diesem Grund haben herkömmliche Automatikgetriebe mit Drehmomentwandler normalerweise weniger Gänge als manuelle Getriebe). Der WSK hatte keinen „ersten“ Gang; stattdessen wurde der erste Gang in den Rückwärtsgang umgewandelt und der zweite Gang wurde als erster Gang bezeichnet (wobei der dritte und vierte Gang jeweils als zweiter und dritter Gang bezeichnet wurden).[64]
Der Chevrolet Torque-Drive Getriebe, eingeführt im Jahr 1968 Chevrolet Nova Und Camaro ist eines der wenigen Beispiele, bei denen ein halbautomatisches Getriebe auf einem herkömmlichen hydraulischen Automatikgetriebe (anstatt einem Standard-Schaltgetriebe) basierte. Das Torque-Drive war im Wesentlichen ein 2-Gang Powerglide Automatikgetriebe ohne Vakuummodulator, bei dem der Fahrer manuell zwischen „Low“ und „High“ schalten muss. Die Quadrantenanzeige bei Torque-Drive-Fahrzeugen war „Park-RN-Hi-1st“. Der Fahrer startete das Auto im „1. Gang“ und bewegte den Hebel dann bei Bedarf auf „Hi“. Der Torque-Drive wurde Ende 1971 eingestellt und durch ein herkömmliches hydraulisches Automatikgetriebe ersetzt. Weitere Beispiele für halbautomatische Getriebe auf Basis hydraulischer Automatikgetriebe waren das 3-Gang-Halbautomatikgetriebe von Ford, das in den Jahren 1970–1971 verwendet wurde. Ford Maverick, frühe Versionen von Honda 1972–1988 Hondamatic 2-Gang- und 3-Gang-Getriebe und die Daihatsu Diamatic 2-Gang-Getriebe verwendet in den Jahren 1985–1991 Daihatsu-Scharade.