Table Of ContentAUTOMATISCHE
AUTOMOBILGETRIEBE
MIT HYDRODYNAMISCHER
KRAFTOBERTRAGUNG
VON
PROF. DR. JOSEF STUPER
FLUGKAPITAN, MAICHINGEN /WORTTEMBERG
MIT 310 TElLS FARBIGEN TEXTABBILDUNGEN
1965
SPRINGER-VERLAG
WIEN . NEW YORK
ISBN-13: 978-3-709\-8134-8 e-ISBN-\3: 978-3-709\-8133-\
DOl: 10.\007/978-3-709\-8133-\
ALLE RECHTE, INSBESONDERE DAS DER "OBERSETZUNG
IN FREMDE SPRACHEN, VORBEHALTEN
OHNE SCHRIFTLICHE GENEHMIGUNG DES VERLAGES
1ST ES AUCH NICHT GESTATTET, DIESES BUCH ODER TEILE DARAUS
AUF PHOTOMECHANISCHEM WEGE (PHOTOKOPIE, MIKROKOPIE)
ODER SONSTWIE ZU VERVIELFALTIGEN
::0) 1965 BY SPRINGER-VERLAG/WIEN
SOFTCOVER REPRINT OF THE HARDCOVER 1ST EDITION 1965
Tite\ Nr. 8959
Dieses Budz widme idz
dem Andenken der Erfinder und Konsfrukfeure:
Nikolaus August Otto
'/(. 10.6.1832 in Hofzhausen (Taunus), t 26.1.1891 in Kofn
Gottlieb Daimler
'/(. 17.3.1834 in ScllOrndorj. t 6.3.1900 in Cannsfatt
John Boyd Dunlop
t
'/(. 5.2.1840 in Dreghorn (Ayrshire), 23.11.1921 in Dublin
Carl Benz
t
'/(. 25.11.1844 in Karlsruhe, 4.4.1929 in Ladenhurg
Wilhelm Maybach
'/(. 9.2.1846 in Heifhronn, t 29.12.1929 in Cannstatf
Rudolf Diesel
'/(. 18.3.1858 in Paris, t 29.9.1913 (verungfiicktJ
Robert Bosch
'/(. 23.9.1861 in Afheck hei Ufm, t 12.3.1942 in Stuttgart
Prosper LJOrange
t
'/(. 1.2. 1876 in Beirut (Syrien), 30. 7. 1939 in Sfuttgart
Hermann F6ttinger
'/(. 12.2.1877 in Niirnherg, t 28.4.1945 in Berlin
Ihrem geniafen SdzafJen verdanke idz meinen Wagen
Josef Stuper
Vorwort
Eines der modernsten Bauteile eines Automobils ist das automatische
Getriebe. In den USA gehort es schon fast zur Standardausriistung,
und in Europa wachst seine Anwendung von Jahr zu Jahr. Wahrend
iiber diese Art der Kraftiibertragung in der amerikanisch-englischen
Literatur bereits einige gute Werke vorliegen, fehlt eine zusammen
fassende Darstellung in deutscher Sprache. Diese Liicke solI das vor
liegende Buch ausfiillen. Es wendet sich an alle, die sich fUr automatische
Automobilgetriebe und ihre Technik interessieren: an den Fachmann
im Kraftfahrwesen, den Studierenden und Lehrer, den angehenden
Ingenieur oder erfahrenen Praktiker und nicht zuletzt an alle die Fahrer,
die wissen mochten, wie ihr Getriebe aufgebaut ist und wie es arbeitet.
Auf die klare Darlegung der technisch-physikalischen Zusammen
hange ist groBer Wert gelegt worden. Die Anforderungen an die mathe
matischen und physikalischen Kenntnisse des Lesers sind niedrig ge
halten. W 0 immer es geht, dienen zur naheren Erlauterung des Aufbaus
und der Vorgange Zeichnungen und Bilder. Ihr Studium setzt allerdings
wegen der vielen erforderlichen Hinweise auf Einzelheiten die Bereitschaft
des Lesers zur Mitarbeit voraus.
Dank gebiihrt den Werken der Automobilindustrie und den Verlags
anstalten, die mich durch die Uberlassung von Unterlagen, Bildern,
Zeichnungen, Druckstocken und Beschreibungen unterstiitzt haben.
In sehr entgegenkommender Weise hat sich Herr Dr.-Ing. H. J. FORSTER,
der Leiter der Abteilung Sondergetriebe im Hause DAIMLER-BENZ,
bereit gefunden, das Manuskript durchzusehen; hierfiir und fUr manchen
guten Rat und Hinweis spreche ich ihm meinen herzlichsten Dank aus.
Ohne Anlehnung an seine tiefschiirfenden und grundlegenden Arbeiten
zur Kraftiibertragung in Automobilen hatte ich das vorliegende Werk
kaum schreiben konnen.
Anerkennung schulde ich dem SPRINGER-Verlag Wien und seinem
Leiter, Herrn Senator O. LANGE, der meinen Vorschlag, dieses Buch er
scheinen zu lassen, sofort bereitwillig aufgriff. Die harmonische Zu
sammenarbeit mit den Angehorigen des Verlags machten die Pflichten des
Verfassers zu einem Vergniigen.
Maichingen, im Herbst 1964 JOSEF STUPER
Inhaltsverzeichnis
Seite
Bezeichnungen .................................................. X
Quellenverzeichnis der Abbildungen ............................... XII
I. Einfiihrung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
A. Leistungsbedarf eines Automobils ................... 3
B. Leistungsabgabe cines Automobilmotors ............ 9
C. Die Kupplung......................................... 12
D. Das Getriebe.......................................... 15
E. Zusammenarbeit von Motor und Getriebe........... 20
F. Automatisierung ...................................... 23
II. Die Bauelemente der automatischen Automobilgctriebe. . . . . . . . . .. 24
A. Planetengetriebe ...................................... 24
1. Grundsiitzlicher Aufbau ................................ 25
2. Die Grundgleichung des einfachen Planetengetriebes. . . . . .. 27
3. Die verschiedenen Anordnungen des einfachen Planeten-
getriebes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 28
4. Planetengetriebereihen ................................. 31
5. Planetengetriebeketten ................................. 37
6. Der Lanf des Drehmomentes durch die Planetengetriebe 44
7. Znsammenhiinge zwischen den Ziihnezahlen eines Planeten-
getriebes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 49
8. Die Servoeinrichtungen ................................ 50
a) Die Kupplungen . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . ... . . . . .. 50
b) Die Bremseinrichtungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 52
c) Die Freilaufsperren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 55
d) Die Olhydraulik .................................... 57
B. AbriB tiber die Entwicklnng der Fottinger-Stro
mungsmaschinen und Einftihrung in ihre technische
Physik................................................. 69
C. Die Fottinger-Kupplung ............................. 91
1. Aufbau ............................................... 91
2. Modellgesetz und Kupplungsfaktor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 94
3. Zusammenarbeit von Fottinger-Kupplung und Verbrennungs-
motor................................................. 97
D. Der Fottinger-Wandler ............................... 102
1. Aufbau und Kennlinien ................................ 102
2. Ausfiihnmgsformen fUr Automobilgetriebe ............... 106
3. Das Trilok-Prinzip und der Trilok-Wandler .............. 109
a) Entwicklung ....................................... 109
b) Kennlinien ......................................... 112
Vln Inhaltsverzeiehnis
e) Ausfiihrung ......................................... 114
d) Zusammenarbeit eines Wandlers mit einem Motor ..... 118
e) Zusammenarbeit von Motor, Wandler und Getriebe ..... 123
4. Verbesserung des Wandlerwirkungsgrades dureh mehrstufige
Rader ................................................ 127
E. AI' bei tsfl iissigkei t fiir die Fottinger -Strom ungs-
masehinen ............................................. 133
F. Kiihlung von automatisehen Automobilgetrieben .. 134
G. Leistungsverzweigung ................................ 136
1. Prinzipieller Aufbau und Grundgleichungen............... 136
2. Stromungsmaschinen in Leistungsverzweigungen .......... 141
3. Leistungsverzweignng in automatischen Automobilgetrieben 146
III. Ausgefiihrte Getriebe ........................................ 149
A. Automatische Automobilgetriebe aus den USA unter
Verwendnng einer hydrodynamischen Kupplung ... 155
1. Das Hydramatic-Getriebe Ausf. A ....................... 155
a) Anfbau ............................................. 155
b) Die Schaltautomatik ................................ 161
c) Die Anordnung der selbsttatigen Schaltvorrichtung .... 166
d) Die Arbeitsweise der hydraulischen Anlage ............ 169
2. Das Hydramatic-Getriebe Ausf.E ....................... 178
3. Das Hydramatic-Getriebe Ausf. G ....................... 181
4. Das Hydramatic-Getriebe Ausf. D ........................ 192
B. Automatisehe Automobilgetriebe mit Fottinger-
Wandler ................................................ 194
1. Das Dynaflow-Getriebe und seine Varianten ............. 194
a) Aufbau. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 194
b) Weiterentwicklung des Dynaflow-Getriebes ............ 202
c) Das Turboglide-Getriebe von CHEVROLET aus dem Jahre
1957 .............................................. 209
d) Das Flight Pitch Dynaflow-Getriebe von BUICK (1958) 217
2. Weitere automatische Automobilgetriebe aus den USA .... 222
a) Das Ultramatic-Getriebe von PACKARD ................ 222
b) Das BORG-WARNER-Getriebe fUr STUDEBAKER (Detroit
Gear) .............................................. 229
c) Das FORD-Mercury-Getriebe von WARNER ............ 236
d) Das Gruiseomatic-Getriebe von FORD ................. 240
e) Das Powerflite-Getriebe von CHRYSLER ................ 243
f) Das Torqueflite-Getriebe von CHRYSLER ............... 246
3. Die automatisehen Getriebe der amerikanischen "Compact
Cars" .............................................. 252
a) Das BORG-WARNER-35-Getriebe ....................... 254
b) Das Torqueflite-Getriebe fUr CHRYSLER Valiant und Lancer 259
c) Das Fordomatic-Getriebe fiir FORD Falcon und Gomet 263
d) Das Powerglide-Getriebe fiir den CHEVROLET Gorvair ... 266
e) Das Tempestorque-Getriebe fUr den PONTIAC Tempest .... 269
f) Das Dual Path Turbine Drive-Getriebe fiir den BUICK
Special ............................................ 274
Inhaltsverzeichnis IX
4. Neue automatische Automobilgetriebe aus den USA fiir die
Modelle 1964 ........................................... 282
a) Das Cruiseomatic-Getriebe 1964 von FORD ............ 283
b) Das Turbo Hydramatic-Getriebe fUr CADILLAC und das
BUICK Super Turbine 400-Getriebe .................... 286
c) Das BUICK Super Turbine 300-Getriebe und das Jetaway-
Getriebe von OLDSMOBILE .......................... 290
d) Das 1964 Tempestorquc-Getriebe ..................... 297
C. Automatische Automobilgetriebe aus Europa ...... 297
1. Das Hansamatic-Getriebe von BORGWARD ................ 299
2. Das Variomatic-Getriebe von der DAF ................... 301
3. Das Mechamatic-Getriebe von HOBBS .................... 310
4. Das Autosclectric-Getriebe von SMITHS ................... 318
5. Das automatische Getriebe von DAIMLER-BENZ. . . . . . . . . .. 322
6. Das T 124-Getriebe von RENAULT ...................... 339
7. Das ZF-Automat-Getriebe 3 HP-12 von der ZAHNRADFABRIK
FRIEDRICHSHAFEN AG .................................. 343
8. Automatische Automobilgetriebe aus Rul.lland und Japan.. 348
D. Das Angebot von automatischen Automobilgetrieben
auf dem Weltmarkt im Jahre 1964 .................. 352
IV. Uber das Fahren mit automatischen Automobilgetrieben .......... 353
Literaturverzeichnis .......................................... 369
Namen- und Sachverzeichnis ................................ 385
Bezeichnungen XI
8 Sonnenrad eines Planetengetriebes, Schlupf
S Steigung, Sammelpunkt, Index fur Steigung und fur Sekunde
t Zeit, Turbine
T Turbinenrad, Temperatur
u Umfangsgeschwindigkeit [m/s]
U Umdrehung
v Geschwindigkeit [m/s], [km/h]
V Verzweigungspunkt, Index fur Verlust und fur V orwarts
w Relativgeschwindigkeit [m/s]
W Widerstand [kp]
z Zahnezahl eines Zahnrades
Z Zugkraft [kp]
Steigungswinkel (tg IX = Steigung), Umschlingungswinkel, Flachell
verhaltnis
Schaufelein- oder -austrittswinkel (Kantenwinkel)
spezifisches Gewicht (Wichte) [kp m-3], [gr/cm3]
Wirkungsgrad, technische Zahigkeit
Liefergrad
Momentwandlung ~: ( = ~:), Reibungskoeffizient, flg Gleit
reibung, 11k Haftreibung, flA Momentwandlung beim Anfahren
(im Start)
(= ;)
kinematische Zahigkeit
n L UDoLFsche Zahl (= 3,1415926 ... )
Dichte [kp S2 m-4]
(=
Drehzahlverhaltnis ~ ~)
np n1
w Winkelgeschwindigkeit [S-1]
o
Index bei Nennleistung (Hochstleistung Nmax), z. B. Mo, no, Zo
1 Hinweis auf Antrieb
2 Hinweis auf Abtrieb
mdul mit dem Uhrzeigersinn laufend
edul entgegen dem Uhrzeigersinn laufend
Die amerikanischen Getriebebezeichnungen werden oft getrennt ge
schrieben, z. B. Cruise-O-matic. Hier ist einheitlich die gebundene
Schreibweise (z. B. Cruiseomatic) benutzt worden.
Die Bezeichnung "Getriebeautomat" ist sprachlich nicht einwandfrei;
der Hauptbegriff muD hinten stehen. Richtig (aber nicht gliicklich) ist
die Wortbildung "Automatikgetriebe" oder "Automatgetriebe".
Quellenverzeichnis der Abbildungen
BORG-WARNER: Abb.53, 61 bis 64, 136, 235 bis 237.
CHRYSLER: Abb. 228,229,231,239,240.
VAN DOORNE'S AUTOMOBIELFABRIEK: Abb.274, 275, 277.
DAIMLER-BENZ: Abb. 44, 48, 65, 114, 115, 137,211,212,214, 215, 290 bis 293,
296, 297, 301, 302.
FORD (iiber FORD Koln): Abb. 38, 53, 57, 58, 60, 221, 224 bis 226, 243, 244,
262, 264.
GENERAL MOTORS (iiber ADAM OPEL Riisselsheim): Abb. 20, 25, 51, 56, 57,
68, 158, 159, 173, 177, 178, 180, 182, 191, 192, 248 bis 250, 252, 254, 256,
257, 260, 266, 267, 269 bis 272.
HOBBS: Abb. 282.
RENAULT: Abb.67, 116, 303 bis 305.
ZF (Friedrichshafen): Abb. 307 bis 309.
Aus [6] Abb. 113; aus [11] Abb. 100, 107; aus [15] Abb.92, 117; aus
[18] Abb. 7, 32, 33, 36, 52, 54, 163 bis 171, 185, 207, 209, 213; aus [19]
Abb. 71, 99; aus [28] Abb. 59, 162, 186, 187; aus [36] Abb. 133, 175, 183,
189, 196, 200, 220, 222, 232; aus [59] Abb. 6, 18; aus [126] Abb. 88, 93, 94,
118 bis 123, 202; aus [127] Abb. 70, 72 bis 79; aus [199] Abb. 105; aus [208]
Abb. 102; aus [249] Abb. 281,283,285,286 bis 288; aus [250] Abb. 124 bis 127;
aus [252] Abb. 245; aus [330] Abb. 156, 310; aus [349] Abb. 145, 146.
Die iibrigen Bilder und Zeichnungen stammen aus dem Archiv des Verfassers.
I. Einfiihrung
Unsere Zeit steht im Zeichen der Motorisierung des Verkehrs und der
Motorisierung des einzelnen. Millionen von Kraftwagen bewegen sich in
den Stadten und Dorfem, auf den LandstraBen und Autobahnen, deren
Netz kaum mit der Zunahme Schritt halten kann. Das Erlemen der
Kunst, ein Automobil zu steuem, gehort heute fast zur Grundausbildung
eines Menschen. Neben dem Streben nach Steigerung der Leistungs
fahigkeit und der Wirtschaftlichkeit des Kraftwagens geht die technische
Entwicklung dahin, seine Handhabung zu vereinfachen, urn so Komfort
und Sicherheit im Verkehr zu erhohen. Sie zielt darauf ab, dem Fahrer
moglichst viel an Denk-, FuB- und Handarbeit abzunehmen. Er soll nur
noch die Bedieneinrichtungen vorfinden, auf die man nicht verzichten
kann:
das Lenkrad fur die Richtung,
den Gashebel und die Bremse fur die Regelung der Geschwindigkeit
und sonst nichts.
Das gilt fUr den normalen Fahrbetrieb. Beim Start kommt das An
lassen des Motors und das Umschalten auf Vorwarts- oder Ruckwarts
fahrt, bei Nacht das Schalten der Beleuchtung hinzu.
Ein Wagen stellt nun an die Zugkraft und an ihr AusmaB unter den
verschiedenen Fahrverhaltnissen: Anfahren, Beschleunigen, tTberwinden
von Steigungen, Einhalten einer Geschwindigkeit bestimmte Anforde
rungen, die vom Motor, der mit seiner Leistung die Zugkraft erzeugt,
erfiillt werden mussen. Leider gibt der Verbrennungsmotor bei all seinen
sonstigen Vo rzugen, die ihn schlechthin zu der Kraftquelle im Automobil
machen, seine Leistung in einer Form ab, die den skizzierten Eigenarten
des Fahrbetriebes nicht entspricht. Die Kennung des Motors, wie man
den Verlauf der Leistung oder des Drehmomentes in Abhangigkeit von
der Drehzahl nennt, muB gewandelt werden. Als Kennungswandler
dienen die allen Autofahrem bekannten Einrichtungen von Kupplung
und Schaltgetriebe. Sie sind ein empfindlicher Nachteil, der nun einmal
im Charakter des Verbrennungsmotors begrundet ist. DaB es auch ohne
Kupplung und Getriebe gehen kann, beweist das Bild einer der ersten
Dampflokomotiven, Abb. 1, bei der die Kraft des gespannten Dampfes
unmittelbar auf die Antriebsrader ubertragen wird, wie es auch heute
noch geschieht. Beim Getriebe und der Kupplung eines Automobils
wiirde man den Aufwand an Gewicht, Raum und Kosten vielleicht noch
Stiiper, Automobilgetriebe
