Ein Vorwählgetriebe, auch Vorwahlgetriebe oder Preselector-Gearbox, ist ein Handschaltgetriebe, bei dem der gewünschte Gang mit einem Schalthebel zunächst vorgewählt und dann bei Betätigung eines weiteren Bedienelementes, zum Beispiel eines Pedals, eingerückt wird, ohne dass gleichzeitig ein Kupplungspedal getreten werden muss.The Autocar: The Autocar Handbook. 13. Ausgabe. Iliffe & Sons. London ca. 1935. Clutch an Gear Box Es war, vornehmlich in den 1930er-Jahren, bei Pkw-Modellen verbreitet.
Die meisten Vorwählgetriebe benötigen keine vom Fahrer bediente Kupplung. Manche sind mit einer Anfahrkupplung verbunden.Ian Ward (Hrsg.); L. Setright: Anatomy of the Motor Car. Orbis, 1976, ISBN 0-85613-230-6, S. 91
Ein Vorwahlgetriebe ist kein Automatikgetriebe, auch wenn es Ähnlichkeiten im Aufbau gibt. Ein vollautomatisches Getriebe wählt selbsttätig eine geeignete Übersetzung, während das Vorwählgetriebe die Wahl der richtigen Gangstufe in der Hand des Fahrers belässt. Es gab automatisch schaltende Getriebe, die auch als Vorwählgetriebe bedient werden konnten (zum Beispiel beim Londoner Doppeldeckbus AEC Routemaster aus den 1960er Jahren).
Es gibt verschiedene Bauarten von Vorwählgetrieben, die sich wesentlich unterscheiden. Das bekannteste System ist das von Wilson.Peter (Banjo) Meyer: The Wilson Preselector Gearbox, Armstrong-Siddeley Type. Pbm-Verlag, Seevetal 2011 Einige Vorwählgetriebe, wie das von Cotal, legen sofort nach Betätigung des Schalthebels den gewünschten Gang ein, ohne dass vorher ein zusätzliches Pedal betätigt werden müsste. Diese nennt man „selbstschaltende Getriebe“, gelten aber als Vorwählgetriebe.Beide Bauarten sind Vorläufer des Automatikgetriebes. In den letzten Jahren übernahmen die Tiptronic und ähnliche automatisierte Getriebe die Rolle der Vorwählgetriebe. Bei ihnen kann die Fahrstufe manuell gewählt werden und wird dann sofort automatisch eingerückt.
Vorteile des Vorwählgetriebes Für den Fahrer gibt es zwei Vorteile: Schneller Gangwechsel mit nur einem einzigen Bedienvorgang. Dies setzt weniger Übung voraus als zum Beispiel Doppelkuppeln und ermöglicht schnellere Gangwechsel beim Rennen. Wesentlich größere Motorleistungen können mit weniger aufwändiger Mechanik beherrscht werden.
In technischer Hinsicht bieten einige Bauarten von Vorwählgetrieben besondere Vorteile. Beim Wilson-Vorwählgetriebe sind dies folgende, von denen einige allerdings auch auf einige andere, vollkommen unterschiedliche Bauarten zutreffen: Die Reibkomponenten sind Bremsen anstatt Kupplungen. Diese sind einfacher aufgebaut, da ihre Verschleißteile nicht rotieren. Die Reibkomponenten sind außen angebracht und nicht vom Betätigungsmechanismus verdeckt. Dies erleichtert Wartungs- und Einstellungsarbeiten.
Vorwählgetriebe gab es in Daimler-Personenwagen und -Nutzfahrzeugen, Pkw von Maybach, Alvis, Talbot-Lago, Delahaye, Ford France, Salmson, Hotchkiss, Bugatti und Armstrong Siddeley, sowie an vielen Omnibussen in London. Auch in Rennwagen, wie dem ERA R4D von 1935 und Bergrennwagen fand man sie. Auch bei Militärfahrzeugen baute man ab 1929 Vorwählgetriebe ein, so zum Beispiel beim Panzerkampfwagen VI Tiger und beim Panzerkampfwagen VI Tiger II im Zweiten Weltkrieg. Auch moderne Panzer, wie der Challenger 2, haben Vorwählgetriebe.
Bauarten Planetengetriebe Viele Vorwählgetriebe arbeiten mit Planetenradsätzen.
Wilson Wilson ist die bestbekannte Konstruktion und ist häufig gemeint, wenn man vom „Vorwählgetriebe“ spricht.
Major W. G. Wilson (1874–1957) war einer der Miterfinder des Panzers im Ersten Weltkrieg.David Fletcher: The British Tanks, 1915–1919. Crowood Press, 2001, ISBN 1-86126-400-3 Sein Hauptaugenmerk lag auf der Entwicklung von Getrieben für Panzer, insbesondere der Lenkgetriebe. Er befürwortete Planetengetriebe, weil sie große Drehmomente mit geringen Stellkräften übertragen konnten. 1917 konstruierte Wilson den Mark V mit seinem Planetengetriebe. Wilson sah den wesentlichen Vorteil in der Steuerung durch eine Bremse anstatt einer Kupplung, weil „eine Bremse mehr mechanische Beanspruchung verträgt als eine Kupplung und ihr Einsatz leichter zu beurteilen ist.“John Glanfield: The Devil’s Chariots. Sutton, 2001, ISBN 0-7509-4152-9 Der Mark V war der erste schwere Panzer, der von nur einem Fahrer bewegt werden konnte, ohne dass dieser Befehle an seine Kameraden, die die Gangschaltung bedienten, hätte weitergeben müssen.
Ab 1900 hatte die Lanchester Motor Company bereits Personenwagen mit handgeschalteten Planetengetrieben gebaut, zunächst mit Konuskupplungen, dann mit Mehrscheiben-Flachkupplungen. Sie bildeten die einzelnen Fahrstufen des Antriebs. 1918 wurde ein Panzer-Prototyp, die Lanchester-Gearbox-Mashine oder Experimental Machine K, getestet, die mit einem Planetengetriebe von Lanchester ausgestattet war.
Nach dem Krieg hatte Wilson einen guten Ruf als genialer Ingenieur, besonders für die Konstruktion von Getrieben. 1928 ließ er seine Konstruktion eines Vorwählgetriebes patentieren. Viele Hersteller fertigten Vorwählgetriebe nach Wilson-Patenten. Wilson selbst tat sich mit John Davenport Siddeley, Miteigentümer des Automobilherstellers Armstrong Siddeley, zusammen, zunächst unter dem Namen „Improved Gears Ltd“, später unter dem Namen „Self-Changing Gears Ltd“.
mini|Vorwahlschalter im Bugatti Type 51 Cockpit, mit Wilson pre-selection Gearbox Der Gang wurde durch Betätigen eines Wahlhebels angewählt. Der gewählte Gang wurde dann durch Betätigen und Wiederloslassen eines „Gangwechselpedals“ eingelegt, das normalerweise links am Pedalsatz anstelle des normalen Kupplungspedals angebracht war.
Das Wilson-Vorwählgetriebe konnte mit einer Anzahl verschiedener Kupplungen eingesetzt werden. Die bekannteste ist die Flüssigkeitskupplung, etwa bei Tourenwagen von Daimler oder Armstrong Siddeley. Sportwagen hatten eine Newton-Zentrifugalkupplung. Das war eine Mehrscheiben-Trockenkupplung, ähnlich den damaligen, bei Rennwagen zusammen mit Handschaltgetrieben eingesetzten Kupplungen, aber mit einer Druckplatte, die durch Zentrifugalkräfte bei etwa 600/min eingerückt wurde. Rennwagen wie der ERA hatten keine Kupplung und fuhren durch das zunehmende Schließen der Bandbremse des ersten Planetensatzes an.
Das Wilson-Getriebe bestand aus einer Reihe von Planetensätzen, die – ebenfalls nach einer Erfindung Wilsons – hintereinander geschaltet waren. Jeder folgende Planetensatz reduzierte die Übersetzung weiter, wenn er eingeschaltet war. Für jede Gangstufe war ein eigener Planetensatz vorgesehen; der höchste Gang hatte stattdessen eine Konuskupplung und der Rückwärtsgang ebenfalls einen Planetensatz. Zu einer Zeit, als die meisten handgeschalteten Getriebe drei Vorwärtsgänge hatten, bot das Wilson-Getriebe vier, die enger abgestuft waren. Diesen Aufbau mit Planetensätzen hat das Wilson-Getriebe mit modernen Automatikgetrieben gemeinsam, aber der Einsatz von Drehmomentwandlern zusammen mit dem breiteren Leistungsband und der großen Leistung der US-amerikanischen V8-Motoren bedeutete, dass die Spreizung der Gangstufen größer war und damit weniger Gangstufen erforderlich waren. Anders als bei den Stirnradgetrieben der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts sind alle Zahnräder in einem Vorwählgetriebe dauernd im Eingriff.
Der Gangwechsel bei einem Wilson-Getriebe beruht auf der Steuerung der Bremsbänder, die die Hohlräder der Planetensätze festhalten. Jedes Bremsband wurde durch eine rotierende Nocke betätigt, die durch den Schalthebel bewegt wurde. Nur jeweils ein Bremsband war dadurch angezogen. Der kleine Schalthebel konnte jedoch nicht genügend Kraft übertragen, um ein Bremsband anzuziehen, daher wurde das zusätzliche Pedal benötigt. Dies war auch der Grund, warum man zum Gangwechsel ein Pedal, das durch einen starken Beinmuskel bewegt wurde, verwendete und keinen Handhebel. Die Bewegung des Bremsbandes wurde durch einen Koppelmechanismus gesteuert, ein besonderes Detail der Wilson-Konstruktion. Wenn das Pedal betätigt und dann losgelassen wurde, wurde eine Reihe von fingerförmigen Hebeln durch eine starke Spiralfeder gegen eine Reihe leichter Koppelstangen hochgedrückt.W. E. Blower: The Complete MG Workshop and Tuning Manual. Motor Racing Publications, 1952. 7. Ausgabe 1958. Pre-selector gearbox. S. 159–171 Die Position jeder Koppelstange wurde durch die Schaltnockenwelle gesteuert. Wenn die Schaltnocke (eine für jede Gangstufe) eine Koppelstange festhielt und sie daran hinderte, wegzuschwingen, presste sie über einen Betätigungsstößel auf die Hebel, die das Bremsband betätigten. Diese Hebel sorgten unter der Kraft der Spiralfeder für die zusätzliche Hubkraft, die notwendig war, um das Bremsband festzuhalten, bis das Pedal das nächste Mal betätigt wurde. Eine weitere Charakteristik der Wilson-Konstruktion waren die selbstnachstellenden Schrauben an jedem Bremsband, um dessen Verschleiß auszugleichen. Die fortwährende Betätigung und Lösung der Bremsbänder reichte aus, die Ratschenmechanismen der Schrauben so zu verstellen, dass sie die Längung der Bänder kompensieren konnten.
Bei manchen Fahrzeugen musste man zum Anfahren das Gangwechselpedal wie ein Kupplungspedal bedienen. Bei anderen konnte man den ersten Gang einlegen, wenn der Motor noch im Leerlauf lief, aber der Wagen bewegte sich auch nach Betätigen und Loslassen des Gangwechselpedals nicht. Wenn man dann Gas gab, rückte eine Zentrifugal- oder Flüssigkeitskupplung ein und der Wagen fuhr los.
Talbot Das von Georges Roesch konstruierte „beschleunigende Getriebe“, das in den 1930er-Jahren in einige britische Talbot-Modelle eingebaut wurde, nahm automatisch eine Voreinstellung für den ersten Gang vor, sobald der Rückwärtsgang eingelegt war. Nach dem Einlegen des zweiten Gangs wurde automatisch der dritte vorgewählt, nach dem Einlegen des dritten automatisch der vierte. Dann schaltete das Getriebe automatisch (je nach Fahrgeschwindigkeit) zwischen drittem und viertem Gang, bis ein anderer Gang manuell vorgewählt wurde.Anthony Blight: Georges Roesch and the Invincible Talbot. Grenville Publishing, 1970, ISBN 0-903243-01-6
Dieses Getriebe hatte eine Fliehkraftkupplung, die Talbot als „Traffic Clutch“ bezeichnete. Diese Kupplung war eine einfache Einrichtung mit zwei radial beweglichen Schuhen, ähnlich einer Trommelbremse.
De Normanville Dieses Getriebe wurde von De Normanville hergestellt und in Humber-Automobilen verwendet. Es ähnelte größtenteils dem von Wilson, hatte aber eine direkte, hydraulische Betätigung der Bremsbänder, die über einen Schalthebel an der Lenksäule des Wagens gesteuert wurde und so weder ein Gangwechselpedal noch einen Koppelmechanismus benötigte.
De Normanville wurde später Teil von Laycock-de Normanville, einem Unternehmen, das unter anderem Overdrives für viele Automobilhersteller baute.
Cotal mini|Cotal-Vorwählgetriebe (Schnittzeichnung) mini|Schalter des elektromagnetischen Cotal-Vorwählgetriebes im Delahaye Type 135 MS Das Cotal-Vorwählgetriebe der 1930er-Jahre war ein handgeschaltetes Planetengetriebe, wie das von Wilson. Der Unterschied bestand darin, dass es anstatt der Bandbremsen elektrisch betätigte Kupplungen hatte. Die beiden Kupplungen bestanden aus je einer zentralen Stahlscheibe und je zwei mit Spiralfedern bestückten Ringen, wovon einer rotierte und einer fest war. Letzterer konnte entweder als Kupplung oder als Bremse betrachtet werden. Schleifringe übertrugen den Strom auf die rotierenden Kupplungsteile.
Anders als beim Wilson-Vorwählgetriebe wurden diese Kupplungen durch einen einfachen, am Armaturenbrett oder an der Lenksäule montierten Schalter, der als „Kirsche auf einem Zahnstocher“ beschrieben wurde und Relais gesteuert wurde. Es gab keinen Servomechanismus, also auch keine Nocken, keinen Koppelmechanismus und kein Gangwechselpedal wie bei der Wilson-Konstruktion.