Teillastrückschalten beim TH 400 Getriebe des Diplomat V8
Technische Zusammenhänge und Erkenntnisse
Es ist jedes Jahr das gleiche: Bei der Anreise zum beliebten KAD-Sauerland Treffen gilt es den Berg zum Uelhof zu erklimmen und obwohl ich mit der Funktion meines Automatikgetriebes sonst sehr zufrieden bin, erlaubt sich der V8 hier immer mit stoischer Gelassenheit im dritten Gang den Berg heraufzustampfen.
Irgendwann nach 100 Metern kann ich mich dann nicht mehr zurückhalten und schiebe den Wählhebel auf „2“ , da mir diese Fahrstufe dann doch angemessener erscheint. Es bliebe ja auch noch der Kick-Down, wenn man mit der rechten Hand gerade das Knie der Beifahrerin „festhält“, aber dafür ist mir der schmale Weg dann doch etwas zu unübersichtlich…
Zuhause beschäftigte mich dann irgendwann die Frage: „ Wie ist das denn nun mit der Teillastrückschaltung bei diesem Getriebe?“
Ein Blick in das Opel Reparaturhandbuch für das TH 400 Getriebe verrät folgendes:
„Bei einer Wagengeschwindigkeit unterhalb ca. 53km/h tritt eine 3-2 Teillast-Rückschaltung ein, wenn das Gaspedal so weit niedergetreten wird, dass der Modulator auf ca. 7,4 atü ansteigt. Modulatordruck und die 3-2 Rückschaltventilfeder verschieben das 3-2 Rückschaltventil entgegen dem Öldruck der mittleren Kupplung, so dass Modulatordruck auf das 2-3 Modulatorventil wirken kann. Hierdurch wird der 2-3 Schaltventilsatz entgegen dem Reglerdruck verschoben und das Getriebe in den zweiten Gang zurückgeschaltet.“
Was heißt das nun genau? Mein Auto soll unterhalb 53 km/h vom 3. in den 2. Gang schalten, wenn das Gaspedal weit genug durchgetreten wird.
(Und zwar ist hier nicht die Kickdown Funktion gemeint, die durch den elektrischen Sachalter am Gasgestänge ausgelöst wird, sondern eine reine unterdruckabhängige Funktion. Auch ist nicht gemeint, dass das Getriebe bei Unterschreitung einer bestimmten Geschwindigkeit ebenfalls zurückschaltet.)
Der besagte Modulator ist eine Unterdruckdose, die mit einer Leitung an der Ansaugbrücke angeschlossen ist. Der Unterdruck wirkt auf eine Membran in der Dose, die wiederum mit einem Kolben fest verbunden ist, der ein Ventil im Getriebe bewegt, das Modulatorventil. Durch das Verschieben dieses Ventils wird der Öldruck im Getriebe variiert. Diese Dose wird gebraucht, um die Schaltpunkte im Getriebe den Lastzuständen des Motors anzupassen. Also einfach gesagt: Wenig Gas -> Getriebe schaltet früh hoch. Viel Gas -> Getriebe schaltet spät hoch.
Wo wir gerade dabei sind: Wie verhält sich das nun mit dem Unterdruck im Saugrohr? Wann ist er am größten ?
Der Unterdruck ist im Leerlauf am größten. Vermutet man zwar nicht unbedingt,
ist aber tatsächlich so. Man kann sich das ungefähr so vorstellen, dass durch die geschlossene Drosselklappe (der Name sagt es schon) die Drosselung des Motors am größten ist und deshalb ist der Unterdruck in Leerlauf am höchsten.
Typische Werte für den V8 liegen hier bei 17-22 inch Hg, was 0,57 – 0,67 bar entspricht. Beim kurzfristigen, starken Beschleunigen bricht der Unterdruck fast auf 0 zusammen. Diese Werte kann man auch sehr einfach mit einem Unterdrucktester für ein paar Euro im Stand testen. Im Leerlauf soll die Nadel sehr ruhig auf dem genannten Wert stehen. Zittert die Nadel, ist hier etwas nicht in Ordnung.
Das heißt dann, dass die Füllung der Zylinder nicht gleich ist, was wiederum viele Ursachen haben kann (Ventilführungen, Kolbenringe, Ventilsitze, Nockenwelle abgelaufen, Zündung…).
Doch zurück zum Handbuch: die 7,4 atü, von denen hier die Rede ist, beziffern den Öldruck des Modulatorkanals. Dieses Öl soll also nun verschiedene Ventile im Getriebe betätigen und schließlich von 3 nach 2 runterschalten.
Auch das gucken wir uns mal genauer an:
Das 3-2 Schaltventil:
Bild 1: 3-2 Schaltventil
Hier sehen wir, wie das Öl der mittleren Kupplung (Direct Clutch) auf das 3-2 Ventil (3-2 valve) drückt. Dem entgegengesetzt wirkt das Modulatoröl, welches oben in das Ventil eintritt und nach unten abgeleitet wird (zum 2-3 Schaltventil). Unterstützt wird das Modulatoröl durch die 3-2 Rückschaltventilfeder. Das Kickdownöl (DETend oil) spielt bei dieser Betrachtung keine Rolle, aber man erkennt, dass das Kickdownöl ebenfalls dem Öl der mittleren Kupplung (Direct clutch) entgegenwirken kann.
Das heißt also: Im normalen Fahrbetrieb ist das 3-2 Schaltventil nach rechts gedrückt durch das Öl der mittleren Kupplung. Gibt man nun unterhalb 53 km/h Gas, dann drückt das Modulatoröl in Verbindung mit der Feder das Ventil nach links und gibt das Modulatoröl weiter an das 2-3 Schaltventil. Dieses Ventil ist für den eigentlichen Schaltvorgang zuständig und leitet diesen dann auch ein.
Damit wird klar, dass das 3-2 Ventil dazu da ist, das Runterschalten durch Teillast zum möglichst spätesten Zeitpunkt erst zuzulassen. Diese Auslegung war von GM so gewollt, um das vorhandene Drehmoment der V8 Motoren voll auszunutzen.
Damit haben wir nun geklärt, was im Getriebe in dieser besonderen Situation abläuft,
bzw. ablaufen soll, denn mein Getriebe schaltet ja nicht bei Teillast herunter…
Da haben wir den Salat! Also Getriebe kaputt. Und das trotzt Überholung vor 15.000km. Aber davor hat sich das Getriebe auch schon so verhalten.
Vielleicht ja auch ein typischer Fehler, denn ich weiß von mehreren
Diplomat-Fahrern, die das gleiche Problem haben.
Fest entschlossen diesen Fehler zu beheben, machte ich mich ans Werk.
Zunächst sollte man die Unterdruckseite testen. Mit Hilfe einer Vakuumhandpumpe prüfte ich die Funktion des Modulators. Dieser beginnt seinen Kolben bei ca. 12 inch Hg (0,4bar) zu bewegen und ist irgendwo bei 20 inch Hg (0,67 bar) voll eingezogen.
Alles o.k.. Das war auch nicht so überraschend, da das Getriebe sonst auch einwandfrei schaltet. Ist beim Unterdruck etwas faul, fällt das Getriebe durch falsche Schaltpunkte und harte Schaltübergänge auf. Dennoch prüfte ich das Modulatorventil im Getriebe auf Freigängigkeit. Auch diese war gegeben.
Im Rahmen meiner Fahrversuche machte ich mehr zufällig eine Beobachtung:
Durch sehr starkes Vorspannen meines (nicht serienmäßigen, einstellbaren) Modulators erreichte ich neben utopisch hohen, unfahrbaren Schaltpunkten und harten Schaltübergängen plötzlich und unerwartet die gewünschte Funktion der 3-2 Teillastrückschaltung. Wie konnte das nun passieren?
Offensichtlich wird durch zusätzliche Federspannung des Modulators das Modulatoröl mit mehr Druck beaufschlagt, der nun die oben erwähnten 7,4 bar überschreitet und die Teillastrückschaltung ermöglicht.
Also stimmt hier doch ganz offensichtlich nicht das Verhältnis zwischen dem Öl der mittleren Kupplung und dem Modulatoröl (siehe Bild 3-2 Ventil)!
Nach einigem Grübeln gab es für mich nur eine plausible Erklärung:
Die Feder des 3-2 Ventils muss defekt sein!
Durch das übermäßige Vorspannen des Modulators hatte ich also die Funktion der
3-2 Ventilfeder an anderer Stelle im Getriebe quasi ersetzt.
Also begab ich mich vorab auf die Suche nach einer 3-2 Feder, was ein echtes Problem sein kann. Diese Federn sind einzeln gar nicht zu bekommen.
Weder als Bestandteil von „Shift-Kits“, die in USA sehr verbreitet sind, um die Schalteigenschaften der Getriebe zu modifizieren, noch sonst wie.
Einzig Firma Automatic Berger konnte mal wieder mit einem kompletten gebrauchten Ventilblock aushelfen. Nebenbei teilte mir Herr Berger mit, dass die Feder in diversen seiner Schlachtgetriebe schon fehlte…
Nun war ich also vorbereitet, um den Eingriff kurzfristig anzugehen.
Da mir das allabendliche Lesen von amerikanischen Getriebehandbüchern zur lieben Gewohnheit geworden war, wollte ich auch an diesem Abend nicht auf die Lektüre verzichten. Aus Bequemlichkeit und weil ich die amerikanische Version schon bald auswendig konnte, entschloss ich mich aber zur Abwechslung die OPEL-Version auf Deutsch zu lesen. Die eingangs zitierte Stelle zur Teillastrückschaltung war mir ja auch mittlerweile bekannt.
Doch an einer anderen Stelle fiel mir fast alles aus dem Gesicht:
Ich betrachtete gerade die Ansicht des Ventilblocks, der alle zuvor besprochenen Ventile beherbergt. Das Foto war mir sehr vertraut.
Bis auf eine Ausnahme:
Die 3-2 Ventilfeder ist auf der Opel-Version weg retouchiert !!!
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Bild 2: Darstellung eines typischen TH400 Ventilblocks GM (zum Vergrößern bitte anklicken) |
Bild 3: Darstellung des TH400 Ventilblocks für Diplomat B V8
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Ich dachte ich träume. Doch auf der nächsten Seite ist der Zusammenbau des Ventils noch einmal in Worten beschrieben:
„3-2 Rückschaltventil (24) in unterste, rechte Bohrung einschieben. Abstandstück (25) und Stopfen (26) einbauen und mit Stift (27) sichern.“
Dieser Satz steht also im gleichen Werkstatthandbuch, welches mir ein paar Seiten davor ausführlich die Funktion des Rückschaltens im Zusammenspiel zwischen Modulatoröl und 3-2 Ventilfeder erklärte. Na super!
Schaut man mal genau hin, stellt man fest, dass die Seiten auf denen es keine Feder gibt, den Vermerk „Austauschseite, September 1971“ tragen.
Also als nächstes der Blick in den Teilekatalog. Denn gab es in der Serie unterschiedliche Teile, ist das im Teilekatalog entsprechend vermerkt.
Wir stellen fest, dass der Ventilblock nur komplett zu bekommen war (hab ich schon mal woanders erlebt…).
Und zwar gab es drei Versionen:
bis Modelljahr 70 GM (8 626 332)
von 71 bis 73 GM (8 627 180)
ab 74 bis 77 GM (8 627 874)
Leider lassen sich auf diesem Weg keine Details zu den Veränderungen herausfinden, allerdings gab es z.B. von 70 nach 71 Veränderungen an anderen Stellen des Ventilblocks. Daher müssen die unterschiedlichen Teilenummern nicht zwangsläufig mit unserem Problem zu tun haben.
Sicher ist dennoch:
Zumindest ab 71 gab es diese Feder nicht mehr im Diplomat-Getriebe (Kennung EA).
Ob das zwischen 69 und 70 schon so war, ist im Moment nicht belegbar.
Vielleicht hat ja jemand einen frühen V8 und kann mal was zum Schaltverhalten berichten oder mal eben im Getriebe nachsehen…
Weiterhin gehe ich davon aus, dass die Feder zwischen 74 und 77 auch nicht verbaut wurde. Mein Getriebe ist Baujahr 74 (Baujahr ist auf der Kennplatte am Getriebe eingeschlagen) und obwohl ich nicht nachgesehen habe, dürfte sich keine 3-2 Feder im Getriebe befinden.
Ergänzend sei erwähnt, dass es von Buick in den 60er Jahren eine Version des
TH 400 Getriebes gab, dass mit einem variablen Drehmomentwandler ausgestattet war. Hier konnten die Lammellen im Wandler je nach Fahrzustand in zwei Stufen verstellt werden, was die Steifigkeit des Wandlers veränderte. Diese „Shift Pitch“ genannten Getriebe wurden ebenfalls ohne die 3-2 Feder ausgeliefert, da man auch hier das Teillastrückschalten unterdrücken wollte, um den verstellbaren Wandler voll auszuschöpfen.
Darüber hinaus wird in Ron Sessions Handbuch zum Thema TH 400 „How to work with and modify the Turbo Hydramatic 400 Transmission“ beiläufig auf Seite 100 erwähnt, „…dass etliche unterschiedliche Kalibrierungen für diese Ventilblöcke gab (z.B. kein Teillastrückschalten, früheres oder späteres Rauf-/Runterschalten)“…,
um den unterschiedlichen Fahrzeugen mit diesem Getriebe gerecht zu werden.
Erklärungsversuche:
Opel hat das TH 400 Getriebe nachweislich an den Charakter des Diplomat V8 angepasst bzw. eine entsprechende Kalibrierung gewählt.
Man wollte ein Oberklasseauto bauen, welches Anfang der 70er Jahre mit einem konkurrenzlosen Drehmoment aufwartete. Im Vordergrund stand der Komfort. Also wenig Schaltvorgänge für entspanntes Fahren.
Die Erstellung der Dokumentation basiert auf den GM USA Unterlagen, die dafür übersetzt wurden. Fast alle Textpassagen und Bilder findet man so in den amerikanischen Originalen wieder.
Dabei wurde vermutlich zunächst die Kalibrierung für den Diplomat nicht berücksichtigt und somit die 3-2 Ventilfeder in der Dokumentation aufgeführt.
Dieser Fehler wurde 1971 in der Dokumentation behoben. Dafür spricht, dass nach der Korrektur keine Hinweise mehr auf eine 3-2 Feder zu finden sind (mit Ausnahme der oben genannten vergessenen Passage im Text). Wäre das z.B. eine Änderung in der Serie gewesen, hätte man das üblicherweise mit Fahrgestellnummer angegeben.
Fazit:
Wenn die Teillastrückschaltung nicht funktioniert, ist das kein Defekt.
Opel hat das so gewollt. Und eigentlich fand ich die Abstimmung auch so sehr gut.
Nur einmal im Jahr hat es mich früher gestört…
Gunnar Winter 20.02.2010
