Mercedes-Benz K4A 025

Mercedes-Benz K4A 025 ist die Modellbezeichnung des ersten bei Mercedes-Benz entwickelten und in Serie produzierten automatischen Getriebes für PKW. Das von Mercedes-Benz so genannte „Automatische DB-Getriebe“ wurde ab April 1961 serienmäßig in den Typ 300 SE (Baureihe W 112) und auf Sonderwunsch für die Modelle 220, 220 S und 220 SE der Baureihe W 111 angeboten, im Verlauf in die gesamte Fahrzeugpalette übernommen und ab 1967 durch das Nachfolgemodell K4C 025 ersetzt.

Mercedes-Benz K4A 025
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Marke	Mercedes-Benz
Verkaufsbezeichnung	Automatisches DB-Getriebe
Modellbezeichnung	K4A 025
Typbezeichnung	keine
Hersteller	Mercedes-Benz Werk Hedelfingen
Produktionszeit	1961–1971
Vorgängermodell	keines
Nachfolgemodell	K4C 025 (Typ 722.2)

Eckdaten

Übersetzungen

Modell	Typ	Erst- auslie- ferung	Gang					Spreizung			Gang- stufe	Komponenten		Nomenklatur
			R	1	2	3	4	Nomi- nal	Effek- tiv	Zen- trum		Gesamt	pro Gang	Kupp- lung	Anzahl Gänge	Ver- sion	Max. Ein- gangsdrehm.
K4A 025	ohne	1961	−4,145	3,979	2,520	1,579	1,000	3,979	3,979	1,995	1,585	2 Radsätze 3 Bremsen 3 Kupplungen	2,000	K	4	A	25 kpm (245 Nm)
Unterschiede in den Getriebeübersetzungen haben einen messbaren, direkten Einfluss auf die Fahrzeugdynamik, die Leistung, die Abgasemissionen und den Kraftstoffverbrauch. nur Vorwärtsgänge Kuplung oder Flüssigkeitskuplung

Bedarf und Anforderungen

Die Notwendigkeit eines eigenen automatischen Getriebes ergab sich aus Mangel an geeigneten Getrieben für die Mercedes-Benz Pkw der frühen 1960er Jahre. Dem Entschluss, ein solches Getriebe selbst zu entwickeln, war ein sorgfältiges Studium der auf dem Markt befindlichen der auf dem Markt befindlichen Getriebeautomaten vorausgegangen. Während der 300d "Adenauer" mit einem US-amerikanischen Borg-Warner Detroit-Gear DG 150M mit drei Gängen lieferbar war, funktionierte dieses Getriebe in den hubraumschwächeren (eigentlich drehmomentschwächeren) Fahrzeugen nicht zufriedenstellend. Da die USA ein wichtiger Absatzmarkt waren, entwickelte Mercedes-Benz für seine Pkw-Modellpalette ein automatisches Getriebe im eigenen Hause.

Leitender Ingenieur war Prof. Dr. Hans-Joachim Förster, der die folgenden Schwerpunkte berücksichtigen musste:

• Volle Ausnutzung der Motorleistung durch jederzeitigen manuellen Eingriff ins Schaltprogramm.
• Reduktion aller mechanischer und hydraulischer Verlustleistungen.
• Kleines Bauvolumen, damit das Getriebe in jede Standard-Karosserie eingebaut werden kann.
• Möglichst einfache Konzeption, damit sich die Fahrzeuge nicht übermäßig verteuern, was den Verkaufserfolg schmälern könnte.

Neben den technischen Vorbehalten in Europa und insbesondere in Deutschland gab es erhebliche psychologische Vorbehalte gegenüber Fahrzeugen mit automatischen Getrieben, weil diese als träge und durstig galten. Daher durften die Wagen mit dem automatischen Getriebe von Daimler-Benz nicht langsamer sein und auch nicht schlechter Beschleunigen als ein Wagen mit Schaltgetriebe und durfte auch in Sondersituationen, wie Anhängerbetrieb und Bergfahrten nicht unterlegen sein.

Allgemeine Eigenschaften

Beim K4A 025 handelt es sich um ein automatisches Vierganggetriebe mit vorgeschalteter hydraulischer Kupplung nach dem Föttinger-Prinzip. Der Radsatz besteht aus zwei Planetenradsätzen und sechs Schaltelementen, und zwar drei Lamellenkupplungen und drei Bremsbänder. Die Bezeichnung K4A 025 ist die hausinterne Modellbezeichnung und beschreibt die technischen Kenndaten K (Kupplung), 4 (vier Gänge), Ausführung A. Die Ziffer 025 steht für das maximale Eingangsdrehmoment von 25 kp•m (ca. 245 Nm). Das Getriebe war in zahlreichen Ausführungen für Benzin- und Dieselmotoren erhältlich und wurde von Mercedes-Benz in seiner Regelcharakteristik individuell auf den jeweiligen Fahrzeugtyp abgestimmt. Das Gewicht beträgt 50 kg. Das Gehäuse ist vollständig aus Aluminium gefertigt.

Technische Details und Aufbau

Hydraulische Kupplung

Die hydraulische Kupplung besteht aus einer Primär- und Sekundärschale. Die Primärschale ist an der Schwungscheibe des Antriebsmotors angeschraubt und dreht immer mit Motordrehzahl. Die Sekundärschale ist fest mit dem Sonnenrad des vorderen Planetenradsatzes verbunden und überträgt das Antriebsdrehmoment auf das Getriebe. Die hydraulische Kupplung ist eine ideale Anfahrkupplung, sie lässt eine stufenlose Drehzahlwandlung zu. Während im Stand die Primärschale rotiert und die Sekundärschale stillsteht (Schlupf = 100 %), holt sie beim Anfahren schnell die Drehzahl auf und erreicht bei gleichmäßiger Fahrt in der Ebene bis zu 98 % Wirkungsgrad. Die Verlustleistung wird in Wärme umgewandelt und an das Öl abgegeben. Die Kupplung ist aus Aluminium gefertigt, nur beim 280 SL "Pagode" und dem 300 SEL 2.8 wurde ab 1968 eine hydraulische Kupplung aus Stahl eingesetzt.

Radsatzkonzept: Qualität

Das Getriebe ist ein 4-Gang-2-Gruppen-Planetengetriebe. Das Radsatzkonzept besteht aus zwei hintereinandergeschalteten Planetenradsätzen mit darin befindlichen Lamellenkupplungen. Um die Trommeln der Radsätze liegen die Bremsbänder. Durch gezieltes Öffnen und Schließen der Servoglieder werden vier Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang geschaltet.

Radsatzkonzept: Analyse

Eingehende Analyse mit Bewertung und Drehmomentwandlungs- und Wirkungsgrad- berechnung		Planetenradsatz: Zähnezahl		Anzahl	Nomi- nal Effek- tiv	Zen- trum
		Einfach				Durch- schnitt
Modell Baureihe	Version Erstaus- lieferung	S1 R1	S2 R2	Bremsen Kupp- lungen	Sprei- zung	Gang- stufe
Gang	R		1	2	3	4
Überset- zung	${\displaystyle {i_{R}}}$		${\displaystyle {i_{1}}}$	${\displaystyle {i_{2}}}$	${\displaystyle {i_{3}}}$	${\displaystyle {i_{4}}}$
Stufe	${\displaystyle -{\frac {i_{R}}{i_{1}}}}$		${\displaystyle {\frac {i_{1}}{i_{1}}}}$	${\displaystyle {\frac {i_{1}}{i_{2}}}}$	${\displaystyle {\frac {i_{2}}{i_{3}}}}$	${\displaystyle {\frac {i_{3}}{i_{4}}}}$
Δ Stufe				${\displaystyle {\tfrac {i_{1}}{i_{2}}}:{\tfrac {i_{2}}{i_{3}}}}$	${\displaystyle {\tfrac {i_{2}}{i_{3}}}:{\tfrac {i_{3}}{i_{4}}}}$
Wellen- drehzahl	${\displaystyle {\frac {i_{1}}{i_{R}}}}$		${\displaystyle {\frac {i_{1}}{i_{1}}}}$	${\displaystyle {\frac {i_{1}}{i_{2}}}}$	${\displaystyle {\frac {i_{1}}{i_{3}}}}$	${\displaystyle {\frac {i_{1}}{i_{4}}}}$
Δ Wellen- drehzahl	${\displaystyle 0-{\tfrac {i_{1}}{i_{R}}}}$		${\displaystyle {\tfrac {i_{1}}{i_{1}}}-0}$	${\displaystyle {\tfrac {i_{1}}{i_{2}}}-{\tfrac {i_{1}}{i_{1}}}}$	${\displaystyle {\tfrac {i_{1}}{i_{3}}}-{\tfrac {i_{1}}{i_{2}}}}$	${\displaystyle {\tfrac {i_{1}}{i_{4}}}-{\tfrac {i_{1}}{i_{3}}}}$
Drehmoment- wdlg.	${\displaystyle \mu _{R}}$		${\displaystyle \mu _{1}}$	${\displaystyle \mu _{2}}$	${\displaystyle \mu _{3}}$	${\displaystyle \mu _{4}}$
Wirkungs- grad ${\displaystyle \eta _{n}}$	${\displaystyle {\frac {\mu _{R}}{i_{R}}}}$		${\displaystyle {\frac {\mu _{1}}{i_{1}}}}$	${\displaystyle {\frac {\mu _{2}}{i_{2}}}}$	${\displaystyle {\frac {\mu _{3}}{i_{3}}}}$	${\displaystyle {\frac {\mu _{4}}{i_{4}}}}$
K4A 025 —	25 kpm (245 Nm) 1961	50 76	44 76	3 3	3,9789 3,9789	1,9947
						1,5846
Gang	R		1	2	3	4
Überset- zung	−4,1455 ${\displaystyle -{\tfrac {228}{55}}}$		3,9789 ${\displaystyle {\tfrac {378}{95}}}$	2,52 ${\displaystyle {\tfrac {63}{25}}}$	1,5789 ${\displaystyle {\tfrac {30}{19}}}$	1,0000 ${\displaystyle {\tfrac {1}{1}}}$
Stufe	1,0418		1,0000	1,5789	1,5960	1,5789
Δ Stufe				0,9893	1,0108
Drehzahl	−0,9598		1,0000	1,5789	2,5200	3,9789
Δ Drehzahl	0,9598		1,0000	0,5789	0,9411	1,4589
Drehmoment- wdlg.	−4,0111 −3,9447		3,9021 3,8640	2,4896 2,4744	1,5674 1,5616	1,0000
Wirkungs- grad ${\displaystyle \eta _{n}}$	0,9676 0,9516		0,9807 0,9711	0,9879 0,9819	0,9927 0,9890	1,0000
Betätigte Schaltelemente
Bremse B1			❶	❶
Bremse B2			❶		❶
Bremse B3	❶
Kuppl. K1					❶	❶
Kuppl. K2				❶		❶
Kuppl. K3	❶
Geometrische Verhältnisse: Drehzahlwandlung
Überset- zung R & 2 & 4 gewöhnl. elementar notiert	${\displaystyle i_{R}=-{\frac {R_{1}(S_{2}+R_{2})}{S_{1}S_{2}}}}$			${\displaystyle i_{2}={\frac {S_{1}+R_{1}}{S_{1}}}}$		${\displaystyle i_{4}={\frac {1}{1}}}$
	${\displaystyle i_{R}=-{\tfrac {R_{1}}{S_{1}}}\left(1+{\tfrac {R_{2}}{S_{2}}}\right)}$			${\displaystyle i_{2}=1+{\tfrac {R_{1}}{S_{1}}}}$
Überset- zung 1 & 3 gewöhnl. elementar notiert	${\displaystyle i_{1}={\frac {(S_{1}+R_{1})(S_{2}+R_{2})}{S_{1}R_{2}}}}$				${\displaystyle i_{3}={\frac {S_{2}+R_{2}}{R_{2}}}}$
	${\displaystyle i_{1}=\left(1+{\tfrac {R_{1}}{S_{1}}}\right)\left(1+{\tfrac {S_{2}}{R_{2}}}\right)}$				${\displaystyle i_{3}=1+{\tfrac {S_{2}}{R_{2}}}}$
Kinetische Verhältnisse: Drehmomentwandlung
Drehmoment- wdlg. R & 2 & 4	${\displaystyle \mu _{R}=-{\tfrac {R_{1}}{S_{1}}}\eta _{0}\left(1+{\tfrac {R_{2}}{S_{2}}}\eta _{0}\right)}$			${\displaystyle \mu _{2}=1+{\tfrac {R_{1}}{S_{1}}}\eta _{0}}$		${\displaystyle \mu _{4}={\tfrac {1}{1}}}$
Drehmoment- wdlg. 1 & 3	${\displaystyle \mu _{1}=\left(1+{\tfrac {R_{1}}{S_{1}}}\eta _{0}\right)\left(1+{\tfrac {S_{2}}{R_{2}}}\eta _{0}\right)}$				${\displaystyle \mu _{3}=1+{\tfrac {S_{2}}{R_{2}}}\eta _{0}}$
Durchgesehen 16 Januar 2026 Nomenklatur ${\displaystyle S_{n}=}$ Sonnenrad (englisch sun gear): Anzahl der Zähne ${\displaystyle R_{n}=}$ Hohlrad (englisch ring gear): Anzahl der Zähne ${\displaystyle \color {gray}{C_{n}=}}$ Steg oder Planetenradträger (englisch carier oder planetary gear carrier) (nicht erforderlich) ${\displaystyle s_{n}=}$ Sonnenrad: Wellendrehzahl ${\displaystyle r_{n}=}$ Hohlrad: Wellendrehzahl ${\displaystyle c_{n}=}$ Steg oder Planetengetriebeträger: Wellendrehzahl Mit ${\displaystyle n=}$ Gang ist ${\displaystyle i_{n}=}$ Übersetzung oder Getriebeübersetzung ${\displaystyle \omega _{1;n}=\omega _{t}=}$ Drehzahl Welle 1: Eingangswelle (Turbine) ${\displaystyle \omega _{2;n}=}$ Drehzahl Welle 2: Ausgangswelle ${\displaystyle T_{1;n}=T_{t}=}$ Drehmoment Welle 1: Eingangswelle (Turbine) ${\displaystyle T_{2;n}=}$ Drehmoment Welle 2: Ausgangswelle ${\displaystyle \mu _{n}=}$ Drehmomentwandlung oder Drehmomentverhältnis ${\displaystyle \eta _{n}=}$ Wirkungsgrad ${\displaystyle i_{0}=}$ Übersetzung als Standgetriebe ${\displaystyle \eta _{0}=}$ (angenommener) Getriebewirkungsgrad als Standgetriebe Übersetzung (Getriebeübersetzung) ${\displaystyle i_{n}}$ — Drehzahlübersetzung — Die Übersetzung ${\displaystyle i_{n}}$ ist das Verhältnis von der Drehzahl der Eingangswelle ${\displaystyle \omega _{1;n}}$ zur Drehzahl der Ausgangswelle ${\displaystyle \omega _{2;n}}$ und entspricht daher dem Kehrwert der Wellendrehzahlen ${\displaystyle i_{n}={\frac {1}{\frac {\omega _{2;n}}{\omega _{1;n}}}}={\frac {\omega _{1;n}}{\omega _{2;n}}}={\frac {\omega _{t}}{\omega _{2;n}}}}$ Drehmomentwandlung (Drehmomentverhältnis) ${\displaystyle \mu _{n}}$ — Drehmomentübersetzung — Die Drehmomentwandlung ${\displaystyle \mu _{n}}$ ist das Verhältnis von Ausgangsdrehmoment ${\displaystyle T_{2;n}}$ (englisch torque) zum Eingangsdrehmoment ${\displaystyle T_{1;n}}$ (englisch torque) abzüglich der Wirkungsgradverluste und entspricht daher (abgesehen von den Wirkungsgradverlusten) ebenfalls dem Kehrwert der Wellendrehzahlen ${\displaystyle \mu _{n}=i_{n}\eta _{n;\eta _{0}}={\frac {\omega _{1;n}\eta _{n;\eta _{0}}}{\omega _{2;n}}}={\frac {T_{2;n}\eta _{n;\eta _{0}}}{T_{1;n}}}}$ wobei ${\displaystyle \eta _{n;\eta _{0}}}$ je nach Getriebe gemäß den in dieser Tabelle aufgeführten Formeln variieren kann und ${\displaystyle 0\leq \eta _{n;\eta _{0}}\leq 1}$ Wirkungsgrad Der Wirkungsgrad ${\displaystyle \eta _{n}}$ wird berechnet aus der Drehmomentwandlung in Bezug auf die Übersetzung (Getriebeübersetzung) ${\displaystyle \eta _{n}={\frac {\mu _{n}}{i_{n}}}}$ Die Verlustleistung einfach kämmender Zahnradpaare liegt im Bereich von 1 % bis 1,5 % schrägverzahnte Zahnradpaare, die zur Geräuschreduzierung in Personenkraftwagen eingesetzt werden, liegen im oberen Bereich der Verlustspanne geradeverzahnte Zahnradpaare, die aufgrund ihres schlechteren Geräuschkomforts auf Nutzfahrzeuge beschränkt sind, liegen im unteren Bereich der Verlustspanne Korridor für Drehmomentwandlung und Wirkungsgrad in Planetenradsätzen wird die Standübersetzung ${\displaystyle i_{0}}$ über die Planetenräder und damit durch zwei Kämmungen gebildet aus Vereinfachungsgründen wird dort verbreitet der Wirkungsgrad für beide Eingriffe zusammen angegeben die hier angegebenen Wirkungsgrade ${\displaystyle \eta _{n}}$ basieren auf angenommenen Wirkungsgraden für die Standübersetzung ${\displaystyle i_{0}}$ von ${\displaystyle \eta _{0}=0,9800}$ (oberer Wert) und ${\displaystyle \eta _{0}=0,9700}$ (unterer Wert) für beide Eingriffe zusammen der korrespondierende Wirkungsgrad für einfach kämmende Zahnradpaare liegt mit ${\displaystyle {\eta _{0}}^{\tfrac {1}{2}}}$ bei ${\displaystyle 0,9800^{\tfrac {1}{2}}=0,98995}$ (oberer Wert) und ${\displaystyle 0,9700^{\tfrac {1}{2}}=0,98489}$ (unterer Wert) Layout An- und Abtriebsseite liegen einander gegenüber Planetenradsatz 1 ist an der Antriebsseite (Turbinenseite) Angebtrieben wird S1 und, falls betätigt, C1 Der Abtrieb erfolgt über C2 Spreizung (Gesamtübersetzung) nominal ${\displaystyle {\frac {\omega _{2;n}}{\omega _{2;1}}}={\frac {\frac {\omega _{2;n}}{\omega _{2;1}\omega _{2;n}}}{\frac {\omega _{2;1}}{\omega _{2;1}\omega _{2;n}}}}={\frac {\frac {1}{\omega _{2;1}}}{\frac {1}{\omega _{2;n}}}}={\frac {\frac {\omega _{t}}{\omega _{2;1}}}{\frac {\omega _{t}}{\omega _{2;n}}}}={\frac {i_{1}}{i_{n}}}}$ Eine größere Spreizung ermöglicht die Absenkung das Drehzahlniveau bei Überlandfahrt die Erhöhung der Steigfähigkeit bei Pass- oder Geländefahrt oder im Anhängerbetrieb Spreizung (Gesamtübersetzung) effektiv ${\displaystyle {\frac {\omega _{2;n}}{max(\omega _{2;1};|\omega _{2;R}|)}}={\frac {min(i_{1};|i_{R}|)}{i_{n}}}}$ Die Spreizung ist effektiv nur in dem Maße nutzbar, wie die Übersetzung des Rückwärtsganges jene des 1. Ganges erreicht siehe auch Standard R:1 Exkurs Der Rückwärtsgang ist in der Regel länger als der 1. Gang übersetzt die effektive Spreizung ist daher für die Beschreibung der Eignung eines Getriebes von zentraler Bedeutung denn in diesen Fällen vermittelt die nominale Spreizung ein irreführendes Bild das nur für Fahrzeuge mit hoher spezifischer Leistung unproblematisch ist Marktteilnehmer Hersteller haben naturgemäß kein Interesse daran, die effektive Spreizung anzugeben Anwender haben den praktischen Nutzen, den die effektive Spreizung für sie hat, bisher nicht formuliert In Forschung und Lehre spielt die effektive Spreizung bisher keine Rolle Entgegen ihrer Bedeutung konnte sich die effektive Spreizung daher bisher weder in der Theorie noch in der Praxis etablieren. Ende Exkurs Zentrum Spreizung ${\displaystyle (i_{1}i_{n})^{\frac {1}{2}}}$ Das Zentrum gibt das Drehzahlniveau des Getriebes an Zusammen mit der Achsantriebsübersetzung ergibt sich das Drehzahlniveau des Fahrzeuges Durchschnittliche Gangstufenweite ${\displaystyle \left({\frac {\omega _{2;n}}{\omega _{2;1}}}\right)^{\frac {1}{n-1}}=\left({\frac {i_{1}}{i_{n}}}\right)^{\frac {1}{n-1}}}$ Zwischen ${\displaystyle n}$ Gängen liegen ${\displaystyle n-1}$ Gangstufen mit abnehmender Stufungsweite schließen die Gänge besser aneinander an der Schaltkomfort nimmt zu Sonne 1: Sonnenrad von Radsatz 1 Ring 1: Hohlrad von Radsatz 1 Sonne 2: Sonnenrad von Radsatz 2 Ring 2: Hohlrad von Radsatz 2 Standard 50:50 — 50 % liegt über und 50 % unter der durchschnittlichen Gangstufe — Mit stetig fallenden Gangstufen (beige markierte Zeile Stufe) und einer besonders großen Stufe vom 1. zum 2. Gang ist die untere Hälfte der Gangstufen (zwischen den kleinen Gängen; abgerundet, hier die ersten 4) stets größer und die obere Hälfte der Gangstufen (zwischen den großen Gängen; aufgerundet, hier die letzten 4) stets kleiner als die durchschnittliche Gangstufe (beige markierte Zelle zwei Zeilen darüber ganz rechts) untere Hälfte: kleinere Gangstufen sind eine Verschwendung möglicher Übersetzungen (rot fett) obere Hälfte: größere Gangstufen sind unbefriedigend (rot fett) Standard R:1 — Rückwärts- und 1. Gang betragsgleich übersetzt — Der ideale Rückwärtsgang hat das gleiche Übersetzungsverhältnis wie der 1. Gang keine Beeinträchtigung beim Rangieren insbesondere im Anhängerbetrieb ein Drehmomentwandler kann diesen Mangel nur teilweise ausgleichen Plus 11,11 % minus 10 % im Vergleich zum 1. Gang ist gut Plus 25 % minus 20 % ist akzeptabel (rot) Darüber ist unbefriedigend (rot fett) siehe auch Spreizung (Gesamtübersetzung) effektiv Standard 1:2 — Gangstufe 1. zu 2. Gang möglichst klein — Bei stetig fallenden Gangstufen (beige markierte Zeile Stufe) ist die größte Gangstufe die vom 1. zum 2. Gang, die für einen guten Drehzahlanschluss und einen komfortablen Gangwechsel möglichst klein sein muss Eine Gangstufe von bis zu 1,6667 : 1 (5 : 3) ist gut Bis zu 1,7500 : 1 (7 : 4) ist akzeptabel (rot) Darüber ist unbefriedigend (rot fett) Von großen zu kleinen Gängen (von rechts nach links) Standard STEP — Von großen zu kleinen Gängen: stetige und progressive Zunahme der Gangstufe — Gangstufen sollen ansteigen: Δ Stufe (erste grün markierte Zeile Δ Stufe) ist stets größer als 1 möglichst progressiv: Δ Stufe ist stets größer als die vorhergehende nicht progressiv ansteigend ist akzeptabel (rot) nicht ansteigend ist unbefriedigend (rot fett) Standard SPEED — Von kleinen zu großen Gängen: stetige Zunahme der Wellendrehzahldifferenz — Wellendrehzahldifferenzen sollen ansteigen: Δ Wellendrehzahl (zweite grün markierte Zeile Δ (Wellen-)Drehzahl) ist stets größer als die vorhergehende 1 Differenz kleiner als die vorhergehende ist akzeptabel (rot) 2 aufeinanderfolgende sind eine Verschwendung möglicher Übersetzungen (rot fett) Bremst R1 Bremst S2 Auch BR (Bremse für Rückwärtsgang) · bremst C1 und R2 Kuppelt C1 und R2 mit der Antriebsseite (Turbinenseite) Kuppelt C1 und R2 mit S2 Auch KR (Kupplung für Rückwärtsgang) · kuppelt R1 mit S2 gewöhnliche Notation zur direkten Bestimmung des Bruches elementare Notation alternative Darstellung zur Ermittlung der Übersetzung enthält nur Operanden mit einfachen Brüchen beider Zentralräder eines Planetenradsatzes oder mit dem Wert 1 als Grundlage zur zuverlässigen und nachvollziehbaren Ermittlung von Drehmomentwandlung und Wirkungsgrad

Vorderer Deckel

Der vordere Deckel dichtet das Getriebe nach vorne gegen die Kupplung ab und beherbergt die Primärölpumpe, die über die Primärschale der hydraulischen Kupplung angetrieben wird. Die Primärpumpe ist eine innenverzahnte Zahnradpumpe mit Sichel. Sie liefert bei laufendem Motor im Stand, bei niedrigen Geschwindigkeiten und beim Rückwärtsfahren den für die Funktion benötigten Öldruck, und zwar so lange, bis die Sekundärpumpe am Getriebeausgang genug Förderleistung liefert. Sobald die Sekundärpumpe die Ölversorgung sicherstellt, fördert die Primärpumpe, mittels hydraulischer Ventile gesteuert, ins Leere.

Hinterer Deckel

Aufbau

Im hinteren Gehäusedeckel befinden sich die Sekundärpumpe, die Reglerpumpe, und der Stufendruckgeber. Diese drei Aggregate werden von einer gemeinsamen Welle angetrieben.

Sekundärpumpe

Die Sekundärpumpe ist eine außenverzahnte Zahnradpumpe. Sie übernimmt ab einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit die komplette Ölversorgung des Getriebes.

Reglerpumpe

Die Reglerpumpe liefert während der Fahrt den nötigen Öldruck für den Stufendruckgeber, der für den Schaltablauf mit verantwortlich ist.

Stufendruckgeber

Der Stufendruckgeber ist ein Fliehkraftregler. In Abhängigkeit der Abtriebsdrehzahl werden vier Fliehkraftventile mit unterschiedlicher Federstärke geschlossen und regeln so den Schaltablauf. Mittels dieses Stufendruckgebers wird der Schaltpunkt beim Hochschalten präzise in Abhängigkeit der Abtriebsdrehzahl gesetzt. Allerdings macht dieser Stufendruckgeber eine Lastrückschaltung unmöglich, weil der nächstniedrigere Gang erst eingelegt wird, wenn die entsprechend dem Gang passende Abtriebsdrehzahl erreicht wird.

Regelung

Einflussgrößen

Das Getriebe regelt den Schaltablauf abhängig von Fahrpedalstellung (= Last) und Geschwindigkeit automatisch. Dabei ergibt hohe Last ein späteres Hochschalten, weniger Last ein früheres Hochschalten. Der Punkt des Hochschaltens lässt sich beliebig mit dem Fahrpedal verschieben. Ein manueller Schalteingriff ist über den Wählhebel jederzeit möglich.

Modulierdruckgeber

Der Modulierdruckgeber ist auf der rechten Getriebeseite angebracht und besteht aus einem Membrangeber, der in Abhängigkeit vom Unterdruck im Saugrohr des Motors den Schaltablauf beeinflusst. Hierzu ist eine Vakuumkapillare vom Motor zum Getriebe vorhanden. Der Modulierdruckgeber bekommt über den Unterdruck im Ansaugrohr des Motors das Motordrehmoment übermittelt. Der Modulierdruckgeber betätigt einen Steuerstift, der im Schaltschiebergehäuse die Schaltpunkte im Schaltablauf je nach Lastzustand verschiebt.

Am Modulierdruckgeber ist eine Schaltstange angebracht, die von einem Doppelhubmagneten in zwei Grenzpositionen gebracht werden kann. Die eine Grenzstellung ist der Leerlauf, hierzu ist ein elektrischer Schalter an der Drosselklappe angebracht, der bei geschlossener Klappe ein Leerlaufsignal an den Doppelhubmagneten übermittelt und dadurch der Modulierdruck in den Grunddruck abfällt. Dadurch wird die Kriechneigung im Leerlauf stark vermindert. Die andere Grenzposition ist der Übergasdruck, drückt man das Fahrpedal über seinen Anschlag hinaus, wird am Fahrzeugboden ein elektrischer Kontakt geschlossen, der dafür sorgt, dass der Modulierdruck schlagartig auf den Höchstdruck gebracht wird und somit ein spontanes Durchbeschleunigen, ggf. mit einer damit verbundenen Übergasrückschaltung (= "Kickdown") ermöglicht. Hält man das Fahrpedal in der Übergasposition, wird der nächsthöhere Gang erst bei Erreichen der Nenndrehzahl der Motorhöchstleistung eingelegt.

Schaltschiebergehäuse

In der Ölwanne befinden sich das Schaltschiebergehäuse und der Ölfilter. Das Schaltschiebergehäuse ist das eigentliche Steuerungsorgan des Getriebes und besteht aus drei Bauteilen. Ein vom Fahrpedal oder Stufendruckgeber eingeleitetes Signal wird dort hydraulisch über Federn und Schieber verarbeitet, innerhalb kürzester Zeit auf die Servoglieder weitergeleitet und bewirkt die Schaltabläufe.

Betriebsstoff

Das K4A 025 erfordert den Einsatz eines Flüssigkeitsgetriebeöls ATF Typ A Suffix A (TASA) mit einer Freigabe nach der Mercedes-Benz Betriebsstoffvorschrift Blatt 236.2. Die Füllmenge liegt je nach Fahrzeugtyp zwischen 4,5 und 5,75 Litern.

Bedienung

Das Fahrprogramm wird je nach Fahrzeugtyp mit einem Wählhebel an der Lenksäule oder auf dem Mitteltunnel gewählt. Je nach Wählhebelposition lassen sich sechs Fahrprogramme wählen.

Wählhebelbedienung

Wähl- hebel- stellung	Fahr- pro- gramm	Funktion im Fahrbetrieb	Motor starten	Anfahr- gang	Motor- brems- wirkung	automatisch geschaltete Gänge
						P	R	N	4	3	2	1
P	Parken	Abtriebswelle durch Parksperre blockiert: Abstellen, gegen Wegrollen gesichert	❶	—	—	❶
R	Rück- wärts	Rückwärtsgang: Rückwärtsfahrt	—	R	hoch		❶
N	Null	Leerlauf: Abstellen, ungesichert, rollbar	❶	—	—			❶
4	Vor- wärts bis 4	bis 4. Gang: allgemeiner Fahrbetrieb in der Ebene einschließlich Stadtbetrieb	—	2	gering				❶	❶	❶
3	Vor- wärts bis 3	bis 3. Gang: Bergfahrt, enge Kurvenfahrt			leicht erhöht					❶	❶
2	Vor- wärts bis 2	bis 2. Gang: Rangierbetrieb, Kriechfahrt, Passfahrt, Gespannfahrt		1	erhöht						❶	❶
sollte nur bei Stillstand des Fahrzeugs eingelegt werden; bei versehentlichem Einlegen bei rollendem Fahrzeug rastet die Sperrklinke nur bei sehr niedriger Geschwindigkeit ein und hält dabei das Fahrzeug unter großer Wankbewegung des Aufbaus ruckartig fest sollte nur bei Stillstand des Fahrzeugs eingelegt werden; das versehentliche Einlegen wird bei Vorwärtsfahrt ab etwa 10 km/h hydraulisch blockiert im praktischen Fahrbetrieb ohne Bedeutung nur durch Übergas ("Kickdown") für eine hohe Bremswirkung muss die Automatik in den 1. Gang schalten; dazu muss in Wählhebelstellung 2 angefahren, also ggf. zuvor angehalten werden nur beim anfahren (während der Fahrt nur durch "Kickdown") in Wählhebelstellung 2, nicht beim einlegen der Wählhebelstellung 2 während der Fahrt

Ausführungen sowie Verwendung

Ausführungen 1961 und 1965

Das Getriebe wurde in den Fahrzeugbaureihen W 108, W 109, W 110, W 111, W 112, W 113 in zwei Ausführungen eingesetzt. Die Ausführung 1 wurde im Jahre 1965 im Rahmen der Modellpflege in allen Baureihen durch die Ausführung 2 ersetzt. Alle Sechszylinder-Fahrzeuge sind mit einem Getriebeölwärmetauscher ausgestattet. Die Getriebe für den 300 SE hatten eine vergrößerte hydraulische Kupplung.

Verwendung

Verwendung der K4A 025-Ausführungen

Fahrzeug	Getriebe- Ausführung	Typenschild	Schaltschieber- gehäuse	Regler- bezeichnung
190c	1	190c	110	ohne
220b/Sb/SEb		220b/Sb/SEb	111-112
300 SE		300 SE
190 Dc	2	190 Dc-E	W 110 D	W 110 D
200		190c-E	W 110 E	ohne
200 D		190 Dc-E	W 110 D	W 110 D
220b/Sb/SEb		220b/Sb/SEb-E	W 111 E	ohne
230		230-E
230 S		220b/Sb/SEb-E
230 SL		230 SL-E	W 112 E · W 113	W 112 E · W 113
250 S		220b/Sb/SEb-E	W 111 E	ohne
250 SE		230 SL-E	W 113	W 112 E · W 113
280 SL		280 SE	W 112 E
300 SEL 2.8
300 SE (160 PS)		300 SE-E		ohne
300 SE (170 PS)		300 SE-EH		W 112 E · W 113
300 SEb/SEL
Die Regler ohne Bezeichnung sind untereinander austauschbar

Nachfolger sowie Abgrenzung zu anderen Automatikgetrieben von Mercedes-Benz

1963: K4B 050 als Pilot einer neuen Automatikgetriebe-Generation

Die Fahrzeuge mit dem Motor M 100 wurden ab 1963 mit dem ebenfalls neuen Getriebemodell K4B 050 (Typ GA600) ausgerüstet. Bei der Erprobung des K4A 025 wurde das Prinzip des Gruppengetriebes als nicht tauglich für den Mercedes 600 (W100) befunden und der Ingenieur Hermann Gaus, welcher nach H.J. Förster der Leiter der Getriebekonstruktion wurde, wurde mit der Entwicklung betraut, wobei alle Änderungen in das vorhandene Gehäuse passen mussten. Das Radsatzkonzept besteht aus drei hintereinandergeschalteten Planetenradsätzen mit fünf Schaltelementen und einem Freilauf, welches beim Schalten ohne Gruppenwechsel auskommt. Die Steuerung, Regelung und der grundsätzliche Aufbau ähneln dem K4A 025 sehr stark. Das K4B 050 ist aber unter anderem mit stärker dimensionierten Lagern, Radsätzen und Bremsbändern ausgestattet, um das höhere Drehmoment des M100 zu verarbeiten.

Somit kann man das K4B 050, ebenso wie das K4A 025 als automatisches Getriebe der ersten Generation bezeichnen, welches aber die Radsatzkonfiguration der zweiten Generation aufweist.

1967: K4C 025 als direkter Nachfolger des K4A 025

Im Zuge der umfangreichen Erneuerung der Fahrzeug- und Motorenpalette im Jahre 1967/1968 wurde damit begonnen, das K4A 025 bei allen neuen und aktualisierten Modellen durch das verbesserte Nachfolgemodell K4C 025 (Typ 722.2) zu ersetzen, das auf dem Radsatzkonzept des K4B 050 basiert. Im ersten Schritt wurden die neuen Mittelklassemodelle der Baureihe W 114/W 115 damit ausgeliefert. Die S-Klasse der Baureihen W 108/W 109 folgten 1969. Lediglich im 280 SL (W 113) kam sie bis zum Ende von dessen Bauzeit 1971 zum Einsatz.

1969 und 1971: Erweiterung des Automatikgetriebeprogramms

1969 wurde mit Einführung der V8-Zylinder-Motoren der Baureihe M 116 mit 3,5 l Hubraum die Automatikgetriebepalette um das Modell K4A 040 (Typ 722.2) ergänzt, welches eine verstärkte Version des K4C 025 unter vollständiger Beibehaltung der Übersetzungsverhältnisse darstellt.

1971 wurden für den nordamerikanischen Markt V8-Zylinder-Motoren der Baureihe M 117 mit 4,5 l Hubraum zusammen mit dem Dreigangmodell mit Drehmomentwandler W3A 040 (Typ 722.0) vorgestellt, welches vom K4C 025 abgeleitet wurde. Hier konnte auf einen Planetenradsatz verzichtet werden, sodass das Radsatzkonzept aus zwei hintereinandergeschalteten Planetenradsätzen mit fünf Schaltelementen besteht.

Besonderheiten

Steuerung und Abmessungen

Das Getriebe arbeitet vollständig mechanisch gesteuert, bis auf das Leerlauf- und Übergassignal völlig ohne elektrische Bauteile, und ist für damalige Verhältnisse (bezogen auf die US-amerikanischen Getriebe) sehr kompakt. Dies war für den Einbau in Fahrzeuge gängiger europäischer Abmessungen auch erforderlich. Das Getriebe verfügte über vier Gänge und wurde aufwändig an den jeweiligen Fahrzeugtyp angepasst.

Hoher Wirkungsgrad

Das Getriebe hat nicht zuletzt durch die verwendete hydraulische Kupplung und seine Kompaktheit einen hohen Wirkungsgrad und funktioniert auch in einem 190 D erstaunlich alltagstauglich. Das Getriebe wechselt den Gang ohne Zugkraftunterbrechung in 0,2 Sekunden und erlaubt annähernd dieselben Fahrleistungen wie die vergleichbaren Fahrzeuge mit Schaltgetriebe, ohne nennenswerten Mehrverbrauch. Im Mai 1966 wurde das 100.000. K4A 025 fertiggestellt und bereits 23 % der Mercedes-Benz Pkw mit automatischem DB-Getriebe ausgeliefert.

Zwei Ölpumpen

Eine Besonderheit ist die Konstruktion mit zwei Ölpumpen, eine auf der Krafteingangsseite (Primärpumpe) und eine am Kraftabtrieb (Sekundärpumpe). Da die Sekundärpumpe über die Kardanwelle angetrieben wird, baut das Getriebe beim Ab- oder Anschleppen Öldruck auf und ermöglicht ein problemloses Abschleppen eines liegengebliebenen Fahrzeugs. Auch das Anschleppen wegen z. B. einer leeren Batterie wurde damit bei einem automatischen Getriebe möglich.

Kritik

Hoher Wartungsaufwand

Das Getriebe muss regelmäßig gewartet und nach einer etwaigen Reparatur am Fahrzeug eingestellt und eingemessen werden. Nicht spezialisierte Werkstätten waren mit der Wartung und Fehlerbehebung oft überfordert. Die Folge mangelnder Wartung und unsachgemäßer Reparaturversuche waren Probleme im Schaltablauf, nebst Knallen und Schlagen im gesamten Antriebsstrang und daraus resultierend auch Schäden, was dem Getriebe den unrühmlichen Spitznamen "Ruck-O-Matic" einbrachte. In der Praxis liegen die Probleme häufig in einer vernachlässigten Peripherie (Doppelhubmagnet verstellt, verschlissen, fest, Kabel lose), der Vakuumsteuerung (Modulierdruckmembran verhärtet, Vakuumdose verstellt, Kapillare verstopft) oder verschmutztem Öl.

Anfahrschwäche

Das Getriebe fährt standardmäßig im 2. Gang an, was in Kombination mit der hydraulischen Kupplung statt eines Drehmomentwandlers zu einer leichten Anfahrschwäche führt. Will man z. B. an einer unübersichtlichen Einmündung schnell anfahren, so muss man das Getriebe manuell in den ersten Gang bringen oder per Übergas den ersten Gang mobilisieren. Das Nachfolgemodell K4C 025 ist etwas wartungsfreundlicher und fährt standardmäßig im 1. Gang an.

Problem Gruppenwechsel: konstruktionsbedingt anfälliger Schaltkomfort

Die Getriebekonstruktion erweist sich insbesondere für den Wechsel vom 2. in den 3. Gang (und umgekehrt) als unbefriedigend, da jener einen Gruppenwechsel erfordert, also alle Servoglieder gleichzeitig öffnen oder schließen müssen, um einen sanften Gangwechsel zu ermöglichen. Bereits kleine Abweichungen in den Toleranzen der Schaltglieder verschlechtern den Schaltkomfort spürbar.

Siehe auch

• Liste der Mercedes-Benz-Automatikgetriebe