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Wie funktioniert das Schaltgetriebe?

Wie funktioniert das Schaltgetriebe?

Durch Senken oder Erhöhen der Umdrehungszahl wird das Drehmoment des Motors geändert.

Technik

Schlagwörter

Gangschaltung, Auto, Ganggetriebe, Schalthebel, Kupplung, Geschwindigkeit, Drehzahl, Zahnrad, Synchronring, Achse, Rückwärtsgang, Autoindustrie, Automobil, Verbrennungsmotor, Physik, Technik, Verkehr

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3D-Modelle

Platzierung des Schaltgetriebes

  • Getriebe - Es stellt die Übersetzung zwischen dem Motor und der Gelenkwelle ein. Mit seiner Hilfe ist es möglich einzustellen, wie oft sich das Rad während einer Drehung der Kurbelwelle dreht. In einem niedrigen Gang hat das Auto mehr Kraft, ist dafür aber langsamer. In einem höheren Gang ist es zwar schneller und benzinsparender, aber seine Beschleunigung ist schwächer.
  • Motor
  • Auto

Den Antrieb des Autos gewährleistet der Motor, dessen Leistung gegeben ist. Das Drehmoment, das sich aus der Leistung ergibt, ist jedoch nicht immer ausreichend für das Bewegen des Fahrzeugs, weshalb dieses erhöht werden muss. Je kleiner die Umdrehungszahl der Räder ist, desto höher ist das Drehmoment. Im Schaltgetriebe ändern wir das Drehmoment durch Senken oder Erhöhen der Umdrehungszahl des Motors. Die Umdrehungszahl können wir durch Verwenden von Zahnrädern verändern: Je kleiner das Zahnrad ist, das ein größeres Zahnrad antreibt, desto kleiner ist die Umdrehungszahl des angetriebenen Rades und folglich das Drehmoment umso größer.

Aufbau des Schaltgetriebes

  • Schalthebel - Der Fahrer greift damit in den Prozess der Gangänderung ein.
  • Kupplungspedal - Wenn wir es drücken, wird der Kontakt zwischen Kupplung und Schaltung unterbrochen.
  • Kupplung - Sie befindet sich zwischen dem Motor und dem Schaltgetriebe des Fahrzeugs. Mit ihr können wir die vom Motor produzierte Energie auf das Schaltgetriebe übertragen beziehungsweise wird durch sie die Verbindung zwischen Motor und Schaltgetriebe beim Ändern der Geschwindigkeit unterbrochen.
  • Kupplungsflüssigkeitsbehälter - Die Energie des Motors wird durch die Flüssigkeit zu Bewegungsenergie.
  • Antriebswelle - Die in das Schaltgetriebe einführende Welle.
  • Nutenwelle - Die aus dem Schaltgetriebe hinausführende Welle.
  • Vorgelegewelle - Die für das Ändern der Geschwindigkeit nötige Welle.
  • Zahnräder - Durch sie erfolgt das Schalten der entsprechenden Übersetzung.
  • Schaltgestänge - Mit seiner Hilfe wird die Schaltmuffe bewegt.

Damit der Motor die Zahnräder antreiben kann, muss zwischen ihnen Kontakt bestehen, der im gegebenen Fall unterbrochen werden kann. Dies wird durch die Kupplung gewährleistet. Die optimale Umdrehungszahl wird über die Übersetzung der Zahnräder des Getriebes eingestellt.

Funktionsweise der Kupplung

  • Kupplung - Sie befindet sich zwischen dem Motor und dem Schaltgetriebe des Fahrzeugs. Mit ihr können wir die vom Motor produzierte Energie auf das Schaltgetriebe übertragen beziehungsweise wird durch sie die Verbindung zwischen Motor und Schaltgetriebe beim Ändern der Geschwindigkeit unterbrochen.
  • Kupplungspedal - Wenn wir es drücken, wird der Kontakt zwischen Kupplung und Schaltung unterbrochen.

Bei nicht getretenem Kupplungspedal treibt der Motor die Eingangswelle des Getriebes an und somit auch die Räder. Wird das Kupplungspedal betätigt, dreht sich der Motor ohne die Getrieberäder bzw. die Räder anzutreiben. Dies ermöglicht es, die Übersetzung im Getriebe zu ändern.

Funktionsweise des Synchronrings

  • Schaltmuffe - Bewegt sich auf der Achse und hilft beim Schalten der Gänge die Zahnräder zu verbinden.
  • Synchronring - Durch ihn wird die Verbindung der Zahnräder vereinfacht: Die beiden sich mit einer unterschiedlichen Umdrehungszahl bewegenden Teile werden auf eine gleiche Umdrehungszahl abgebremst.
  • Antriebswelle - Die in das Schaltgetriebe einführende Welle.

Um ohne zu knarren und ohne Verschleiß zu schalten, müssen die Zahnräder synchronisiert werden, was bedeutet, dass die Drehgeschwindigkeit der ineinandergreifenden Zahnräder angeglichen wird. Dies wird durch einen Synchronring erreicht: Mithilfe von konischen Friktionsflächen bremst er die beiden Zahnräder, die sich unterschiedlich schnell drehen so ab, dass sie sich gleichschnell bewegen und so ohne Lärm miteinander verbunden werden können.

Funktionsweise des Schaltgetriebes

  • Schalthebel - Der Fahrer des Fahrzeugs kann damit in den Prozess der Geschwindigkeitsveränderung eingreifen.
  • Antriebswelle - Die in das Schaltgetriebe einführende Welle.
  • Nutenwelle - Die aus dem Schaltgetriebe hinausführende Welle.
  • Vorgelegewelle - Die für das Ändern der Geschwindigkeit nötige Welle.
  • Zahnräder - Durch sie erfolgt das Schalten der entsprechenden Übersetzung.
  • Schaltgabel - Auf dem Schaltgestänge befestigt erfolgt durch sie das Schalten in einen anderen Gang.
  • Schaltmuffe - Bewegt sich auf der Achse und hilft beim Schalten der Gänge die Zahnräder zu verbinden.
  • Schaltgestänge - Mit seiner Hilfe wird die Schaltmuffe bewegt.
  • Erster Gang
  • Zweiter Gang
  • Dritter Gang
  • Vierter Gang

Im synchronisierten Schaltgetriebe befinden sich alle Zahnradpaare in ständiger Verbindung miteinander. Doch während die Zahnräder an der Vorgelegewelle fest platziert sind, drehen sich diese, jedes mit seinem eigenen Kugellager, an der Nutenwelle. Das Schalten zwischen den Gängen erfolgt, indem das aktuelle Zahnrad an der Nutenwelle fixiert wird, sodass der Antrieb über dieses Zahnradpaar erfolgt.

Um das Fahrzeug in Bewegung zu setzen, schalten wir in den ersten Gang. Dabei fixiert das mit dem Schalthebel verbundene Gestänge mit der an ihm befestigten Schaltmuffe das erste Zahnrad an der Nockenwelle. Der Antrieb von der Eingangswelle erfolgt über das kleinste Zahnrad der Vorgelegewelle über das größte Zahnrad der Nockenwelle. Beim Anfahren ist ein hohes Drehmoment nötig, weshalb die Übersetzung am größten ist. Das kleinste Zahnrad treibt also das größte an.

Wenn das Fahrzeug bereits auf eine gewisse Geschwindigkeit beschleunigt hat, ist für seine Bewegung auch ein kleineres Drehmoment ausreichend. Die Übersetzung der folgenden Gänge ist deshalb kleiner, die Größe der antreibenden und der angetriebenen Zahnräder ähnelt sich immer mehr. Im zweiten Gang verbindet die Schaltmuffe das zweite Zahnrad mit der Nutenwelle. Der Antrieb erfolgt darüber.

Im dritten Gang verbindet die Schaltmuffe das dritte Zahnrad mit der Welle. Der Antrieb erfolgt über das dritte Zahnrad der Vorgelegewelle und über das dritte Zahnrad der Nutenwelle. Die Geschwindigkeit nimmt weiter zu, während das Drehmoment abnimmt.

Im vierten Gang nimmt die Geschwindigkeit durch das geringer werdende Drehmoment weiter zu. In diesem Fall erfolgt der Antrieb direkt über die Eingangs- und die Ausgangswelle, wobei kein Zahnrad bei der Übersetzung teilnimmt und jedes sich frei drehen kann. Die Umdrehungen der Kurbelwelle stimmen mit dem Drehmoment der Ausgangswelle überein. Deshalb wird dieser Gang auch als direkter Gang bezeichnet.

Rückwärtsgang

  • Schalthebel - Der Fahrer des Fahrzeugs kann damit in den Prozess der Geschwindigkeitsveränderung eingreifen.
  • Antriebswelle - Die in das Schaltgetriebe einführende Welle.
  • Nutenwelle - Die aus dem Schaltgetriebe hinausführende Welle.
  • Vorgelegewelle - Die für das Ändern der Geschwindigkeit nötige Welle.
  • Zahnräder - Durch sie erfolgt das Schalten der entsprechenden Übersetzung.

Beim Schalten in den Rückwärtsgang befindet sich ein zusätzliches Zahnrad zwischen der Vorgelegewelle und dem Zahnrad der Nutenwelle. Dadurch ändert sich die Drehrichtung der Ausgangswelle und das Fahrzeug bewegt sich rückwärts.

In einem niedrigen Gang ist das Auto stärker, aber langsamer, in einem höheren Gang ist es schneller und verbraucht weniger Kraftstoff, aber seine Beschleunigung ist langsamer.

Animation

  • Getriebe - Es stellt die Übersetzung zwischen dem Motor und der Gelenkwelle ein. Mit seiner Hilfe ist es möglich einzustellen, wie oft sich das Rad während einer Drehung der Kurbelwelle dreht. In einem niedrigen Gang hat das Auto mehr Kraft, ist dafür aber langsamer. In einem höheren Gang ist es zwar schneller und benzinsparender, aber seine Beschleunigung ist schwächer.
  • Schalthebel - Der Fahrer greift damit in den Prozess der Gangänderung ein.
  • Kupplung - Sie befindet sich zwischen dem Motor und dem Schaltgetriebe des Fahrzeugs. Mit ihr können wir die vom Motor produzierte Energie auf das Schaltgetriebe übertragen beziehungsweise wird durch sie die Verbindung zwischen Motor und Schaltgetriebe beim Ändern der Geschwindigkeit unterbrochen.
  • Zahnräder - Durch sie erfolgt das Schalten der entsprechenden Übersetzung.
  • Kupplung - Sie befindet sich zwischen dem Motor und dem Schaltgetriebe des Fahrzeugs. Mit ihr können wir die vom Motor produzierte Energie auf das Schaltgetriebe übertragen beziehungsweise wird durch sie die Verbindung zwischen Motor und Schaltgetriebe beim Ändern der Geschwindigkeit unterbrochen.
  • Kupplungspedal - Wenn wir es drücken, wird der Kontakt zwischen Kupplung und Schaltung unterbrochen.
  • Schaltmuffe - Bewegt sich auf der Achse und hilft beim Schalten der Gänge die Zahnräder zu verbinden.
  • Synchronring - Durch ihn wird die Verbindung der Zahnräder vereinfacht: Die beiden sich mit einer unterschiedlichen Umdrehungszahl bewegenden Teile werden auf eine gleiche Umdrehungszahl abgebremst.
  • Antriebswelle - Die in das Schaltgetriebe einführende Welle.
  • Schalthebel - Der Fahrer des Fahrzeugs kann damit in den Prozess der Geschwindigkeitsveränderung eingreifen.
  • Nutenwelle - Die aus dem Schaltgetriebe hinausführende Welle.
  • Vorgelegewelle - Die für das Ändern der Geschwindigkeit nötige Welle.
  • Zahnräder - Durch sie erfolgt das Schalten der entsprechenden Übersetzung.
  • Schaltmuffe - Bewegt sich auf der Achse und hilft beim Schalten der Gänge die Zahnräder zu verbinden.

Narration

Den Antrieb des Autos gewährleistet der Motor, dessen Leistung gegeben ist. Das Drehmoment, das sich aus der Leistung ergibt, ist jedoch nicht immer ausreichend für das Bewegen des Fahrzeugs, weshalb dieses erhöht werden muss. Je kleiner die Umdrehungszahl der Räder ist, desto höher ist das Drehmoment. Im Schaltgetriebe ändern wir das Drehmoment durch Senken oder Erhöhen der Umdrehungszahl des Motors. Die Umdrehungszahl können wir durch Verwenden von Zahnrädern verändern: Je kleiner das Zahnrad ist, das ein größeres Zahnrad antreibt, desto kleiner ist die Umdrehungszahl des angetriebenen Rades und folglich das Drehmoment umso größer.

Damit der Motor die Zahnräder antreiben kann, muss zwischen ihnen Kontakt bestehen, der im gegebenen Fall unterbrochen werden kann. Dies wird durch die Kupplung gewährleistet. Die optimale Umdrehungszahl wird über die Übersetzung der Zahnräder des Getriebes eingestellt.

Bei nicht getretenem Kupplungspedal treibt der Motor die Eingangswelle des Getriebes an und somit auch die Räder. Wird das Kupplungspedal betätigt, dreht sich der Motor ohne die Getrieberäder bzw. die Räder anzutreiben. Dies ermöglicht es, die Übersetzung im Getriebe zu ändern.

Um ohne zu knarren und ohne Verschleiß zu schalten, müssen die Zahnräder synchronisiert werden, was bedeutet, dass die Drehgeschwindigkeit der ineinandergreifenden Zahnräder angeglichen wird. Dies wird durch einen Synchronring erreicht: Mithilfe von konischen Friktionsflächen bremst er die beiden Zahnräder, die sich unterschiedlich schnell drehen so ab, dass sie sich gleichschnell bewegen und so ohne Lärm miteinander verbunden werden können.

Im synchronisierten Schaltgetriebe befinden sich alle Zahnradpaare in ständiger Verbindung miteinander. Doch während die Zahnräder an der Vorgelegewelle fest platziert sind, drehen sich diese, jedes mit seinem eigenen Kugellager, an der Nutenwelle. Das Schalten zwischen den Gängen erfolgt, indem das aktuelle Zahnrad an der Nutenwelle fixiert wird, sodass der Antrieb über dieses Zahnradpaar erfolgt.

Um das Fahrzeug in Bewegung zu setzen, schalten wir in den ersten Gang. Dabei fixiert das mit dem Schalthebel verbundene Gestänge mit der an ihm befestigten Schaltmuffe das erste Zahnrad an der Nockenwelle. Der Antrieb von der Eingangswelle erfolgt über das kleinste Zahnrad der Vorgelegewelle über das größte Zahnrad der Nockenwelle. Beim Anfahren ist ein hohes Drehmoment nötig, weshalb die Übersetzung am größten ist. Das kleinste Zahnrad treibt also das größte an.

Wenn das Fahrzeug bereits auf eine gewisse Geschwindigkeit beschleunigt hat, ist für seine Bewegung auch ein kleineres Drehmoment ausreichend. Die Übersetzung der folgenden Gänge ist deshalb kleiner, die Größe der antreibenden und der angetriebenen Zahnräder ähnelt sich immer mehr. Im zweiten Gang verbindet die Schaltmuffe das zweite Zahnrad mit der Nutenwelle. Der Antrieb erfolgt darüber.

Im dritten Gang verbindet die Schaltmuffe das dritte Zahnrad mit der Welle. Der Antrieb erfolgt über das dritte Zahnrad der Vorgelegewelle und über das dritte Zahnrad der Nutenwelle. Die Geschwindigkeit nimmt weiter zu, während das Drehmoment abnimmt.

Im vierten Gang nimmt die Geschwindigkeit durch das geringer werdende Drehmoment weiter zu. In diesem Fall erfolgt der Antrieb direkt über die Eingangs- und die Ausgangswelle, wobei kein Zahnrad bei der Übersetzung teilnimmt und jedes sich frei drehen kann. Die Umdrehungen der Kurbelwelle stimmen mit dem Drehmoment der Ausgangswelle überein. Deshalb wird dieser Gang auch als direkter Gang bezeichnet.

Beim Schalten in den Rückwärtsgang befindet sich ein zusätzliches Zahnrad zwischen der Vorgelegewelle und dem Zahnrad der Nutenwelle. Dadurch ändert sich die Drehrichtung der Ausgangswelle und das Fahrzeug bewegt sich rückwärts.

In einem niedrigen Gang ist das Auto stärker, aber langsamer, in einem höheren Gang ist es schneller und verbraucht weniger Kraftstoff, aber seine Beschleunigung ist langsamer.

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