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Zufälliger Beitrag aus der Wissensdatenbank:

Getriebe - Einleitung

Was sind Getriebe

Jedes Auto besitzt ein Getriebe. Ohne ein Getriebe wären die Motoren in der Form, wie wir sie kennen, nicht nutzbar. Das Getriebe verändert die Drehzahl der Eingangsseite (vom Motor) in eine Ausgangsdrehzahl für die Räder. Zwischen dem eigentlichen Getriebe und den Rädern sitzt noch das Differential, das wird hier erstmal zur besseren Anschaulichkeit ignoriert. Das ist aber im Prinzip auch noch mal ein Getriebe.

Je nach Auto und Modell können Automatik-Getriebe, Schaltgetriebe, sequenzielle Getriebe und diverse andere Variationen verbaut werden.
In diesem Artikel wird die generelle Funktionsweise beschrieben. Auf die Details der einzelnen Getriebe wird in eigenen Artikeln eingegangen.
Getriebe gibt es z.B. mit 2 Gängen (1x vorwärts, 1x rückwärts) oder mit bis (theoretisch) unendlich vielen Gängen bei Stufenlosgetrieben.

Jeder Gang eines Automobilgetriebes ist im Prinzip ein kleines Getriebe in sich. Diese sind dann in einer großen Einheit zusammengefasst. Diese Einheit ist dann das, was wir als Getriebe bezeichnen.


Übersetzungen

Wichtig bei Getrieben bzw. deren Gängen ist das Verhältnis zwischen der Eingangsdrehzahl und der Ausgangsdrehzahl. Das ist die sogenannte Übersetzung. Autos haben typischerweise 3-7 Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang.
Der erste Gang hat z.B. eine Übersetzung von 3:1, der letzte Gang 0,7:1
D.h. in dem Beispiel würden 1000 Motorumdrehungen pro Minute 333 Umdrehungen pro Minute am Getriebeausgang erzeugen oder beim letzten Gang würden 1000 Motorumdrehung pro Minute 1429 Umdrehungen pro Minute erzeugen.
Wenn die Ausgangsdrehzahl höher als die Eingangsdrehzahl ist, nennt man das auch Untersetzung, Overdrive oder Schongang.


Wie funktioniert nun ein Gang im Getriebe

Dazu erstmal ein klein wenig Theorie über Zahnräder:
Getriebe 1
Dies ist ein einfaches 1:1 "Getriebe" bestehend aus 2 Zahnräder mit der Eingangswelle in grün und der Ausgangswelle in rot. Beide Zahnräder sind gleich groß und haben die gleiche Anzahl an Zähnen. Dreht sich das linke Zahnrad 1 mal, dreht sich das rechte auch genau ein mal. Jedoch in die umgekehrte Richtung. Diese Zahnräder haben einfache, gerade geschnittene Zähne.


Das nächste Beispiel hat schräg verzahnte Übergänge und damit einen wesentlich runderen Lauf:
Getriebe 2 Bei den gerade geschnittenen Zahnrädern erfolgt die Kraftübertragung immer an einem Zahnpaar und der Übergang von Zahn zu Zahn erfolgt sehr schlagartig. Bei den schräg geschnittenen Zahnräder erfolgt der Wechsel weicher und gleichmäßiger. Ebenso ist bei schräg geschnittenen Zahnrädern die Kraftübertragungsfläche großer. Üblicherweise werden solche Zahnräder bei Autos oder Motorrädern verwendet. Meistens mit einem Schnittwinkel von 45°.


Getriebe 3 Hier beträgt das Übersetzungsverhältnis 2:1.
Hier muss die Eingangswelle sich 2 mal drehen, damit die Ausgangswelle sich 1 mal dreht. Entscheidend ist hierbei die Anzahl der Zähne. Bei diesem Beispiel sind es 20:10 Zähne oder 2:1. Da die Zähne immer gleich groß sein müssen, muss sich der Durchmesser des Rades ändern.


Kraftübertragung mit Hilfsmitteln

Eine weitere Art, ein Getriebe zu bauen ist nicht über Zahnräder, sondern über einen Riemen oder eine Kette:
Getriebe 4
Dabei kann der Riemen (wie hier) glatt sein, mit Längs- oder Querrippen versehen sein. Bei den Riemen mit Rippen müssen dann die Laufräder entsprechende Vertiefungen haben. Falls höhere Kräfte übertragen werden müssen, helfen Querrippen ein Durchrutschen zu verhindern. Riemen mit Querrippen werden im Auto meist dazu verwendet, Drehbewegungen vom der Kurbelwelle an die Nockenwelle zu übertragen. Ein durchrutschen des Riemens hätte einen sofortigem Motorschaden zur Folge. Mehr Details zu dem Ventiltrieb und den dortigen Riemen in einem anderen Technikartikel.
Die Funktion der Kraftübertragung mit einer Kette unterscheidet sich hierbei grundsätzlich nur durch das Material, mit dem die Kraft übertragen wird.



Fazit

Das ist die Basis eines jedes Getriebes. Wie jedoch die Getriebe nun angeordnet sind und wie man ein Getriebe baut, das mehr kann als nur eine starre Übersetzung kann, wird dann in den verschiedenen weiteren Artikeln der Serie erklärt.


Weitere Artikel

Schaltgetriebe (Teil 2 der Reihe)
sequenzielles Schaltgetriebe (Teil 3 der Reihe)
Automatikgetriebe (Teil 4, noch nicht online)
Differential (Teil 5, noch nicht online)
Stufenlosgetriebe (Teil 6, noch nicht online)
Ventiltrieb eines Motors (noch nicht online)