18.09.2017

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Wie funktioniert eigentlich ein Schaltgetriebe?

Ohne die Gangschaltung könnten die meisten Autos keinen Meter fahren. So funktioniert das Getriebe.
So sieht das Getriebe von innen aus.
So sieht es im Innern des Getriebes aus. Oben liegt die Antriebswelle, unten die Vorbelegwelle. Der Ring in der Mitte verbindet immer nur ein Zahnrad mit der Antriebswelle.
jonas
Einleitung von Jonas Futschik, Redakteur bei PKW.de 18.09.2017

Es ist der Albtraum eines jeden Fahranfängers. Der kleine Hebel in der rechten Hand, der in den ersten Fahrstunden noch mehr oder weniger ziellos gerührt wird. Er ist verbunden mit einem Gerät, das mittels schwarzer Magie aus einer Geschwindigkeit eine andere macht. Die meisten Autofahrer haben keine Ahnung, wie ein Autogetriebe funktioniert und verlassen sich darauf, dass die Ingenieure bei Toyota, Chrysler und Co. wissen, was sie tun. Und tatsächlich scheint die Kraftübertragung tief im Inneren des Fahrzeuges zunächst sehr komplex. Die führenden Physikexperten von PKW.de haben das Rätsel für Sie aber trotzdem geknackt.

Von Achsen und Zahnrädern

Im Inneren eines Schaltgetriebes ist es wie in einem alten Auto: heiß, eng und ölig. Überall bewegen sich mechanische Komponenten und es sieht so aus, als gäbe es kein System in dem Chaos. Der erste Eindruck täuscht natürlich. Die Hauptkomponenten sind zwei Wellen, auf denen Zahnräder montiert sind. Die eine ist die Antriebswelle. Diese ist auf der einen Seite mit dem Motor verbunden, auf der anderen Seite geht es zu den Rädern. Wichtig: Diese Achse hat eine Lücke, sodass diese Verbindung nicht direkt ist. Auf der anderen Seite liegt die sogenannte Vorbelegwelle. Auf beiden Wellen sind Zahnräder verschiedener Größen montiert, die ständig in Kontakt zueinander stehen. Wichtig ist, dass diese Zahnräder auf der Antriebswelle nicht fest verschweißt sind, sondern sich frei drehen können.

Der Schaltvorgang: Ein kompliziertes Unterfangen

Wie aber soll denn jetzt die Kraft vom Motor an die Räder weitergeleitet werden, wenn die Zahnräder der Antriebswelle nicht mal festsitzen? Genau hier liegt die Raffinesse des Systems. Denn anstatt einzelne Zahnräder zu verbinden, werden stattdessen die Zahnräder mit der Welle verbunden. Und woher kommen jetzt die verschiedenen Drehgeschwindigkeiten? Aus den Tiefen der Physik. Das Prinzip ist simpel: Wenn ein kleines Zahnrad ein großes antreibt, wird Geschwindigkeit verringert, aber die Kraft (=Drehmoment) dramatisch erhöht. Wenn wiederum ein großes Zahnrad ein kleineres antreibt, erhöht sich die Geschwindigkeit, aber die Kraft verringert sich. So kann im ersten Gang viel Kraft bei niedriger Geschwindigkeit für Bergfahrten oder zum Beschleunigen genutzt werden. Im fünften Gang, wenn die Geschwindigkeit nur noch gehalten werden muss, ist weniger Kraft nötig. Der Motor kann mit seiner idealen Drehzahl laufen und so Benzin sparen und die maximale Leistung bringen.

Warum klingt der Rückwärtsgang so komisch

Übrigens: Wissen Sie, warum der Rückwärtsgang oft ein hohes, sirrendes Geräusch erzeugt? Das liegt am Schliff der Zahnräder: Die Vorwärtsgänge sind meist rund geschliffen. Das sorgt für mehr Laufruhe. Nur der Rückwärtsgang läuft meist auf geraden Zahnrädern. Jeder einzelne Zahn erzeugt also ein Knacken. Bei hohen Geschwindigkeiten klingt das wie ein Sirren.

Ohne Schaltgetriebe: Autos mit nur einem Gang

Apropos Sirren: Warum haben Elektroautos eigentlich keine Gangschaltung? Das liegt an den verschiedenen Bauarten der Motoren. Elektromotoren bringen bei jeder Drehzahl die gleiche Leistung. In der Theorie bedeutet das, dass eine Beschleunigung von 0 auf 100 km/h genauso schnell geht, wie von 100 auf 200 km/h. In der Praxis spielen noch viele andere Faktoren wie Luftwiderstand und Akkuleistung eine Rolle.


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