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Getriebe

Glossar

Bezug zum Kraftfahrzeug

Drehzahl- und Drehmomentüber- / untersetzung
Motor, Antriebsstrang
Schaltgetriebe, Automatikgetriebe, Differential

 

Allgemeine Beschreibung

Getriebe kommen in sehr vielen mechanischen Systemen in vielen verschiedenen Varianten und Bauformen vor. Auch im Kraftfahrzeugbereich spielen Getriebe eine wichtige Rolle. Über das bekannte Schalt- und Automatikgetriebe hinaus, finden sich in Fahrzeugen eine wesentlich größere Vielzahl an Getrieben, um verschiedenen Zwecken zu dienen.

Dennoch haben Getriebe immer den gleichen Grundgedanken und Zweck in einer mechanischen Konstruktion. Ein Getriebe nimmt ein Drehmoment mit einer bestimmten Drehzahl einer Welle auf, „verarbeitet“ diese und gibt ein Drehmoment mit Drehzahl an der Ausgangswelle wieder ab. Die Verarbeitung von Drehmoment und Drehzahl geschieht zum Beispiel über Zahnräder, die auf verschiedenen Wellen angebracht sind, ineinander greifen und Kräfte übertragen.

Im Kraftfahrzeugbereich finden, wie oben bereits angesprochen, verschiedene Getriebe Verwendung:

  • Differential

    Ein Differential ist ein Getriebe mit festen, nicht änderbaren Werten. Es dient dazu, bei Kurvenfahrt auftretende Drehzahlunterschiede zwischen dem inneren und äußeren Rad auszugleichen. Ein Differential ist hierbei nur bei der angetriebenen Achse notwendig. Die Räder der nichtangetriebenen Achse lassen sich unabhängig voneinander frei drehen. Bei Fahrzeugen, bei denen das Getriebe für die Wahl der Fahrstufe und die Antriebsachse voneinander entfernt sind, z.B. Heckantrieb und Motor mit Getriebe vorne, ist ein externes Differential notwendig.
  • Manuelles Schaltgetriebe

    Dieses Getriebe ist die wohl bekannteste Form eines Getriebes im Kraftfahrzeug. Es schließt sich in der Regel direkt an den Motor an und ermöglicht die Wahl einer Fahrstufe. Die über- bzw. untersetzte Drehmomente und Drehzahlen werden entweder direkt an die Antriebswellen oder die Kardanwelle übertragen. Manuelle Schaltgetriebe stellen eine sichere und günstige Verbindung zwischen Motor und Antriebsstrang dar und konnten sich somit in der Automobilbranche etablieren.
  • Vollautomatisches Getriebe

    Das allgemein als Automatikgetriebe bezeichnete Getriebe zur Wahl der Fahrstufe stellt die komfortabelste Variante der Fahrstufenwahl dar. Tatsächlich hat der Fahrer trotz der Vollautomatik Einfluss auf den Betriebszustand, obwohl hier Einschränkungen gegenüber einem manuellen Schaltgetriebe durchaus vorhanden sind. Die Vollautomatik nimmt dem Fahrer aber die gesamte Arbeit der Wahl der Fahrstufe ab.
  • Sequentielles Getriebe

    Ein sequentielles Getriebe ist in erster Linie ein modifiziertes manuelles Schaltgetriebe. Der Unterschied liegt in dem Entfall des Bedienens der Kupplung . Hierfür werden elektrohydraulische oder -pneumatische Baugruppen verwendet. Eine Elektronik entscheidet unter Berücksichtigung des Fahrerwunsches in welche Fahrstufe zu schalten ist. Die Fahrstufen können nur noch rauf oder runter in der klar festgelegten Reihenfolge geschaltet werden. Eine freie Wahl der Fahrstufe ist somit nicht mehr möglich.
    Um einen schnelleren Fahrstufenwechsel realisieren zu können haben sich mittlerweile Doppelkupplungsgetriebe etabliert. Hier kann ebenfalls nur sequentiell geschaltet werden, allerdings sind immer zwei Fahrstufen gleichzeitig eingelegt und über zwei Kupplungen bedient. Das Steuergerät verwaltet diese Vorgänge, so dass der Fahrer hier keinen Unterschied in der Bedienung zu einem „einfachen“ sequentiellen Getriebe hat.
  • Weitere Getriebe

    Selbstverständlich finden sich in einem Fahrzeug noch weitaus mehr Getriebe. Prinzipiell ist davon auszugehen, dass in jeder mechanischen Baugruppe ein oder mehrere Getriebe vorhanden sind. Je nach Konzept sind Getriebe im Nockenwellenantrieb des Motors denkbar. Auch kleinste Ausführungen, wie zum Beispiel in einem Autoradio für den Einschub und Auswurf einer CD, auch in Cassettenradios, in einer automatischen Antenne, Fensterheber, Schiebedach, Zentralverriegelung etc..

 

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Funktionsbeschreibung

Wie oben beschrieben werden Drehzahl und Drehmoment einer Welle innerhalb eines Getriebes umgewandelt und ergeben an der Ausgangswelle wiederum eine Drehzahl und ein Drehmoment. Die Änderung beider Größen ist abhängig von der Übersetzung. Grundsätzlich gilt, wird eine Drehzahl verringert erhöht sich das Drehmoment und umgekehrt.

Motoren haben eine charakteristische Kennlinie, die sich aus der Drehzahl ergibt. So kommen die typischen Diagramme zustande, bei denen, zum Beispiel bei einem Ottomotor, die Leistung mit zunehmender Drehzahl ansteigt und ab einem bestimmten Punkt wieder abnimmt. Ähnlich verhält sich die Kurve des Drehmoments. Um nun Leistung und Drehmoment effizient ausnutzen zu können, wird zwischen Motor und Räder ein Getriebe schaltet, das als Wechselgetriebe ausgelegt ist. Nun ist es möglich nach Verlassen des effizienten Bereichs des Motors die Fahrstufe zu wechseln, um die Motordrehzahl einerseits wieder in einen optimalen Bereich zu bringen und andererseits die Räder weiterhin schnell und schneller drehen zu lassen.

Ein anderes Beispiel wäre der Aufwurf eines CD-Radios. Hier wird ein möglichst kleiner Elektromotor eingesetzt, der sich sehr schnell dreht. Über das Getriebe wird die hohe Drehzahl mit einem geringen Drehmoment zu einer geringen Drehzahl mit hohem Drehmoment übersetzt, um die notwendige Kraft für den Auswurf zu realisieren.

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