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Fahrzeugtechnik

Stirnradgetriebe

In diesem Kurstext behandeln wir das Stirnradgetriebe mit 6 Gängen, so wie es in den meisten Fahrzeugen zu finden ist. Das Kupplungsmoment wird beim Stirnradgetriebe formschlüssig über ein Keilwellenprofil auf die Getriebeeingangswelle übertragen.

Aufbau des Stirnradgetriebes

In der nächsten Abbildung siehst du eine Abbildung dieser Getriebeart:

Stirnradgetriebe
Stirnradgetriebe

 

Die Vorlegewelle, oder auch Zwischenwelle genannt, wird durch die Stirnradverzahnung angetrieben. Die Zahnräder sind konstruktiv so gestaltet, dass eine Übersetzung ins Langsame stattfindet. Wie du in der Abbildung siehst, befinden sich auf der Vorlegewelle mehrere Zahnräder für die ersten 3 Gänge. Die Getriebeausgangswelle ist koaxial zur Getriebeeingangswelle angebracht. Auf ihr befinden sich frei drehbar gelagerte Zahnräder. Diese Zahnräder werden von der Zwischenwelle angetrieben. Mindestens ein Zahnrad muss über eine Klauenkupplung, die über Schaltgabeln mechanisch geschaltet wird, mit der Getriebeausgangswelle gekoppelt sein. Ansonsten besteht kein Kraftfluss zwischen Getriebeeingangs- und Getriebeausgangswelle.

Gang 1 - 3

Im ersten Gang liegt das größte Antriebsmoment vor, weshalb das zugehörige Zahnrad direkt am Getriebeausgang liegt. Die Antriebsmomente des 2. und 3. Gangs nehmen schrittweise ab und entsprechend sind die Zahnräder für den 2. und 3. Gang weiter vom vom Getriebeausgang entfernt angebracht. Ziel dieser Konstruktionsweise ist es, die Torsion, also die Verdrehung der Getriebeausgangswelle, auf ein Minimum zu reduzieren.

Gang 4 - 6

Der vierte Gang wird als direkter Gang ausgeführt. Die Erzeugung erfolgt über eine Klauenkupplung, die die Getriebeeingangswelle mit der Getriebeausgangswelle direkt verbindet.
Die festen und schaltbaren Zahnräder des fünften und sechsten Gangs sind umgekehrt angeordnet. Die notwendige Klauenkupplung für die Gänge befindet sich auf der Zwischenwelle.

Rückwärtsgang

Der Rückwärtsgang dient bekanntlich dem Rückwärtsfahren eines Fahrzeugs und erfordert eine Drehrichtungsumkehr. Dies kann durch ein zusätzliches Zahnrad realisiert werden.  Dieses Zahnrad wird beim Einlegen des Rückwärtsgangs auf der Welle verschoben und der Eingriff mit den passenden Zahnrädern auf der Zwischen- und Getriebeausgangswelle hergestellt. Durch diese Methodik laufen die Zahnräder für den Rückwärtsgang beim Vorwärtsfahren nicht mit. 

Merke

Hier klicken zum Ausklappen Um Geräuschemissionen zu reduzieren sind die Zahnräder alle schrägverzahnt. Zudem hat diese Gestaltung den Vorteil, dass die Zähne kontinuierlich abwälzen und kein sprungartiger Wechsel von Zahn zu Zahn stattfindet. 

Generell gilt, dass die Zahnräder auf der Getriebeausgangswelle im Fahrbetrieb aufgrund ihrer unterschiedlichen Übersetzungsstufen mit unterschiedlichen Drehzahlen laufen. Hiervon ausgenommen ist das Zahnrad des eingelegten Gangs. Dieses dreht sich mit der gleichen Drehzahl wie die Getriebeausgangswelle. Bei der Getriebeeingangswelle nimmt die Drehzahl beim Hochschalten ab und entsprechend beim Herunterschalten zu.

Synchronisation, Sperrsynchronisation

Unter der Synchronisation versteht man einen Vorgang, bei dem das zu schaltende Zahnrad beim Schalten mit Hilfe eines Reibelements an die Drehgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle angepasst und somit die Getriebeeingangswelle drehbeschleunigt oder drehverzögert wird. Durch diesen Mechanismus kann ein verschleißfreies Schalten der Klauenkupplung gewährleistet werden. 
Bei der Sperrsynchronisation kann die Klauenkupplung erst geschaltet werden, wenn eine Drehzahlgleichheit zwischen Getriebeeingangs- und Getriebeausgangswelle vorliegt.