Wie ist ein Getriebe aufgebaut? Alles, was Sie wissen müssen, im Überblick
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Das Getriebe ist das Herzstück eines jeden Autos und ein elementarer Bestandteil. Ohne Getriebe kann ein Auto nicht fahren, denn im Antriebsstrang eines Autos ist das Getriebe genauso wichtig wie der Motor. Dieses überträgt das Drehmoment des Motors auf die Räder. Außerdem ermöglicht es, durch die Bereitstellung verschiedener Übersetzungen, die Drehzahl des Motors an die unterschiedlichen Fahrsituationen anzupassen. Doch wie ist ein Getriebe überhaupt aufgebaut und wie funktioniert es eigentlich genau? Diesen Fragen gehen wir auf den Grund und erklären es Ihnen in diesem Beitrag. Außerdem geben wir Ihnen viele weitere wissenswerte Informationen rund um das Getriebe und seine Aufgaben im Fahrzeug an die Hand.
Was ist ein Getriebe und welche Aufgabe erfüllt es im Auto?
Unter dem Getriebe versteht man einen Mechanismus, dessen Hauptaufgabe darin besteht, die Position des Antriebsstrangs zu wechseln, wodurch die Motorparameter an wechselnde Bedürfnisse und Straßenbedingungen angepasst werden. Das Getriebe ist eines der wichtigsten Teile, die im Auto verbaut werden und genauso essenziell wie der Motor des Fahrzeuges. Es wird auch als Zahnradübertragungseinheit bezeichnet und hat zwei Funktionen: Erstens stellt es die Kraft zum Drehen der Räder bereit, indem es die Drehmomente des Motors auf die Räder entsprechend überträgt. Zweitens ändert das Getriebe das Übersetzungsverhältnis zwischen Motor und Rad so, dass sich die Drehzahl des Motors an die jeweilige Fahrsituation anpasst. In der Praxis bedeutet dies, dass es mit diesem System möglich ist, die optimale Drehzahl der Antriebseinheit in Abhängigkeit von ihrer Belastung und Geschwindigkeit zu erreichen. Die Getriebemotoren helfen dabei, die gewünschte Motorleistung zu erbringen und verbinden mithilfe eines Antriebsstrangs den Motor mit dem Getriebe.
Das Getriebe ist über eine Kupplungskomponente mit dem Motor verbunden. Bei der manuellen Version werden die Gänge mit einem speziellen Schalthebel gewechselt. Dieser Mechanismus ist für den ordnungsgemäßen Betrieb des Fahrzeugs erforderlich. Ohne die Fähigkeit, Gänge zu schalten, wäre es unmöglich, das Auto zu bewegen, rückwärtszufahren oder eine zufriedenstellende Leistung auf der Straße zu erzielen. Dabei ist das Getriebe dafür verantwortlich, Ihnen ein effizientes Fahren zu ermöglichen. Durch das Wechseln der Gänge, was je nach Fahrzeug entweder automatisch oder manuell geschehen kann, sorgen Sie dafür, dass die Drehzahl niedrig bleibt, der Motor geschont und der Kraftstoffverbrauch gesenkt wird. Außerdem wird dadurch sichergestellt, dass der Motor nicht überlastet wird. Grundsätzlich unterscheidet man bei PKWs zwischen Schaltgetrieben, bei denen zwischen 5 oder 6 Gängen manuell gewechselt werden kann, sowie Automatikgetrieben, die den Gangwechsel vollautomatisch durchführen, ohne dass Sie als Fahrer die Schaltung bedienen müssen. Der Positionswechsel des Antriebsstrangs kann gestaffelt oder stufenlos erfolgen. Bei der gestaffelten Variante wechseln Sie die Gänge über verschiedene fest eingebaute Gänge. Bei einem stufenlosen Getriebe erfolgt der Positionswechsel kontinuierlich.
Was genau ist das Drehmoment?
Um überhaupt anfahren und beschleunigen zu können, benötigt jedes Auto ein Minimum an Drehmoment. Hierfür sorgt das Getriebe. Dabei sind die Gänge an die jeweilige Leistung angepasst. So überträgt das Getriebe beim Anfahren im ersten Gang so viel, dass der Motor nicht ausgeht und vom Fahrer bis etwa Tempo 30 beschleunigt werden kann, ohne dass der Motor dabei überdreht. Normalerweise liegt der nutzbare Drehzahlbereich bei 1500 bis 8000 Touren bei Fahrzeugen mit Benzinmotor. Wohingegen von einem Dieselmotor angetriebenen Fahrzeuge mit 1500 bis 5500 Touren einen etwas niedrigeren Drehzahlbereich haben.
So funktioniert ein Getriebe - auf die Übersetzung kommt es an
Das Getriebe wird durch die Kombination kleinerer Einheiten von Zahnrädern aufgebaut. Übersetzungsverhältnisse werden durch Änderung des Drehzahlverhältnisses zwischen zwei oder mehreren sich nicht schneidenden Zahnrädern erzeugt. Getriebe haben eine breite Palette von Anwendungen, angefangen von Industriemaschinen bis hin zu Konsumgütern wie Autos und Motorrädern. Das Getriebesystem eines Autos kann in drei Hauptgruppen unterteilt werden: den Eingangabschnitt, den Abtriebsabschnitt und die Differenziale. Getriebe verwenden in der Regel eine mechanische Kupplung zum Ein- und Auskuppeln der Gänge im Eingangs- und Ausgangsteil. Der Gangwechsel erfolgt entweder über manuelle Schaltknüppel oder automatische elektronische Systeme, die über Tasten in der Fahrzeugkabine gesteuert werden. Ein Übersetzungsverhältnis entsteht, wenn die Ausgangsdrehzahl eines Getriebes mit der Eingangsdrehzahl eines anderen verbunden ist, also keine Leistung übertragen werden kann. Dies geschieht auf zwei Arten. So können Getriebeübersetzungen direkt durch das Ändern oder Modifizieren von Gängen innerhalb eines Getriebesystems erzeugt werden. Wenn ein Motor zum Beispiel sechs Gänge hat und alle bis auf den ersten auf der Linie liegen, dann wird durch Schalten in den sechsten Gang eine höhere Übersetzung erreicht. Außerdem können Übersetzungsverhältnisse durch die Kombination verschiedener Gänge, die nicht auf derselben Achse oder Welle liegen, geschaffen werden. Wenn ein Motor beispielsweise sechs Gänge hat und nur fünf davon in Betrieb sind, bedeutet dies, dass einer nicht auf der Achse liegt und keine Leistung erbringen kann.
Der Aufbau eines Getriebes
Damit ein Getriebe richtig funktionieren kann, benötigt es einige Teile, die den sicheren Antrieb des Autos gewährleisten. Getriebe bestehen in der Regel aus der Kombination von kleineren Einheiten von Zahnrädern und einem oder mehreren Untersetzungsgetrieben, um das Drehmoment auf seinem Weg nach außen zu reduzieren. Übersetzungsverhältnisse können direkt durch Ändern oder Modifizieren von Zahnrädern innerhalb eines Getriebesystems erzeugt werden. Der Zweck eines Getriebes ist es, das Übersetzungsverhältnis zwischen Motor und Rad zu ändern, um unterschiedliche Geschwindigkeiten einzustellen. Der Gangwechsel erfolgt über manuelle Schalthebel oder automatische Systeme, die über Tasten in der Fahrzeugkabine gesteuert werden. Getriebeübersetzungen können entweder direkt, durch das Schalten von Gängen innerhalb eines Getriebesystems oder indirekt durch die Verwendung einer Kupplung, um einen Satz von Gängen auszurücken und einen anderen einzulegen, erzeugt werden. Eine Getriebeübersetzung tritt auf, wenn die Ausgangsdrehzahl eines Getriebes mit der Eingangsdrehzahl eines anderen gekoppelt ist, sodass keine Leistung übertragen werden kann. Eine Übersetzung tritt indirekt auf, indem eine Kupplung verwendet wird, um einen Satz von Zahnrädern auszurücken und einen anderen einzulegen. Getriebeübersetzungen können entweder direkt, durch das Schalten von Gängen innerhalb eines Getriebesystems oder indirekt, durch die Verwendung einer Kupplung zum Auskuppeln eines Gangs und Einlegen eines anderen Gangs, erzeugt werden. Die Gangwechsel erfolgen manuell über Schalthebel oder automatisch mit elektronischen Systemen, die über Tasten in der Fahrzeugkabine gesteuert werden. Gangübersetzungen treten auf, wenn keine Leistung von einem Gang zum anderen übertragen wird.
Welche Arten von Getrieben gibt es beim Fahrzeug?
Es gibt mehrere verschiedene Arten von Getrieben. Bei einem Fahrzeug unterscheidet man häufig zwischen einem Automatik- und einem Schaltgetriebe. Bei einem Auto mit manuellem Getriebe wird durch die Betätigung der Kupplung die Verbindung zwischen Motor und Getriebe überbrückt, damit Sie einen anderen Gang einlegen können. Bei einem Automatikgetriebe passiert dies vollautomatisch, ohne dass Sie das Kupplungspedal bedienen müssen. Wollen Sie sich in naher Zukunft ein neues Auto zulegen, überlegen Sie am besten bereits im Vorhinein, welche Art von Getriebe Sie wählen möchten.
Schaltgetriebe
Das Schaltgetriebe ist eines der am weitesten verbreiteten Getriebe am Fahrzeug und dies vor allem bei älteren Automodellen. Viele Fahrer schätzen diese Art der Fahrzeugsteuerung und möchten sie nicht mehr missen. Der Gangwechsel erfolgt hierbei über einen manuellen Schalthebel, welcher per Hand vom Fahrer betätigt werden muss. Ein manueller Schaltknüppel hat beispielsweise zwei Hebel: einen, um vom Rückwärtsgang in einen Vorwärtsgang zu schalten und einen weiteren, mit dem ausgewählt wird, welcher Gang verwendet werden soll. Je nach Getriebe gibt es eine unterschiedliche Anzahl an Gängen. Üblich sind Getriebe mit vier bis sechs Gängen, mittlerweile gibt es jedoch schon Getriebe mit bis zu zehn Gängen. Die Hauptbestandteile eines Schaltgetriebes sind die auf den Wellen montierten Zahnräder und der Mechanismus, der für deren Bewegung verantwortlich ist. Weitere wichtige Bestandteile sind die Lager, an denen die Wellen befestigt sind, sowie die verschiedenen Arten von Dichtungen, die dazu dienen, das System geschlossen zu halten und das Austreten von Öl aus dem Gehäuse zu verhindern. Die Gänge des Schaltgetriebes sind zusätzlich mit Synchronisierungs- und Schalthebeln ausgestattet. Wobei der Zweck dieser Teile darin liegt, den Gangwechsel zu beschleunigen. Ein weiteres wichtiges Element ist außerdem der Rückwärtsgang-Sensor am Zahnrad, welcher automatisch die Rückfahrscheinwerfer aktiviert.
Vor- und Nachteile eines Schaltgetriebes
Wie fast jedes System hat auch jeder Getriebetyp seine eigenen Vor- und Nachteile. Zu den größten Vorteilen eines Schaltgetriebes zählen unter anderem die sehr hohe Lebensdauer, die geringen Betriebskosten, die niedrige Ausfallquote, sowie die deutlich geringeren Instandsetzungskosten als bei einem Automatikgetriebe. Handschaltgetriebe zeichnen sich durch eine sehr einfache Bedienung und problemlose Wartung aus. Wenn Sie sich nach den Empfehlungen des Herstellers zum Ölwechsel richten, halten Schaltgetriebe jahrelang. Im Falle eines Ausfalls, z. B. aufgrund der gefahrenen Kilometer, ist die Überholung, der Austausch von Komponenten oder sogar des gesamten Getriebes deutlich günstiger als bei Automatikgetrieben.
Das Schaltgetriebe hat jedoch auch einige Nachteile. Eines der am häufigsten genannten Probleme ist die Notwendigkeit, dass Sie beim Schalten die Kupplung betätigen müssen. Haben Sie wenig Erfahrung damit, entsteht vielleicht auch das Problem, zu erkennen, wann es notwendig ist, die Gänge sanft hoch- oder herunterzuschalten, damit die Fahrt gleichmäßig und ohne Ruckeln verläuft. Für geübte Fahrer stellt dies aber in der Regel kein großes Problem mehr dar.
Automatikgetriebe
Der zweite Typ ist das automatisierte System, also ein automatisches Getriebe. Bei diesem Getriebe muss der Fahrer die Gänge nicht mehr manuell selbst schalten, sie werden stattdessen automatisch vom Getriebe selbst eingelegt. Das klassische Automatikgetriebe wird heutzutage elektrisch gesteuert und funktioniert über ein hydraulisches System. Da das Getriebegehäuse so eingerichtet ist, dass es in einen neuen Gang wechselt, sobald die Umdrehungen genügend ansteigen, bedeutet dies auch, dass der Kraftstoffverbrauch bei einem Automatikgetriebe wesentlich niedriger ist. Grund dafür ist, dass das Getriebe dauerhaft den Verbrauch regelt und sicherstellt, dass der richtige Gang eingelegt ist. Wie der Name Ihnen bereits verrät, schaltet ein Automatikgetriebe vollautomatisch die Gänge, ohne dass Sie dies übernehmen müssen. Die einzigen Einstellungen, die man als Autofahrer beachten muss, sind P für Parken, R für Rückwärts, N für Neutral und D für Drive/ Fahren, welches der Fahrgang ist.
Automatikgetriebe sind zumeist so aufgebaut, dass sich in der Mitte des Getriebes ein großes Zahnrad befindet, welches die Kraft vom Motor überträgt. Rund um dieses Zahnrad verteilt, sitzen verschiedene Zahnräder, die als Planetenradsätze bezeichnet werden. Diese sind verschieden groß und können miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden. Um diese Zahnräder herum sitzt noch ein anderes Zahnrad, welches die Kraft von den Planetenradsätzen weiter an die Räder gibt. Ein Gangwechsel findet in einem gleitenden Übergang zwischen den verschiedenen Zahnrädern statt, welcher das Fahrerlebnis entspannter für Sie macht, da das Ruckeln entfällt, als wenn zwischen den Gängen manuell gewechselt werden muss.
Auch wenn ein Automatikgetriebe viele Vorteile mit sich bringt, ist es wichtig, auch das vollautomatische Getriebe Ihres Autos stets überprüfen und warten zu lassen, um Schäden und Probleme zu verhindern. Automatikgetriebe verschleißen „direkter“ als manuelle Getriebe. Bei einer Wartung wird das vollautomatische Getriebe gereinigt, wodurch anderen Verschleiß bezogenen Verunreinigungen durch das Getriebeöl vorgebeugt werden kann.