direkt zum Inhalt zur Hauptnavigation

Haus der Wissenschaft - Kinderblog

Wie funktioniert ein Getriebe?

Kategorie: Besserwisser, Schlagwörter: , — 18. August 2012 um 16:09

(erschienen in der Braunschweiger Zeitung am Samstag, den 18. August 2012)

Automotoren haben in mehr als 100 Jahren Geschichte immer die gleiche Funktionsweise beibehalten: Ein Gemisch aus Luft und Treibstoff wird in einer Brennkammer gezündet, die Wucht dieser kontrollierten Explosion treibt einen Kolben mit Schwung nach unten. Diese Kraft wird auf die Kurbelwelle übertragen, die dadurch in Drehung versetzt wird. Die Häufigkeit dieser Umdrehungen wird als Drehzahl gemessen. Die Kraft, mit der diese Umdrehung erfolgt, ist das Drehmoment. Diese Kraft wird auf die angetriebenen Räder übertragen, und das Fahrzeug setzt sich in Bewegung.

Ein Motor – egal, ob in Auto, Motorrad, Bus oder Lastwagen – hat immer neue, andere Bedingungen zu erfüllen: Mal muss er viel Leistung abgeben, dann soll er wieder ganz ruhig und sparsam laufen. Das Fahrzeug soll schnell und langsam fahren können – und der Motor muss dabei stets im optimalen Drehzahlbereich laufen. Dreht der Motor zu niedrig, kann er ausgehen, dreht er zu hoch, kann er Schaden nehmen.

Jeder Motor hat auch nur einen bestimmten Drehzahlbereich, in dem er optimal läuft. Unter 2000 Umdrehungen der Kurbelwelle in der Minute entwickeln moderne Benzinmotoren nur sehr wenig Kraft. Bei etwa 6000 Umdrehungen ist dann auch wieder Schluss, um das Material zu schonen. Ihr seht: Einfach in die Pedale treten, wie bei einem BMX-Rad ohne Schaltung – damit ist es beim Fahrzeug nicht getan.

Die Lösung: das Getriebe. Es ist erforderlich, um die Motorleistung immer zur jeweiligen Fahrsituation passend an die Räder zu übertragen. In einer Metallbox direkt am Motor befindet sich eine Reihe von unterschiedlichen Zahnrädern. Immer zwei von ihnen ergeben einen Gang. Das Kunststück ist, diese Zahnräder so klein und leicht, aber auch so stabil wie möglich zu bauen.

Bei einem Getriebe, das per Hand geschaltet wird, wählt der Fahrer mit dem Schalthebel den entsprechenden Gang vor. Der erste Gang dient nur zum Anfahren. Hier wird möglichst viel Kraft zur Verfügung gestellt: Der Motor dreht sehr hoch, die Antriebsräder aber nur relativ langsam. Das heißt: Das erste Zahnrad ist klein. Sein Gegenüber ist groß.

Das erste Zahnrad muss sich also sehr oft drehen, um eine Umdrehung des zweiten Zahnrads zu bewirken. Langsam, aber enorm kraftvoll. Im letzten Gang dreht der Motor relativ niedrig, die Antriebsräder aber sehr schnell. Bei jedem Gangwechsel muss die Verbindung der beiden Zahnrad-Reihen unterbrochen werden, um den nächsten Gang einzulegen. Dazu wird die Kupplung betätigt. Das sind drehbare Scheiben zwischen Motor und Getriebe.

Werden sie auseinandergedrückt, erfolgt keine Kraftübertragung. Lässt man das Kupplungspedal langsam los, drücken die Scheiben wieder aneinander, klemmen aneinander fest und sorgen dafür, dass die Umdrehungen der Kurbelwelle wieder auf das Getriebe übertragen werden. Dadurch ist es möglich, ein Auto in Bewegung zu versetzen.

Immer beliebter werden automatische Getriebe. Hier übernimmt ein sogenannter Wandler die Schaltarbeit. Bei den modernen Direktschaltgetrieben gibt es zwei Kupplungen: Die eine schließt, während die andere öffnet. So gibt es (fast) keine Unterbrechung mehr beim Gangwechsel. Eine Elektronik sorgt dafür, dass immer der optimale Gang gewählt ist und erkennt sogar den Fahrstil des Fahrers. Es hat sich eben in 100 Jahren doch einiges getan.

(Autor: Michael Michalzik)

Wollt ihr auch ganz genau wissen, wie etwas funktioniert? Habt ihr eine Frage, die unsere “Besserwisser”-Wissenschaftler beantworten sollen? – Dann mailt uns an info@hausderwissenschaft.org! Die Antwort auf eure Fragen lest ihr samstags in der Braunschweiger Zeitung und etwas später in diesem Blog.

RSS-feed für Kommentare zu diesem Artikel. TrackBack-URL

Hinterlasse eine Antwort