Synchronring

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Synchronring, verschiedene Ansichten

Synchronringe sind ein Bestandteil moderner Synchrongetriebe. Sie bringen durch Reibung Zahnrad und Schaltmuffe des gewählten Ganges auf gleiche Drehzahl, so dass dieser ohne Zwischengas eingelegt werden kann.

Funktionsweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ein Schaltgetriebe weist drei verschiedene Drehgeschwindigkeiten auf.

  1. Die Abtriebswelle des Getriebes ist fest mit dem Achsantrieb verbunden und dreht sich daher proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit. Ihre Geschwindigkeit verändert sich während des Schaltvorgangs kaum.
  2. Die Getriebehauptwelle dreht sich in eingekuppeltem Zustand mit dem Motor (Kurbelwelle), im ausgekuppelten Zustand wird sie bei eingelegtem Gang dagegen von den anderen Getriebewellen geschleppt.
  3. Die Nebenwelle(n) haben eine Drehzahl, die vom gewählten Gang abhängt.

Bei einem Schaltvorgang müssen zunächst die Drehgeschwindigkeiten der Schaltmuffe und des Zahnrads des entsprechenden Ganges angeglichen werden. Das geschieht durch Druck auf den dazwischenliegenden Synchronring. Je energischer man den Schalthebel drückt, desto mehr Reibung wird generiert und desto schneller sind die Drehgeschwindigkeiten angeglichen. Sobald beide synchron drehen, kann man die Schaltmuffe praktisch kraftlos über den Zahnkranz schieben und der Gang ist eingelegt.

Darauf folgend muss die Motordrehzahl angepasst werden. Durch Lösen des Kupplungspedals wird Reibung in der Trennkupplung zwischen Motor und Getriebe generiert, bis auch Getriebeantriebswelle und Kurbelwelle synchronisiert sind und ein durchgehender Kraftschluss erreicht wird.

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bereits 1928 führte Cadillac das Synchrongetriebe ein. Trotzdem dauerte es Jahrzehnte, bis bei allen Pkw die Getriebe „vollsynchronisiert“, d.h. alle Gänge mit Synchronringen versehen waren. Der VW Käfer hatte in der Standardausführung erst ab November 1964 (VW 1200 A, „Sparkäfer“) ein Vollsynchrongetriebe, d.h. während der Fahrt konnte auch in den ersten Gang ohne Zwischengas zurückgeschaltet werden. Zuvor waren nur der zweite bis vierte Gang synchronisiert. Auch bei Lastkraftwagen und Traktoren wurden die Getriebe erst relativ spät synchronisiert (1970er/80er Jahre). Heute wird bei automatisierten LKW-Getrieben häufig auf die Synchronisierung verzichtet und der Gleichlauf stattdessen über Eingriffe ins Motormanagement und beim Hochschalten gegebenenfalls auch über eine Lamellenbremse im Getriebe hergestellt.

Bis zur Verwendung von Synchronringen musste man sogenanntes Zwischengas beim Schalten auf einen niedrigeren Gang und Doppelkuppeln auf einen höheren Gang anwenden.

Zwischengas bedeutet, dass man zum Gangwechsel ...

  1. das Kupplungspedal niedertritt,
  2. den Schalthebel in die Leerlaufposition bringt,
  3. das Kupplungspedal wieder loslässt,
  4. kurz Gas gibt und
  5. das Kupplungspedal wieder niedertritt und den niedrigeren Gang einlegt

Wenn sich der Schalthebel in Leerlaufposition befindet und die Kupplung geschlossen ist, wird die Antriebswelle des Getriebes an die Motordrehzahl gekoppelt, während die Abtriebswelle über das Differential an die Geschwindigkeit der Räder gekoppelt ist. Durch das Zwischengas wird die Drehzahl des motorseitigen Getriebezweigs erhöht und auf eine möglichst gleiche Drehzahl (Synchrondrehzahl) gebracht wie der radseitige Getriebezweig, so dass auch ohne Synchronringe oder bei defekter Synchronisierung geschaltet werden kann.

Die Aufgabe des Doppelkuppelns ist es dagegen nur, dem Fahrer ein Zeitmaß zu geben, damit die Motordrehzahl ausreichend abfällt, bevor die Synchrondrehzahl zum höheren Gang erreicht ist.

Prinzipiell lässt sich mit Zwischengas und Doppelkuppeln ein Getriebe (auch Synchrongetriebe) ohne Betätigen der Kupplung schalten, sofern durch Zwischengas/Doppelkuppeln die Drehzahlen genau genug angeglichen werden. Eine Synchronisierung der höheren Gänge bei elektronisch gesteuerten Getrieben ist nicht unbedingt erforderlich, was durch die übliche progressive Getriebestufung (kleinere Drehzahlsprünge in höheren Gängen) begünstigt wird.

Herstellung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Synchronringe werden aus Metall hergestellt und können mit Reibbelägen versehen werden. Gängige Metalle für die Synchronringfertigung sind Messing und Stahl. Die Reibbeläge können aus Molybdän, Eisen, Bronze oder Kohlenstoff („Carbon“) bestehen.

Die Synchronringe werden aus Vormaterial in Form von Halbzeug geschmiedet oder alternativ durch Blechumformung produziert. Unter Blechumformung versteht man dabei das Ausstanzen des Rohlings aus Blechstreifen mit anschließender Bearbeitung im Folgeverbund- oder Transferwerkzeug.

Reibbeläge dienen als Verschleißschutzschicht und bestehen üblicherweise aus thermisch verspritztem Molybdän, alternativ können auch günstigere und leistungsfähigere Eisen- oder Bronze-Sinterreibschichten eingesetzt werden. Kohlenstoffbeschichtete Synchronringe sind besonders verschleißbeständig und bieten sehr gutes Reibverhalten, werden aufgrund ihres höheren Preises aber vor allem in Hochleistungsgetrieben verwendet.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]