Synchronisation
im Artikel Synchronisation I schrieb Max:
Du fährst im 3. Gang recht niedrigtourig (1300 U/min) und willst jetzt in den zweiten Ganz schalten. Nun ist es so, dass sich alle Zahnräder auf der Getriebeeingangsseite - also die, die auf Wellen sitzen, die vom Motor per Kupplung direkt angetrieben werden - nur sehr langsam drehen. Die Zahnräder am Getriebeausgang laufen mit der Geschwindigkeit c (=constant). Jetzt kuppelst du aus, die Motordrehzahl sinkt etwas, die Eingangswelle des Getriebes dreht jedoch noch mit 1300 U/min. Dann betätigst du den Schalthebel, der dritte Gang wird rausgenommen und du versuchst, den zweiten Ganz einzulegen. KURZER GEDANKENGANG: Da die Fahrzeuggeschwindigkeit sich beim Schalten praktisch nicht ändert, laufen die Getriebeausgangswellen weiterhin mit der selben Drehzahl. ABER: wenn das Auto bei 30 km/h z.B. 1300 U/min im 3. Gang macht, dann muss die Drehzahl ja im 2. Gang höher sein, z.B. 2000 U/min. Das wird ja durch das Übersetzungsverhältnis der Gänge vorgegeben. Nun gut, will man nun also den zweiten Ganz einlegen, muss der gesamte Getriebeeingang (inkl. Kupplungsausgang) genau diese Drehzahl haben, damit das Auto weiter 30 km/h fährt. RÜCKWIRKEND: da das Auto eine enormes Trägheitsmoment besitzt, gibt es selbst die Geschwindigkeit der Getriebe- Eingangswelle vor: ca. 2000 U/min (es dreht durch seinen Schwung das gesamte Getriebe weiter). Also muss beim Schaltvorgang der Getriebeeingang um 700 U/min von 1300 auf 2000 angehoben werden.
Soweit klar?
Also, stell dir nun vor, die Schaltmuffe (sie verbindet die Zahnräder miteinander) dreht sich nun also noch langsam, während das Zahnrad für den zweiten Gang schneller dreht (es sitzt ja auf der Getriebeausgangseite und dreht natürlich schon mit höherer Geschwindigkeit, da es ja in der Funktion als zweiter Ganz schneller drehen muss). Nun stößt also die langsame Muffe auf das schnelle Zahnrad (bzw. dessen "Vorverzahnung". DAS KRACHT! Also haben findige Ingenieure die Schaltmuffe von innen kegelig (bildlich gesprochen) und das Zahnrad außen konisch geschliffen. Trifft nun die Muffe auf das Zahnrad, schleift der Kegel des Zahnrades im Konus der Muffe. Dadurch werden die Muffe und damit auch die Getriebeeingangswelle hochbeschleunigt: auf etwa 2000 U/min. Nun haben Zahnrad und Muffe nahezu dieselbe Geschwindigkeit und der Schalvorgang geht ohne Krachen vonstatten. Das nennt man dann Synchronisation.
Ist nun dieser Mechanismus mit der Zeit zu weit verschlissen (es tritt dort ja besonders viel Reibung auf), haben Muffe und Zahnrad nicht mehr dieselbe Geschwindigkeit und die Muffe muss nun in Sekundenbruchteilen inkl. der Getriebeeinganswelle, auf der sie sitzt, hochbeschleunigt werden. Entweder gibt das ganz unschöne Geräusche oder der zweite Gang lässt sich nicht mehr einlegen: die Muffe bleibt vor dem für sie viel zu schnell drehenden Zahnrad stehen und der Gang lässt sich nicht einlegen.
Abhilfe schafft hier - außer der Reparatur - nur das Fahren mit Zwischengas. Wie in alten Zeiten, als es noch keine Synchronisation gab. Das läuft so ab: Kupplung treten, 3. Gang raus, Kupplung kommen lassen, Gas geben (die Motordrehzahl muss in diesem Fallbeispiel so bei 2200 U/min liegen), Gas wegnehmen + Kupplung treten, 2. Gang rein und Kupplung wieder kommen lassen.
WAS PASSIERT?
Das, was eigentlich die Synchronisation machen soll, übernimmt hierbei der Fahrer. Durch das Gasgeben im Leerlauf (das Zwischengas) wird die Getriebeeingangswelle auf z.B. 2200 U/min hochbeschleunigt (während des Schaltvorganges wird die Welle auf Grund der Reibung und des geringen Trägheitsmoments ja wieder langsamer, geht dann also fast auf Idealdrehzahl 200o U/min). Tritt man nun wieder die Kupplung, kann man den zweiten Ganz einlegen: nun drehen sich Muffe und Zahnrad fast mit derselben Geschwindigkeit! Das Zahnrad, weil es vom Antrieb (also vom rollenden Auto) angetrieben wird, die Muffe und Getriebeeingangswelle, da man sie manuell beschleunigt hat.
Kleine Drehzahlunterschiede können auch durch eine ausgelutschte Synchronisation kompensiert werden.
Gleiches gilt übrigens auch für das Hochschalten: fährst du im zweiten Gang und willst hochschalten, muss der Getriebeeingang für den dritten Gang ja wieder niedriger drehen. Also: auskuppeln, 2. Gang raus, einkuppeln, KEIN GAS GEBEN (bzw. nur so wenig, wie es die nächste Drehzahl erforderlich macht - aber am besten einfach gar kein Gas geben), auskuppeln, dritten Gang einlegen und wieder einkuppeln.
Besonders stark bemerkbar macht sich das alles bei Kälte oder bei kaltem Getriebe: im Winter muss ich meine ersten drei Gänge alle mit Zwischengas und Zwischenkuppeln (oder mit langen Schaltpausen) fahren. Der erste Ganz lässt sich selbst bei leichtem Rollen bei mir gar nicht ohne Zwischengas einlegen.
Sehr praktisch ist das Fahren mit Zwischengas auch an Bergen: wird es mal so richtig steil und du bist noch im 4. Gang, und musst aber schnell in den 2. Gang: mit Zwischengas kriegst du den bei fast jeder Geschwindigkeit noch rein - Bedingung: die maximale Motordrehzahl darf natürlich nicht "überschritten" werden: sonst kracht's.
