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17.07.2014 - Autor: Ben Mikka Buchner  - Technik



Gastbeitrag: Der Synchronring


Synchroring

Dieses kleine Bauteil ist eines der wohl selbstverständlichsten Bauteile in einem manuellen LKW. Ohne den Synchronring gäbe es wohl nur noch Automatikfahrzeuge, und trotzdem wird er viel zu selten geehrt. Der Handschalter besitzt ein synchronisiertes Getriebe, die Automatik eine unsynchronisierte Variante. Gehen wir zunächst jedoch einen kleinen Schritt zurück.

Schon vor 100 Jahren gab es elektrisch betriebene Fahrzeuge. Als die Ottomotoren noch wenig Leistung hatten war der Elektromotor eine ernst zu nehmende Konkurrenz. Neben dem nicht vorhandenen Treibstoffverbrauch und der geringen Lautstärke hat er einen weiteren Vorteil: Er braucht kein schaltbares Getriebe.

Ein Elektromotor kann aufgrund seines Wirkungsprinzips aus dem Stand heraus seine Leistung erbringen. Ein gutes Beispiel dafür sind zum Beispiel Scheibenwischer. Die Motoren stehen tagelang still und plötzlich, wenn der Strom fließt, fangen sie an sich zu bewegen. Übertragen auf's Auto heißt das, dass die Übersetzung zu den Antriebsrädern gleich bleiben kann. Sobald man auf das Gaspedal tritt, fährt das Fahrzeug los.

Bei einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor funktioniert das Ganze nicht. Ein stehender Dieselmotor geht nicht plötzlich an, weil man auf das Gaspedal tritt. Er muss erst mit dem elektrischen Starter auf Drehzahl gebracht werden, bevor er anspringt. Das heißt, dass der Motor, immer wenn das Fahrzeug stehen bleibt, ausgekuppelt werden muss, um nicht abzuwürgen.

Das Anfahren ist ein Balanceakt. Der Motor darf auf keinen Fall ausgehen, das heißt er muss langsam eingekuppelt werden, bei möglichst kurzer Übersetzung, damit die Kupplung nicht leidet. Dadurch entsteht ein weiteres Problem. Da das Drehzahlspektrum eines Motors sehr begrenzt ist, muss die Übersetzung andauernd gewechselt werden, um den Motor nutzen zu können. Im Vergleich zum Elektromotor ein sehr kompliziertes Prinzip.

Bleiben wir jedoch beim Verbrennungsmotor. Er ist über eine Welle mit dem Getriebe verbunden. Das Getriebe wiederum ist mit einer Welle und einem Differential mit den Antriebsrädern verbunden. Der Motor bringt seine Welle mit angenommen 1500 Umdrehungen zum Drehen. Die durch das Getriebe übersetzte Welle dreht aber nur mit 1200 Umdrehungen. So können die Zahnräder nicht ineinander greifen.

Wenn man jetzt versucht den Gang mit Druck einzulegen entsteht ein lautes Knarren im Getriebe. In einem unsynchronisierten Getriebe hätte man mit viel Aufwand die beiden Wellen auf gleiche Geschwindigkeit gebracht. Der Gang wurde herausgenommen, die Kupplung gelöst, Zwischengas gegeben (genau auf die für den Gang richtige Drehzahl) und der nächste Gang konnte mit Gefühl eingelegt werden.

Das Ganze geht dank des Synchronrings mittlerweile deutlich leichter. Die beiden Wellen drehen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Man möchte nun den neuen Gang einlegen und bewegt den Schaltknüppel. Man fühlt beim Einlegen einen kleinen Druckpunkt - und hier passiert die Magie. Durch den Druck kommt der Synchronring, der auf der Motorwelle mit 1500 Umdrehungen angebracht ist, in Kontakt mit seinem Gegenstück auf der Welle mit nur 1200 Umdrehungen. Da sie nun aneinander reiben, kommen sie auf die gleiche Geschwindigkeit. Ähnlich wie wenn man ein Glas Tee umrührt. Nach einiger Zeit passt sich das Wasser der Geschwindigkeit des Löffels an.

Jetzt drehen sich die beiden Wellen gleich schnell und die Zahnräder können nun ohne Probleme ineinander greifen. Man kann also einfach den Gang herausnehmen und einen neuen einlegen, ohne sich viel Sorgen machen zu müssen - der Synchronring kümmert sich um den Rest.

Foto: Wikipedia / A7N8X, CC BY-SA 3.0




Ben Mikka Buchner 

Der Schüler ist seit seinem dritten Lebensjahr als Beifahrer auf den Fahrzeugen der familieneigenen Spedition unterwegs. Entsprechend früh fand er sein Interesse an der Bedienung der Sattelzüge. Besonders interessiert den Technik-Fan die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine.


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