Was passiert

Die Funktion der Schaltklauen und der Schaltmechanik sind in anderen Beiträgen bereits erklärt. Auch das Schalten von NEUTRAL in den ersten Gang und die damit zeitweise verbundenen „Eigenheiten“ (4V1 Getriebe Funktion).

Vorab ein paar Begriffsbestimmungen
Lastbetrieb ist der Zustand wenn der Motor das Fahrzeug antreibt. Markantes Beispiel ist die Bergauffahrt
Schiebebetrieb besteht wenn eingekuppelt bergab gefahren wird und die Drosselklappen zumindest soweit geschlossen sind, dass der Motor als Bremse wirkt.
Schalt- / Schieberäder sind diejenigen Zahnräder die mit einer Schaltgabel verschoben werden.

 

Betrachtet werden sollen, sozusagen in Zeitlupe, die Schaltvorgänge beim Hinauf- und Herunterschalten.

Betrachtung 1 Hochschalten
Es soll vom 5-ten in den 6-ten geschaltet werden. Links die Ausgangs-, rechts die Zielsituation.
Die Schaltdrehzahl (Motordrehzahl) = Eingangswellendrehzahl sei 6045 1/min. Somit drehen die Zwischenwelle und die Räder A, C, D (über C an die Zwischenwelle gekoppelt), und E mit 3200 1/min.
K -getrieben von D-, somit auch die Ausgangswelle und G drehen mit 3552 1/min.
Getrieben durch G, dreht sich B mit 2862 1/min frei auf der Zwischenwelle, also mit immerhin ca. 700 1/min weniger als seine Welle und die nebenliegenden Räder A, Pz und C!
F(2000), H(3080), J (2526), u. L(1564) spielen für die Betrachtung keine Rolle. Sie drehen frei auf der Ausgangswelle, sind aber alle langsamer (in Klammern die Drehzahlen).

Beim Schaltvorgang wird ausgekuppelt, C nach links verschoben, die Klauen von C aus D gelöst. In diesem Moment sind Ein- und Zwischenwelle antriebslos (das Getriebe ist kurzzeitig in einer Neutralstellung!) und ihre Drehzahlen fallen rapide.
Die Ausgangswelle dreht, angetrieben vom Hinterrad weiter. Seine und somit auch die Drehzahl von B sinken ebenfalls, aber langsamer als die der Zwischenwelle.
Die immer langsamer drehenden (weil ungetriebenen!) Klauen von C werden beim Schalten zwischen die, weiterhin mit näherungsweise 2862 1/min drehenden Klauen von B geschoben. Je nach Schaltgeschwindigkeit sind zu diesem Zeitpunkt die Klauen von C noch etwas schneller oder auch bereits langsamer als diejenigen von B. Aufgrund der ähnlichen Drehzahlen entstehen nicht viele Schaltgeräusche sofern nicht „vorsichtig“ / zögerlich geschaltet wird!


Betrachtung 2 Zurückschalten
Es soll vom 6-ten in den 5-ten geschaltet werden. Links die Ausgangs-, rechts die Zielsituation.

Rad C muss von B gelöst und mit D gekoppelt werden.
Die Eingangswellendrehzahl sei 2450 1/min.
Somit drehen die Zwischenwelle und die Räder A, B, C und E mit 1300 1/min.
G -getrieben von B- und daher auch die Ausgangswelle und K drehen mit 1625 1/min. Getrieben durch K, dreht sich D mit 1460 1/min frei auf der Zwischenwelle, also mit immerhin ca. 160 1/min mehr als die nebenliegenden Räder.
F, H, J, u. L drehen w.o. frei auf der Ausgangswelle und spielen für die Betrachtung keine Rolle.

Beim Schaltvorgang wird ausgekuppelt, C nach rechts verschoben, die Klauen von C aus B gelöst. In diesem Moment sind Ein- und Zwischenwelle antriebslos, ihre Drehzahlen fallen rapide.
D dreht, angetrieben von Ausgangswelle / K, weiter.
Die bereits relativ langsam drehenden Klauen von C werden beim Schalten zwischen die, weiterhin mit näherungsweise 1460 1/min drehenden Klauen von D geschoben. Die schneller drehenden „D-Klauen“ knallen auf die langsamen „C-Klauen“ und beschleunigen diese. Der allseits bekannte „Schaltkrawall“ ist meist umso grösser je mehr nach dem Auskuppeln gezögert wird!

Nachdem beim Schalten meist Schaltstufen gewechselt werden und nicht in die NEUTRAL-Stellung geschaltet wird, werden die Klauen eines (oder mehrerer) Schieberades einerseits aus denen eines Partnerrades gelöst, müssen aber andererseits zwischen diejenigen eines anderen geschoben werden.

Nachdem die Lücken wesentlich grösser als die Klauen sind, ist es beim Einrückvorgang wahrscheinlich, dass die Klaue sofort auf eine Lücke trifft und ihre Endposition problemlos erreicht. Doch:

Was passiert wenn sich Klauen einerseits und Lücken andererseits nicht passend „gegenüberstehen“?
Trifft eine (und somit alle) Klaue keine Lücke sondern auf die Gegenklaue sind Varianten möglich:
F1: Beide Räder haben gleiche Drehzahl und die Klauenposition zueinander ist ideal. Das Optimum!
F2: Beide Räder haben die gleiche Drehzahl doch die Stellung ihrer Klauen zueinander ist ungünstig. Eine fast uninteressante Annahme da die Drehzahl eines der beiden Räder schneller sinkt.
F3a: „grün“ dreht langsamer als C. Die hintere „orange“ Kante knallt gegen die vordere des grünen. Da „orange“ schneller ist als „grün“ und die Kanten leicht gerundet sind, wird nicht viel passieren, „orange“ wird einrasten.
F3b: „grün“ dreht langsamer als C. Die vordere „orange“ Kante knallt gegen die hintere des „grünen“.
Wird sehr schnell geschaltet besteht die Chance, dass „orange“ noch einrastet obwohl es eigentlich schon „ein Stück“ an „grün“ vorbei ist.
Wird bedächtig geschaltet wird die „orange“ Klaue auf der „grünen“ gleiten und bei der nächsten „Gelegenheit“ rasten.
Wird mit viel Kraft geschaltet UND schnell geschaltet ist es relativ problemlos, viel Kraft UND bedächtig führt zur Maximalbelastung der Schaltgabel. Die Klaue rastet nicht aber Gabel und Klaue werden hoch belastet.

Folglich sollte man anstreben:
Praktisch gleichzeitig mit dem Auskuppeln mit dezenter Kraft aber schnell und voll durchtreten/-ziehen.
Danach, evtl. mit angepasster Gasstellung, einkuppeln.
Eine nicht ganz einfache Forderung :-) aber sie funktioniert!

Synchronring
Bei den Autos sind zwischen den Zahnrädern Synchronringe eingebaut. Dies sind nichts anders als Minikupplungen. In dem Moment wenn das Schieberad aus seiner neutralen Position verschoben wird, beginnt der jeweilige Synchronring am „Zielzahnrad“ zu schleifen, gleicht die Drehzahlen der beiden Räder aneinander an UND bringt die Klauen in eine passende Position (externe Links)

externe Links
Synchronring
Synchronisation

Link

Sinnvoll ist es, sich zuerst mit "Getriebe - schematische Erklaerung" einen Überblick zu verschaffen
Getriebe - schematische Erklaerung
4V1 Schaltgestaenge
4V0 Getriebe Schaltmechanik
4V0 Getriebeuntersetzung
4V1 Getriebe Funktion
4V0 Schaltfehler, o. Kupplung, Assistent, Gangspringer
4V0 Schaltvorgang
4V1 Getriebe ausdistanzieren
4V1 Getriebecodes der R11x0 Baureihen
4V1 Getriebe M97 Eingangswelle
4V1 Schalthebellagerung R11x0
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Getriebe Waelzlager
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