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

Synchronring, verschiedene Ansichten
Getriebe mit Synchronringen
Getriebe mit Synchronringen

EtymologieBearbeiten

Der Name der Bezeichnung Synchronring ist von der Funktion abgeleitet. Synchronisierung stammt von altgriechisch σύγχρονος sýngchronos, deutsch ‚gleichzeitig‘.[1] Die Ringe sorgen im Getriebe dafür, dass sie Schaltmuffen gleichzeitig (also mit gleicher Drehzahl) ineinander greifen können.

GeschichteBearbeiten

Bereits 1928 entwickelte Cadillac ein Synchrongetriebe. 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 ohne Zwischengas zurückgeschaltet werden . 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. Vor der Einführung von Synchronringen musste man beim Schalten in einen niedrigeren Gang sogenanntes Zwischengas geben, um die Drehzahl der Getrieberäder einander anzupassen. Bei Fehlversuchen kommt es zu hörbaren Geräuschen und zu mehr oder minder gravierenden Schäden im Getriebe.[2]

FunktionsweiseBearbeiten

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.[3]

Bei einem Schaltvorgang müssen die Drehgeschwindigkeiten des (auf der Welle lose laufenden) Zahnrads des entsprechenden Gangs und der Welle selbst durch Aufschieben der Schaltmuffe mittels Schalthebel angeglichen (synchronisiert) werden. Das geschieht durch Druck der Schaltmuffe auf den dazwischenliegenden Synchronring. Je energischer man den Schalthebel drückt, desto mehr Reibung wird erzeugt und desto schneller sind die Drehgeschwindigkeiten angeglichen. Die Reibschichten des Synchronringes wirken dabei als Kegelkupplung. Sobald Welle und Zahnrad 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 entsteht Reibung in der Trennkupplung zwischen Motor und Getriebe, bis auch Getriebeantriebswelle und Kurbelwelle synchronisiert sind und ein durchgehender Kraftschluss erreicht wird.[3][4]

HerstellungBearbeiten

 
Synchronringe, links die Reibflächen gut erkennbar

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.[5]

LiteraturBearbeiten

  • Stefan Grau: Das Lichtbogendrahtspritzverfahren (LDS) zur Beschichtung von Synchronisierungsreibbelägen für Kfz-Getriebe, Mainz, 2003, ISBN 3-86130-097-4.
  • Hans Jörg Leyhausen: Die Meisterprüfung im Kfz-Handwerk Teil 1. 12 Auflage, Vogel Buchverlag, Würzburg, 1991, ISBN 3-8023-0857-3.
  • Johannes Looman: Zahnradgetriebe: Grundlagen u. Konstruktion d. Vorgelege- u. Planetenradgetriebe, Springer, 3. Auflage, 2009, ISBN 978-3-540-89459-9.
  • Harald Naunheimer, G. Lechner, Fahrzeuggetriebe: Grundlagen, Auswahl, Auslegung und Konstruktion, Springer-Verlag, 1994, ISBN 3-540-57423-9.
  • Werner Schatt, Klaus-Peter Wieters, Bernd Kieback: Pulvermetallurgie, Springer, 2007, ISBN 978-3-540-23652-8.
  • Zahnradfabrik Friedrichshafen AG: ZF-Getriebe-Fibel neu : Bedienung u. Wartung f. AK-, Synchron-Getriebe, Gruppen-Getriebe u. Lenkungen, Friedrichshafen, 1968, DNB 730451003

WeblinksBearbeiten

Commons: Automobile transmissions – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. Wilhelm Pape, Max Sengebusch (Bearb.): Handwörterbuch der griechischen Sprache. 3. Auflage, 6. Abdruck. Vieweg & Sohn, Braunschweig 1914 (zeno.org [abgerufen am 18. Februar 2021]).
  2. Diehl: Synchronizer Rings: 125 years of automobile and 55 years of synchronizer rings (Memento vom 22. März 2014 im Internet Archive), englisch von diehl.com
  3. a b Johannes Looman: Zahnradgetriebe. 1. Auflage. 1970, S. 259–260.
  4. Naunheimer, Lechner: Fahrzeuggetriebe. 2013, S. 239.
  5. Werner Schatt et al.: Pulvermetallurgie. 2006, S. 364.