Frage 3: Übersetzung von Gängen

"Immer wieder taucht im Gespräch von Autofanatikern auf, dass Gänge in einem bestimmten Verhältnis übersetzt sind. Was bedeutet das in der Praxis und wie wirkt sich das auf die Fahreigenschaften eines Autos aus?"

Anders als bspw. Elektromotoren oder Dampfmaschinen, produzieren Verbrennungsmotoren in Autos verwertbare Leistung und Drehmoment nicht von der ersten Kurbelwellenumdrehung an, sondern erst in einem bestimmten Drehzahlbereich. Wenn ein Auto nur einen einzigen Gang hätte, mit dem es bei 100kmh im optimalen Drehzalbereich ist, wäre dieses Auto im Alltag praktisch nicht fahrbar. Man benötigt mindestens einen stark untersetzen Gang im Getriebe, welcher die Kraft des Motor mechanisch erhöht und ihn andererseits schneller laufen lässt, was ebenfalls zu einer höheren Leistung und besseren Beschleunigungswerten beiträgt.

Wenn man nur diesen "Anfahrgang" im Getriebe hätte, wäre die Höchstgeschwindigkeit des Autos auf vielleicht 40kmh beschränkt und dabei würde der Motor schon in den Drehzahlbegrenzer geraten. Aus diesem Grund braucht man noch einen sehr lang übersetzen Gang im Getriebe, der es ermöglicht die angestrebte Höchstgeschwindigkeit zu erreichen. In unserem Beispiel soll das Auto 200kmh schnell fahren können, dafür brauchen wir einen Gang der entweder 1:1 übersetzt ist, also direkt die Drehzahl vom Motor an die Antriebsachse weiterleitet, oder - was für den Motor besser wäre (so fern er die nötige Kraft hat) - einen Overdrive (z.B. 0,7:1) bei dem der Motor weniger Umdrehungen macht als die Antriebsachse erhält.

Wenn unser Getriebe jetzt diese beiden Gänge hat, einen stark untersetzen Gang damit der Motor das Auto leicht in bewegung setzen kann und einen direkt oder 'über'-setzen Gang für die Höchstgeschwindigekeit, könnten wir das Auto trotzdem nicht vernüftig fahren, weil der Drehzahlunterschied zwischen den Gängen zu groß ist. Wenn wir den Motor im ersten Gang bis in den Begrenzer hochdrehen und dann in den höchsten Gang schalten, wird das Auto sich kaum noch beschleunigen lassen, weil der Motor mit viel zu niedrigen Drehzahlen läuft und die nötige Kraft nicht aufbringen kann.

Man kann sich den folgenden Schritt wie bei einer Leiter vorstellen. Der Motor kann die (Drehzahl-)Sprünge nicht mit einem Shritt überwinden, daher benötigt er eine Leiter mit vielen Sprossen (aus Gängen) die ihm erlaubt dank der kleineren Abständen zwischen den einzelnen Sprossen das Ziel zu erreichen. Bei den meisten Motor-Getriebe-Kombinationen sollte dieser Sprung etwa 500 Umdrehungen betragen, wenn ich also bei 2000 Umdrehungen in der Minute vom ersten in den zweiten Gang schalte, dreht der Motor danach -bei gleichem Tempo- nurnoch 1500 mal pro Minute. Diesem Prinzip folgend wir die Anzahl der Gänge die ein Auto hat/braucht dadurch bestimmt wie groß der Unterschied zwischen erstem und letztem Gang ist. Wichtig dabei zu wissen ist, dass die Anzahl der Gänge die ein Auto hat und die die es braucht, nicht immer gleich sind. Zum einen liegt dies daran, dass die Autohersteller zu früheren Zeiten, einfach nicht so viele Gänge in ein Getriebe (egal ob Manuell oder Automatik) bauen konnten wie es vielleicht angemessen wäre - nicht zu vergessen ist dabei natürlich auch der höhere Preis. Aus diesem Grund war es auch viele Jahre bei Autoherstellern wie Porsche üblich das Basismodell nur mit einer geringstmöglichen Anzahl an Gängen auszustatten (meist 3 oder 4), und dem Kunden dann die Wahl zu lassen wieviel ihm die bessere Fahrbarkeit wert war.

Ein weiterer Beweggrund die Autos nur mit wenigen Gängen zu bauen, war das die "fehlenden" oberen Gänge auch durch eine höhere Motorendrehzahl kompensiert werden können - natürlich zu Lasten des Treibstoffverbrauches - der Motor also bei besagtem Tempo so hoch dreht, das ein weiterer Gang das Auto immernoch im optimalen Drehzahlbereich arbeiten lassen könnte. Bis in die 80er Jahre hinein, blieben die Autohersteller bei dieser Lösung, doch die steigenden Treibstoffpreise und Ölkrisen zwangen sie den Verbrauch der Autos zu senken, das Ergebniss sehen wir heute in den 6 Gang Schaltgetrieben und 8 Stufen Automatikgetrieben, die den Motor bis zur Höchstgeschwindigkeit immer in niedrigen Drehzahlregionen halten können.