Lexikon

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Bild K295 Verbrauchskennfeld und Einfluss des gewählten Ganges bei Konstantfahrt [2]


Bild K296 Unterschiedliche Auslegung der Gesamtübersetzung im größten Gang [2]
Kraftstoffverbrauch ~Einflussgrößen ~~Getriebeanpassung

Getriebeanpassung

(Bild K.295) Das Drehmoment des Antriebsmotors wird über ein Stufengetriebe mit einzelnen Übersetzungen und der Übersetzung des nachgeschalteten Achsgetriebes (Ausgleichgetriebe) entsprechend dem Zugkraftbedarf an den Antriebsrädern des Fahrzeuges gewandelt. Beim Handschaltgetriebe werden die einzelnen Gangübersetzungen durch den Fahrer manuell, beim Automatikgetriebe durch ein hydraulisch betätigtes Schaltprogramm bestimmt. Für die Gesamtübersetzung vom Motor zum Rad sind demnach wirksam:

  • Getriebeübersetzung im gewährten Gang
  • Achsgetriebeübersetzung

Die Gesamtübersetzung des Antriebsstranges im eingelegten Gang iA:

Sowohl die Größe der Achsgetriebeübersetzung als auch die Getriebeübersetzungen sowie die Anzahl der Getriebeübersetzungen beeinflussen den Kraftstoffverbrauch, Bild K295.

Durch die Einführung eines Sechs-Gang-Getriebes konnte der Kraftstoffverbrauch bei einem Fahrzeughersteller im EGE-Zyklus z. B. 4 % reduziert werden. Bei der Auslegung der Getriebestufen kommt der Auswahl des direkten Ganges und der Gesamtübersetzung eine besondere Bedeutung zu.

Bei längs eingebauten Motoren mit Stirnradgetrieben hat man die Möglichkeit, einen der Gänge direkt (Übersetzung = 1:1) auszulegen. Beim direkten Durchtrieb steht kein Zahnradpaar unter Last im Eingriff, so dass ein hoher Getriebewirkungsgrad gegeben ist. Um diesen Kraftstoffverbrauchsvorteil voll zu nutzen, wählt man für die direkte Übersetzung den im Fahrbetrieb häufigst benutzten Gang aus. Beim Antrieb eines Pkw ist dies normalerweise der höchste Gang, der einen Laufzeitanteil von über 80 % erreichen kann. Im direktem Gang wird ein Getriebewirkungsgrad von 98 % erreicht, im Vergleich zu 95 % – 96 % in den unteren Gängen.

Gesamtübersetzung im größten Gang: Die kleinste Übersetzung des Antriebsstranges beeinflusst die Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeuges, die Überschusskraft und damit die Dynamik bzw. Agilität des Fahrzeuges, die Geräuschemission, den Motorverschleiß sowie den Kraftstoffverbrauch.

Auslegung auf Höchstgeschwindigkeit: Die Gesamtübersetzung wird so gewählt, dass sich die Fahrwiderstandslinie in der Ebene (Radwiderstand + Luftwiderstand) mit der maximalen Radantriebsleistung schneidet. Der Motor dreht mit Nenndrehzahl im Nennleistungspunkt. Überdrehende Auslegung: Die Gesamtübersetzung des Antriebsstranges ist größer als bei der Auslegung auf Höchstgeschwindigkeit. Der Schnittpunkt der Radantriebsleistung mit der Fahrwiderstandlinie der Ebene liegt nach der maximalen Leistung und damit bei hoher Motordrehzahl. Da die Reibleistung mit der Motordrehzahl überproportional steigt, führt dies zu einem höheren Kraftstoffverbrauch. Unterdrehende Auslegung: Die Gesamtübersetzung ist kleiner als bei der Auslegung auf maximale Höchstgeschwindigkeit. Die Motordrehzahl liegt im Schnittpunkt der Radleistung mit der Fahrwiderstandslinie unterhalb der Nennleistungsdrehzahl und damit im Bereich mit niedrigerem Kraftstoffverbrauch. Allerdings wird die maximal mögliche Höchstgeschwindigkeit nicht erreicht und die Überschussleistung bei niedrigen Geschwindigkeiten ist geringer.

Wählt man eine stark unterdrehende Auslegung, wird mit steigendem Fahrwiderstand zurückgeschaltet, da die zur Verfügung stehende Überschussleistung nicht ausreicht. Damit wird aber der Verbrauchsvorteil dieser unterdrehenden Auslegung aufgegeben. Zwischen der in Bild K296 dargestellten sehr kurzen und sehr langen Übersetzung im größten Gang ergibt sich bei der jeweiligen erreichbaren Höchstgeschwindigkeit ein Vorteil im spezifischen Kraftstoffverbrauch von 16% bei der stark unterdrehenden Auslegung.