Wie die verschiedenen Motorenarten funktionieren, weiß ja mittlerweile fast jeder; wie sieht es aber mit dem Getriebe aus?

Da sind eine Menge Zahnräder drin, mit denen man die Übersetzung zwischen Motor und Hinterrad variieren kann. Wie sind die aber angeordnet, und was schaltet dort drinnen eigentlich?Fangen wir mit der Baugruppe an, die wir sehen können; - die Schaltwelle: Bild 1.

Den Schalthebel können wir ja nur hoch oder runterdrücken; - eigentlich nur zwei Schaltzustände. Zusammen mit dem Leerlauf brauchen wir aber bei einem Fünfganggetriebe aber sechs Schaltstellungen. Wie können wir die erreichen?

 

Mit der so genannten Schaltwalze. In Bild 2 ist die Schaltwelle skizziert, die die Schaltwalze dreht: Bild 2.

 

 

 

 

Wollen wir einen Gang tiefer schalten, dreht eine Klaue die Schaltwalze um ein Sechstel: Am Kopf dieser Schaltwalze sind Stifte angebracht (zwei rot), in den die Klaue sich einhakt. Schalten wir einen Gang hoch, bewegen wir den Stift mit der Klaue nach oben, und drehen damit die Schaltwalze. Lassen wir den Schalthebel wieder in die Ausgangsstellung zurück, gleitet die Klaue an dem nächsten Stift ab, und wir könnten den nächsten Gang einlegen. Die zweite Klaue ist nur dafür da, damit wir nicht über das Ziel hinaus schießen :-) .
Das Gleiche funktioniert natürlich auch beim Runterschalten
Was macht die Schaltwalze? Bild 3.

 

Bild 4 (Die roten Linien muss man sich um einen Zylinder gewickelt vorstellen)
In die Schaltwalze sind Kanäle eingefräst, in denen die Schaltgabeln mit ihren Führungsdornen (grün markiert) sitzen. Im unteren schematischen Bild sehen wir sozusagen eine abgerollte Oberfläche einer Schaltwalze. Wenn wir die drehen, werden die Schaltgabeln auf ihren Achsen verschoben. Da diese Gabeln in Zahnradpaare (rot) greifen, werden diese auch auf den Getriebewellen verschoben. Diese Zahnräder haben seitlich Klauen (Schaltklauen) mit denen sie sich mit benachbarten Zahnrädern (nicht eingezeichnet) verhaken können.

 

Ein schematisiertes Getriebe sieht dann so aus: Bild 5.

 

 

 

Zahnrad fest mit der Welle verbunden.

 

 
Zahnrad drehfest mit der Welle verbunden, aber auf der Welle verschiebbar.

Zahnrad auf der Welle verdrehbar, aber nicht verschiebbar.

 
 
Zahnrad auf der Welle verdreh- und verschiebbar.

 

Legen wir mal den ersten Gang ein: Bild 7.

Die Schaltklaue (1) schiebt das rote Zahnrad (vierter Gang) zum Grünen (erster Gang), so das sich die beiden verhaken: Das grüne Zahnrad auf der Getriebeeingangswelle ist ja fest mit auf der Welle, überträgt das Drehmoment also auf das grüne Zahnrad auf der Getriebeausgangswelle. Das Drehmoment kann aber nicht direkt auf die Ausgangswelle übertragen werden, da das Zahnrad ja auf der Welle drehbar ist. Das Zahnrad ist aber ja fest mit dem Roten verbunden, und dieses ist drehfest mit der Ausgangswelle verbunden.

Der Kraftverlauf im 1. Gang sieht also folgendermaßen aus:
1. Gang: Schaltklaue 1 nach rechts, 2 neutral, 3 neutral
Kraftverlauf: Kupplung > Eingangswelle > grünes Zahnradpaar > rotes Zahnrad > Getriebeausgangswelle > Kardan.

Die weiteren Gänge wären dann:
Leerlauf:Schaltklaue 1 neutral, 2 neutral, 3 neutral
Kraftverlauf: Kupplung > Eingangswelle > hellblaues Zahnradpaar und grünes Zahnradpaar > Ende

2. Gang: Schaltklaue 1 neutral, 2 nach links, 3 neutral
Kraftverlauf: Kupplung > Eingangswelle > hellblaues Zahnradpaar > gelbes Zahnrad > Ausgangswelle > Kardan

3. Gang: Schaltklaue 1 neutral, 2 nach rechts, 3 neutral
Kraftverlauf: Kupplung > Eingangswelle > dunkelblaues Zahnradpaar > gelbes Zahnrad > Ausgangswelle > Kardan

4. Gang: Schaltklaue 1 neutral, 2 neutral, 3 nach rechts
Kraftverlauf: Kupplung > Eingangswelle > dunkelblaues Zahnrad > rotes Zahnradpaar > Ausgangswelle > Kardan

5. Gang: Schaltklaue 1 neutral, 2 neutral, 3 nach links
Kraftverlauf: Kupplung > Eingangswelle > dunkelblaues Zahnrad > gelbes Zahnradpaar > Ausgangswelle > Kardan

Also:
Es sind IMMER ALLE Zahnräder paarweise (gleiche Farben) im Eingriff, sie werden nur teilweise durch die Schaltgabeln um ein Stückchen (wenige Millimeter) verschoben, verändert wird beim Schalten nur der Kraftschluss zu den Wellen. Wenn's also beim Schalten "knirscht" sind das nicht die Zähne, sondern die Schaltklauen!

Was kann an so einem Getriebe eigentlich überraschend kaputt gehen?
Meist passiert es durch Eigenverschulden: Einige von uns haben beim Fahren immer den Fuß auf oder unter dem Schalthebel, und halten ihn so ungewollt leicht unter Spannung. Dadurch schleifen die Schaltgabeln immer leicht in den Aufnahmen der Zahnräder, und die Schaltklauen der Zahnräder haben vielleicht leichten Kontakt mit den Nachbarzahnrädern. Dadurch verschleißen die Schaltgabeln oder verbiegen sogar, und die Ecken der Schaltklauen runden sich ab. Das führt dazu, das die jeweiligen Nachbarzahnräder sich nicht mehr richtig "verhaken" können, und das Schalten wird immer schwerer oder die Gänge fliegen wieder raus (Gangspringer).
Natürlich können die Zahnräder durch Fertigungstoleranzen oder falsche Materialpaarungen Karies bekommen.

Das war die Abteilung Motorradgetriebe :-) Soweit ich weiß, ist diese Getriebeart in über 99,9% aller Motorräder verbaut. Es gibt zwar noch andere (z.B.: Ziehkeilgetriebe) aber die sind meist bei Rollern oder Mofas verwendet.

Noch ein Wort zu den Selbstschraubern: Wagt euch nur an eine Getriebeüberholung ran, wenn Ihr euch dabei wirklich sicher seid UND auch MESSZEUGE habt! Wenn ein Motor platzt, ist das zwar ärgerlich und teuer, aber da kann man meistens ausrollen, und es so überleben. Wenn aber bei Tempo 200 auf einmal zwei Gänge drin sind, geht nichts mehr! Dann blockiert das Hinterrad. Es "genügt" einen Sicherungsring falsch einzubauen oder um wenige Zehntel falsch auszudistanzieren.

Getriebe - Einige generelle Betrachtungen:
In Fahrzeuggetrieben gibt es (mit wenigen Ausnahmen) nur UNTERsetzungen, keine Übersetzungen.
Alle Zahnräder eines Getriebes sind immer im Eingriff. Beim Schalten werden sie nur axial verschoben. Seitlich angebrachte "Zapfen" rasten dann in radial angebrachte "Langlöcher" des Gegenrades ein.
Motorradgetriebe sind nicht synchronisiert, was das heißt, steht unten im Text.
Im Gegensatz zum Autogetriebe ist nicht zwischen jedem Gang ein / der Leerlauf.
Im Prinzip geht der Kraftfluss vom Motor auf die Kupplung, dann zur Getriebeeingangswelle, über schaltbare Zahnräder zur Ausgangswelle und schließlich über den Kardan zum Hinterachsgetriebe (beim Auto ist da noch ein Differenzial eingebaut).
Das Fahrzeug hat eine bestimmte Geschwindigkeit. Diese soll in diesem Beispiel als gleich bleibend betrachtet werden. Die Getriebeeingangswelle dreht sich mit Motordrehzahl, die Ausgangswelle mit einer durch Hinterachsgetriebe und Fahrgeschwindigkeit bestimmten Drehzahl. Nachdem ein Kraftschluss besteht, ist die Motordrehzahl abhängig von der Fahrgeschwindigkeit (oder eben umgedreht).
Im eingekuppelten Zustand lässt sich diese aus Geschwindigkeit und Getriebedaten berechnen.
Warum knallen die BMW Getriebe (so arg) beim Schalten?Teilweise ist es durch die obigen Betrachtungen bereits erklärt, aber warum kracht es bei den Japanern weniger? Es wird detaillierter:

Direkt am Ende der Kurbelwelle sitzt bei BMW Mopeds die Kupplung. Danach kommt im Getriebe die Primär-Welle (korrekt: "Eingangswelle") mit dem ersten Zahnradpaar (= Primärübersetzung) zur Zwischenwelle. Zum Schluss die Ausgangswelle zum Kardan. Die Schalterei spielt sich nur an Zwischen- und Ausgangswelle ab. Die Primärübersetzung ist fix.

Japaner haben (meist) eine abweichende Konstruktion:
Nach der Kurbelwelle wird die Drehzahl durch ein Zahnradpaar oder eine Primärkette reduziert. Danach erst folgt die Kupplung.

Wesentlicher Unterschied ist also, dass bei Japanern die Primärübersetzung bereits im Motor erfolgt, somit Kupplung und Getriebeeingangswelle mit geringerer Drehzahl aber höherem Drehmoment arbeiten, und eine Welle weniger im Getriebe ist.

Auch bei der Kupplung gibt es gravierende Unterschiede.
BMW (und wenige Andere wie z.B. Guzzi) haben Trockenkupplungen mit nur einer Reibscheibe. Wenn ausgekuppelt wird, ist der Kraftfluss (fast) komplett unterbrochen.
Japaner haben Nasskupplungen. Die Dinger verfügen über mehrere Reibscheiben und laufen im Ölbad (meist gibt's bei Japsen nur ein Öl für Motor, Getriebe und Kupplung). Das Öl dient zur Kühlung, die Reibbeläge sind anders (ohne das Ölbad könnte von Kupplung im herkömmlichen Sinn nicht die Rede sein), und, ganz wesentlich, durch die Menge der Reibscheiben, deren geringen Abstand zueinander und das Öl dazwischen, wird wesentlich weniger exakt getrennt als bei einer Trockenkupplung.

Fein, aber was bedeutet das alles?
Bei BMW wird ausgekuppelt und der Schaltvorgang (runter) eingeleitet. Nach obiger Erklärung wird im Getriebe nach dem Auskuppeln die Abtriebswelle durch das Hinterrad angetrieben. In dem Moment wo die Verbindung zum einen Zahnrad gelöst wird, fällt die Drehzahl der Zwischen- und Eingangswelle gewaltig ab. Es sind schließlich Reibung zweier Wellenlagerungen und eines Zahnradpaares zu überwinden. Zwei andere Räder werden "verbunden" obwohl sie nicht gleich schnell drehen. Es kracht.
Zwischengas? Geht nicht, weil es zwischen den Schaltstufen keinen Leerlauf gibt!

Der kleine Unterschied:
Beim Japs wird ausgekuppelt: Die Ausgangswelle des Getriebes wird nach dem Auskuppeln durch das Hinterrad, die Eingangs- (=Zwischen-) welle durch die nicht vollkommene Trennung des Kraftschlusses der Nasskupplung angetrieben. In dem Moment wo die Verbindung zum einen Zahnrad gelöst wird, fällt die Drehzahl der Eingangswelle nur geringfügig ab. Vergleichsweise ist nur Reibung EINER Wellenlagerung zu überwinden, das Getriebeöl ist dünnflüssiger, und die "nicht perfekte" Kupplung treibt an.
Hier kann man sogar mit Erfolg(!) ausgekuppelt(!!!) Zwischengas geben. Die Drehzahldifferenz der zu verbindenden Räder ist weniger groß. Es kracht weniger oder gar nicht.

Warum macht das BMW nicht so? Es dürfte etwas schwierig sein zwischen Kurbelwelle und Kupplung eine Reduktionsstufe einzubauen! Aber Gegenfrage: Welche Getriebe hielten in der Vergangenheit im Normalfall länger?
Warum verwendet man keine synchronisierten Getriebe? Weiß ich auch nicht, könnte aber am geringeren Wirkungsgrad liegen.

Bitte nehmt den Begriff Japaner nicht so eng. Es gibt auch da andere Konstruktionen und auch Nicht-Japaner verwenden das Prinzip "Ölbad".

Links:
Getriebe Ausdistanzieren
Getriebe Untersetzung
Zwischengas