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Foto: Frank Hausmann

Vorgelegewellenbremse

Schnelles Schalten mit Opticruise-Getriebe

Schneller Gangwechsel: In automatisierten Getrieben übernehmen zunehmend Getriebebremsen den Gleichlauf zwischen An- und Abtrieb. Die jüngste Referenz dafür bietet Scania.

Die meisten Fahrer wünschen sich einen gewissen Fahrkomfort, wenn sie einen Vierzigtonner durch eine hügelige Topografie bewegen. Für das automatisierte Getriebe an Bord bedeutet dieser Anspruch eine Herausforderung. Schließlich geht es darum, dass die Fuhre beim Hochschalten nur eine möglichst kurze Rollphase einlegt. Die Schaltautomatik sollte daher den Leistungsfluss zwischen Antriebsmaschine und Rädern nur einen kleinen Moment unterbrechen. Je schneller das Getriebe also die Gänge sortiert, desto kürzer fällt die Zugkraftunterbrechung aus. Fürs Management dieser Aufgabe ist in erster Linie das Getriebesteuergerät zuständig. Es hat über das hinterlegte Schaltprogramm den richtigen Gang sofort im Blick. Bis die von der Schaltaktuatorik für den Gangwechsel angesteuerten Zahnräder ineinandergreifen, vergehen jedoch wertvolle Zehntelsekunden.

Die jüngste Referenz für schnelles Schalten liefert jetzt Scania mit dem überarbeiteten Opticruise-Getriebe GRS905, das ab Werk in der neuen Lkw-Baureihe zum Einsatz kommt. Das Getriebe benötigt zum Gangwechsel lediglich 0,4 Sekunden. Das ist eine respektable Leistung, die im Vergleich zum Vorgänger eine Reduzierung der Schaltzeit von rund 46 Prozent bedeutet. Dahinter steht allerdings kein spektakulärer Technologiesprung, sondern ein Konzept zur Synchronisierung von An- und Abtrieb, das sich längst in den Technik-Baukästen der meisten Nutzfahrzeughersteller befindet.

Vorgelegewellenbremse tritt an Stelle von klassischem Synchrongetriebe

Tatsächlich leiten die Schweden mit dem neuen Opticruise ihren Abschied vom klassischen Synchrongetriebe ein, das die Gangräder der Hauptwelle mit Synchronringen zur Reibungsminderung kombiniert. Anstelle dieser vergleichsweise aufwendigen Konstruktion tritt jetzt eine sogenannte Vorgelegewellenbremse. Zerpflückt man diesen Zungenbrecher in seine Bestandteile, ergibt sich daraus eine Bremseinrichtung für die parallel zur Hauptwelle laufende Vorgelegewelle. Mercedes-Benz zum Beispiel verbaut diese Technologie seit vielen Jahren in den Powershift-Getrieben, die auf einem Grundgetriebe mit drei nicht synchronisierten Vorwärtsgängen basieren. Die elektronisch angesteuerte, pneumatisch betätigte und in den Ölkreislauf integrierte Vorgelegewellenbremse tritt beim Einlegen des Anfahrganges und beim Hochschalten in Aktion.

Sie hat die Aufgabe, die mit der Eingangswelle im Eingriff stehende Vorgelegewelle mit den Drehungen der Hauptwelle in Einklang zu bringen. Dazu reduziert die Getriebebremse die Rotation der Vorgelegewelle bis zu dem Punkt, an dem die sie sich mit der Drehung der Hauptwelle im Gleichlauf befindet. Ihren Platz hat die Getriebebremse zur Motorseite hin in einem Gehäuse an der Vorlegewelle. Im Inneren sitzen eine Ölpumpe und ein Kolben sowie diverse Bremsscheiben mit dazwischen angeordneten Platten. Letztere drehen sich mit der Vorgelegewelle und lassen sich in Richtung der Achse verschieben. Auch die Bremsscheiben sind beweglich, können aber im Bremsgehäuse nicht rotieren.

Schnellerer Gangwechsel sorgt für einen homogenen Kraftschluss

Der Bremsvorgang zur Synchronisierung der Vorgelegewelle beginnt mit einem Signal des Getriebesteuergeräts, das zuvor die benötigte Drehzahl der Welle aus der Übersetzung des neuen Gangradpaares und der Drehzahl der Hauptwelle errechnet hat. Im ersten Schritt presst der Kolben Bremsscheiben und Platten zusammen. Da die Platten mit der Vorgelegewelle verbunden sind, bremst sich die Welle ab. Ist die eingesteuerte Drehzahl erreicht, entlastet die Steuerung den Kolben, damit Bremsscheiben und Platten in ihre ursprünglichen Positionen zurückkehren können. Der Bremsvorgang ist dann beendet und die Zahnradpaare von Vorgelegewelle und Hauptwelle für den nächsten Gang kommen in Eingriff.

Mit der Getriebebremse setzt Scania auf eine Lösung mit handfesten technischen Vorteilen. Der Wegfall der Synchronringe reduziert die bewegten Massen und spart einige Kilogramm Gewicht im Fahrzeug ein. Positive Effekte dürfte das System auch im Hinblick auf die Wartung haben. Der schnelle Gleichklang von Eingangs- und Vorgelegewelle reduziert nämlich die Temperaturen beim Kupplungsschluss. Bei schwierigen Anfahrbedingungen und beim Beschleunigen in Steigungen sorgt der schnellere Gangwechsel zudem für einen homogenen Kraftschluss. Die Fahrer in ihren Vierzigtonnern dürfen sich daher freuen. Die Gänge ihres Lkw greifen dadurch weicher ineinander, was den Fahrkomfort deutlich verbessert.

Dieser Artikel stammt aus Heft lastauto omnibus 06/2017.
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Datum

4. Mai 2017
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