Von Zwischengas zum Schaltspaß
Kupplung, Gaspedal und Hebelkraft selbst koordinieren zu müssen – dass das heute kaum noch vorstellbar ist, ist auch dem Allsynchrongetriebe zu verdanken. Das vollsynchronisierte Getriebe wurde vor 90 Jahren von ZF entwickelt.
Für viele Automobilenthusiasten vermittelt der traditionelle Handschalter angeblich die wahre Fahrfreude: einmal kurz die Kupplung treten, und der gewünschte Gang ist in jeder Fahrsituation mühelos über kurz-knackige Wege eingelegt. Einen großen Anteil an dieser Leichtigkeit hat der Fortschritt durch Synchronisierungen, die auf der Haupt- und Vorgelegewelle des Getriebes sitzen. Beim kompakten Allsynchrongetriebe handelte es sich um die erste Entwicklung von ZF, die den Übersetzungswechsel in sämtlichen Vorwärtsgängen mit Konus-Synchronisierungen (damals als „Kegelkupplungen“ bezeichnet) vereinfachte.
Ein ZF-Allsynchrongetriebe als Schnittmodell.
Mit diesem vollsynchronisierten Getriebe – intern AK 4 S-15 genannt – präsentierte ZF 1934 erstmals ein Getriebe für Pkw, bei dem alle Vorwärtsgänge mit schrägverzahnten Rädern realisiert waren. Die Synchronkegel kamen mit großem Durchmesser zwischen den Rädern als neue konstruktive Elemente zum Einsatz. Zudem befanden sich hier alle Räder im Dauereingriff, keines wurde zum Schalten verschoben. Das schonte die Verzahnungen. Um den Anforderungen des Marktes damals gerecht zu werden, sollte mit dem Allsynchrongetriebe nicht nur ein in allen Gängen laufruhiges, sondern auch ein kostengünstiges Getriebe für Serienwagen entwickelt werden. Weil die Zahnräder schmaler waren als beim Vorgängergetriebe, konnte sowohl Kosten als auch Gewicht eingespart werden.
Was ist das Geheimnis einer Synchronisierung?
Reibung ist das Zauberwort! Synchronringe bringen mittels Reibung die Antriebswelle und das Zahnrad des gewählten Ganges sanft auf gleiche Drehzahl, damit die verzahnte Schaltmuffe geräuschlos einrücken kann. Erst wenn zwischen den beiden Gleichlauf herrscht, können die Zähne der Schiebemuffe in die entsprechende Verzahnung am Zahnrad einspuren. Beide sind nun kraftschlüssig verbunden und der Gang ist ganz ohne „Grüße vom Getriebe“ eingelegt - der Fuß lässt sich vom Kupplungspedal nehmen. So simpel und reibungslos wie heute gelang das allerdings nicht immer…
Die erste Fahrversuchswerkstatt der Forschung und Entwicklung bei ZF.
Anfangs konnte es „kratzen“…
Schon seit der Gründung im Jahr 1915 arbeitete ZF an Lösungen für einfachere Gangwechsel. Fahrzeuggetriebe mit Synchro-Systemen gab es zu dieser Zeit noch nicht. Diese Aufgabe mussten Fahrer klassisch per Fuß übernehmen: Herunterschalten erforderte (neben einer getretenen Kupplung) die Drehzahlanpassung per Zwischengasstoß, der Wechsel in einen höheren Gang dagegen Doppelkuppeln. Die 1916 von ZF zum Patent angemeldete „Synchronisierung mit Kratzfeder“ sollte diese Schaltarbeit vereinfachen: Blattfedern in Form von einfachen gebogenen Metallplättchen – ähnlich den Kontakten in einem elektrischen Schalter – sollten via Reibung die Rotationsgeschwindigkeit von Zahnrad und Welle vor dem Einspuren angleichen. Allerdings setzte sich diese Technologie nicht durch, so dass der Fokus für viele weitere Jahre auf der Optimierung der unsynchronisierten Klauenschaltung lag – etwa durch eine spezielle Geometrie der Verzahnungen.
Die Praxisvorteile des laufruhigen Allsynchrongetriebes nutzte die Firma Wanderer im Jahr 1935 als Erster. Ab 1938 profitierten davon zudem die Fahrer der BMW-Tourensportler 327, 327/28 und 328 – den legendären, in England in Lizenz gefertigten Frazer Nash-BMW 328 miteingeschlossen. Außerdem freuten sich die Piloten bestimmter Pkw von Mercedes, Horch und Hanomag über die neue Schaltqualität.
Schnittzeichnung des Allsynchrongetriebes von 1937.
Zwischengas und Doppelkuppeln gehörten mit dem AK 4 S-15 der Vergangenheit an. Dennoch blieb eine Herausforderung bestehen: Das geschmeidige, geräuschlose Einlegen der Gänge verlangte nach wie vor Können und Feingefühl, um über die Hand am Schaltknauf den richtigen Moment zum Einspuren zu erkennen. Dies galt auch für die ab 1939 im BMW 335 eingesetzte Variante AK 4 S-20 sowie für das AK 4 S-30. Durch einen hohen Absatz und Lizenzvergabe an andere Unternehmen erlangte das Allsynchrongetriebe weltweit Bedeutung.
