Schaltung Details

Schaltung technische Details

Mit dem Wechsel von alte auf neue Motoren Palette wechselte Suhl auch die Getriebe von Schaltklauen auf Ziehkeil
Das Schaltprinzip per Ziehkeil ist recht einfach. Suhl hat dem Prinzip Kugeln gegeben womit Schaltwechsel weicher erfolgen
Selbst schnelles schalten unter harten Bedingungen widersteht das Kugel-Keil Prinzip besser als ein einfaches Keilprinzip
Irgendwie genial war auch den Schaltvorgang einer Walze, also einer Drehbewegung anzuvertrauen
Eben diese Genialität hat jedoch auch Nachteile

1. So wird die Schaltbewegung von Hebel auf Drehbewegung gewandelt und danach wieder zurück auf Hebelbewegung
Damit ergibt sich eine lange Schaltkette mit 7 bewegliche Punkte
Jeder einzelne Punkt summiert sein Spiel auf die Schaltkette
Daher muss jeder einzelne Punkt möglichst geringes Spiel haben
Bei 4 Gang ist es nicht weiter auffallend. Bei später daraus abgeleiteten 5 Gang wurde es auffallend

2. Der Wandel auf Drehbewegung und wieder zurück auf Hebel hat einen weiteren Nachteil
Je Gang besteht an der Schaltwalze fester Drehwinkel der vom immer gleichen Weg des Fußschalthebels vorgegeben wird
Dann bei der Weitergabe auf den Ziehkeil " denkt die Schaltwalze jedoch nicht mit "
Der Hebelweg zum Ziehkeil ist nämlich nicht in allen Gängen gleich

Im 3. Gang steht der Hebel ca. 90° zum Ziehkeil (grüne Linie)
Damit ist der Verfahrweg des Hebels im 3.Gang größer
als im 1. und 5.Gang (rote + blaue Linie)
In der ungleichen Verfahrlänge liegt eine der größten Schwächen
denn der Ziehkeil selbst benötigt immer gleiche Verfahrlängen
in allen Gängen

Was auffällt, die 90° Stellung (grüne Linie) liegt nicht mittig zwischen
1. und 5.Gang
Der Drehpunkt des Hebels liegt näher zum 5.Gang (rote Linie)
Das liegt daran, das diese Positionen ursprünglich für 4 Gang Getriebe
entworfen wurden
Hierbei liegt kein 3. Gang mittig und die Positionen passen somit
Das Arbeitsspiel der 7 beweglichen Punkte lässt die Gänge immer gut einrasten
trotz ungleicher Winkelstrecke zwischen den Gängen
Hierbei schafft Spiel sogar halbwegs Ausgleich

Eben diese Positionen wurden später unverändert für 5 Gang übernommen
womit Probleme in Kettenreaktion folgten

Mit 5 Gang Getriebe verringerten sich die Schaltwege am Ziehkeil von ca. 11 auf 8,8 mm
Es stehen also je Gang rund 2 mm weniger Verfahrweg zur Verfügung als beim 4 Gang Getriebe
Eben das zwingt :
A) zu höherer Genauigkeit. Das gesamte Arbeitsspiel muss passend verringert werden
B) zwingt es die Hebelgeometrie zu einer Anpassung auf 5 Gang mit kürzeren Verfahrweg
Kompromisse die bereits das 4 Gang Prinzip in sich hat, hatten spätere Generationen bei der Übernahme auf 5 Gang
nicht mehr im Blick
Mit der Übernahme der ansonsten gleichen Schaltkette konnte es leider nie richtig gelingen
Schaltschwierigkeiten und Ungenauigkeiten waren quasi vorprogrammiert.
Je eiliger der Schaltvorgang um so deutlicher trifft die Schaltung einen " Zwischengang "
Besonders Cross- und Rennfahrer können davon ein Lied singen
Mit der Folge das oft noch 4 Gang bevorzugt werden weil es einfach genauer den Gang trifft
In der Folge gab es immer wieder Bemühungen für Verbesserungen auch wenn dabei selten der Blick ins Grundprinzip ging
Manche Verbesserungen erfolgten mehr aus Vermutung und angetrieben aus der Not heraus.
Eine ordentliche Portion Gewinnstreben war nicht selten Begleiter
So erfolgten Änderungen und Verbesserungen an Punkten die ohnehin den gringsten Einfluss üben
Wie zB. an der Drehbewegung der Schaltwalze
Die Lagerung der Drehbewegung war das kleinste Sorgenkind und bekam eine Verbesserung mit Nadellager.
Dennoch blieb der eigentliche Nachteil, ungleicher Verfahrweg zwischen den Gängen zu 100% erhalten
Die Schaltwalze mit Schraubensicherung versehen war ein positiver Schritt denn Sicherungsringe falsch eingesetzt
führen zum Ausfall der Schaltung. Im Rennsport war das ganz schnell zu erfahren

3. Das Prinzip besitzt weitere Schwachpunkte
Bereits bei der Konstruktion wurde nicht bedacht den Hebelpunkt in möglichst allen Gängen
auf die Drehachse der Schaltwalze zu lagern
So liegen Kraftpunkte in jedem Gang abseits vom Optimum und erzeugen neben Ungenauigkeit auch Reibverschleiß
Es lässt darauf schließen, das nachträgliche Anpassungen im Fertigungsvorgang durchgeführt wurden
Verständlich zu damaliger DDR Zeit als das Schaltprinzip entstand wurde noch alles 2D auf Papier gezeichnet
Bauteile in der Produktion mit kleinen Änderungen öffneten Türen für Detailfehler.
Beispiel:

Hebelschwenkpunkt (rote Linie) sitzt dezentral
zwischen den Schwenkpunkten (blaue Linien)
Somit keine 2:1 Übersetzung was für sich kein Problem darstellt
Allerdings sitzt damit gleichzeitig der Hebelschwenkpunkt (rote Linie)
außerhalb der Drehachse der Schaltwalze (grüne Linie)
Die Zeichnung zeigt Position 5.Gang
In Position 3.Gang rückt die rote Linie noch weiter von der grünen weg
Otimal wäre ein Drehpunkt auf der grüne Linie
Schaltwalze versetzen und neue Gehäuse gießen samt Gießform? Teuer
Hebelpunkt versetzen? Übersetzung dann länger = contra
Längerer Hebel ? Verändert den Punkt nicht
Eine Mischung aus allem + weiter hinein blicken führt zur Lösung

Die Schaltwalze bedient den Hebel außermittig, außerhalb der Kraftachse
So wird der Hebel bei jeden Schaltvorgang zum seitlichen abkippen angeregt. Was noch kein Spiel hatte bekommt es damit
Der Mitnehmer des Ziehkeils mit seiner U-Form sitzt in Kraftachse, hat jedoch eine seitliche Aufnahme
Diese sorgt ebenfalls für Arbeitsspiel und noch mehr kippeln in der langen Schaltkette
Nahezu jede abgeleitete "Tuningversion" ist abgeschaut und hat folglich diese Schwachstellen mit im System
Auch alte Kompromisse die bereits die Entwicklung für Serie begleitet haben und dann nach außen in Vergessenheit gerieten
Bezieht man die Überlegung mit ein, das alles mit einfachsten Mitteln baubar sein sollte, bekommt man einen Überblick
das die Bauart mehrere Kompromisse besitzt.
Diese unendlich weiter übernehmen und dafür unwichtige Stellen "verbessern" kann nicht zum Erfolg führen

Die Zeichnung zeigt den seriellen Aufbau für 4 und 5 Gang

Die Kraftachse des Hebels liegt auf Mitte Ziehkeil (grüne Linie)
Der Umlenkpunkt der Schaltwalze liegt außerhalb (rote Linie)
Die Umlenkpunkte des Hebels liegen auf der anderen Seite der Kraftachse
(blaue Linien)
Diese Desachsierungen sorgen für Kippmomente
Der U-Mitnehmer mit der seitlichen Aufnahme sorgt zusätzlich für Spiel

Hinweise nebenbei:
Dem Umlenkpunkt (rote Linie) Kugelform geben geht in Richtung Fehler
Es erzeugt 2 Nachteile ohne Vorteil
1. Eine Kugel sitzt noch weiter von der Kraftachse (grün) entfernt und regt
damit noch stärker zum seitlichen abkippen an als die serielle Rollenform
2. haben Kugeln geringere Fläche als Rollen
Kugeln verlangen nach abrollen, sind hierbei jedoch fest
Deshalb reiben sich Kugeln noch schneller ein und erzeugen größeres Spiel als eine Rolle

Unterhalb Schaltwalze, die Ölführung lenkt aufgeschleudertes Öl
direkt auf die Ziehkeilmechanik
Leider nur für die Positionen 2. bis 5.Gang
Nur wenige mm mehr und der 1. hätte auch was davon
Rein von der Mechanik wäre Platz
Lebenwichtig ist diese Funktion ohnehin nicht, daher Nebenschauplatz
Es zeigt aber wo Kompromisse beginnen
Wäre die Ölführwand nicht vorhanden könnte die Aufnahme des U-Stücks
rechts liegen und so eine kippfreie Achse erzeugen (orange Linie)
Auch der Primärtrieb in Position 1.Gang wäre dem nicht im Weg
Erkannt welche Kleinigkeiten sich manchmal einschleichen ?

Um ein volles Bild zu erhalten muss auch folgendes gesagt werden
Die Konstruktion entstand als es noch keine PC und 3D Software gab. Alles gezeichnet und im Kopf als 3D vorgestellt
Entsprechend waren der alten Zeit üblich nachfolgende Anpassungen am fertigen Realobjekt gängig
Wie weit diese dann auch Fertigungstechnisch mit möglichst geringen Mehrkosten umzusetzen waren ....
Aus den Schritten setzt sich so manche " bis heute ist Position " zusammen
Um so mehr Hut ab für die damalige Leistung

Ist das Verdrehen beim fest ziehen der Mutter wichtig ?
Ja leider denn beim fest ziehen der M8 Kontermutter wird der ganze Hebelträger drehend beansprucht
Je nach Spiel im Motorgehäuse neigt er sich zur Seite und damit den ganzen Hebel
So fest gezogen verabreicht eben das dem Ziehkeil seitlichen Druck und rückt ihn aus der Mittenachse
Wird dann ein Gang eingelegt pressen 3 Kugeln den Ziehkeil mit enormer Kraft zurück in zentrale Achse
Fortan kämpft der Ziehkeil gegen seitlichen Druck an. Entweder gibt der Hebel nach oder eben der Ziehkeil
Womit man fast auf die nächste Frage kommt, wieso nicht 4 oder mehr Kugeln je Gang ?
Egal wie viele gesetzt werden, in Eingriff gehen immer nur 3. Jede weitere taumelt nur wie Reserve mit
Von daher spielt auch Materialtechnisch mit das 3 ausreichen
Ebenfalls verrichten diese 3 Kugel auch die Scherkraft zum Zahnrad
Naturbedingt finden die Kugeln niemals die immer gleiche Position im Zahnrad. Sie wechseln sich fortlaufend ab
Besteht auch nur an einer Stelle Hundertstel Ungleichheit sorgt die dafür, das der Ziehkeil außer Mitte läuft
Und eben das baut sich dann im Arbeitsleben auf. ( Lege einen Gang ein und beobachte den Rundlauf des Ziehkeils )
Die dezentrale Position stört aber auch den Ziehkeil beim fest ziehen der Kontermutter
Das von außen einstellbar ist schön und gut
Dennoch sollte man danach immer innen kontrollieren das der Ziehkeil rundum frei arbeiten kann
Der klapprigen Blechaufnahme und ihrer Einstellfunktion ist es zu verdanken
Möglichst kostengeringe Herstellung hat zu diesem Aufbau geführt

Hebelachse im losen Zustand + genau ausgerichtet (blaue Linie)
Die rote Linie zeigt die Position im Zustand mit fest gezogener Mutter
Schuld daran ist der Hebelträger mit seinen beweglichen Punkten grün und gelb

Betreffs 5 Gang ein ergänzender Hinweis.
Viele, ja fast alle 5 Gang Getriebe haben ihren Ursprung im 4 Gang Prinzip
Daher ist oft anzutreffen, das die Arretierung des Ziehkeils quasi an der Stelle sitzt wie sie von 4 Gang vorgegeben war
Bei 5 Gang ist diese Position übernommen aber unpassend
An solchen Details kann man erkennen welcher Denkaufwand in Bauteile investiert wurde
Viel öfter ist anzutreffen, das Nebenstellen aufgepeppt werden um als Tuningversion teuer anzubieten
Ebenso auch, das vieles nachgebaut wird sobald einer damit Umsätze macht und der Nächste auch Umsatz möchte
Das scheint große Mode geworden zu sein
Antriebe liegen da nicht in technischer Verbesserung sondern einfach beim Geld
Entsprechend voll ist der Markt mit eben solchen Bauteilen
Dumm daran ist, das Käufer nicht unterscheiden können welche technische Innovation eine tatsächliche Verbesserung ist
oder was nur eine Werbemaske aufgesetzt bekam zum schön aussehen + Verkaufen
Werbung hat noch nie wirklich gebildet. Um so wichtiger und nützlicher sind Einblicke in technische Details
Siehe hier