Fokus Technik: Wie entsteht eigentlich Getrieberasseln?

Im Vergleich mit früheren Fahrzeuggenerationen sind bei der Entwicklung heutiger Fahrzeuge diverse Trends zu erkennen. Speziell in Sachen Fahrkomfort haben sich in den letzten Jahren extrem viele und tiefgreifende Verbesserungen eingestellt. Da dieser eine direkte Schnittstelle zwischen Fahrzeug und Fahrer darstellt, ist der Fahrkomfort für den Kunden grundsätzlich vergleichsweise einfach und intuitiv zu beurteilen. Somit ist er für viele Kunden ein zentrales Kaufkriterium, sodass die Fahrzeughersteller unter entsprechenden Vorgaben diesbezüglich entwickeln. Aber wie trägt beispielsweise das “Getrieberasseln” dazu bei? Und was bedeutet “NVH”?

NVH-Effekte: “Im Getriebe scheppert nix“

Ein großer Bereich in Sachen Fahrkomfort nehmen die sogenannten „NVH“-Effekte ein. Die Abkürzung „NVH“ kommt aus dem Englischen und steht für „Noise-Virbration-Harshness“ was übersetzt so viel wie „Geräusch-Vibration-Rauheit“ bedeutet. Kurz gefasst: NVH-Effekte umfassen alle vom Kunden als störend bzw. nervig empfundenen Geräusche oder Schwingungen im Auto.

Der schwäbische und ehemalige VW-Vorstandsvorsitzende Winterkorn bezeichnete solche Geräusche auch gerne als „Scheppern“. Nur wie kommen diese eigentlich zu Stande? Anschaulich lässt sich dies am sogenannten NVH-Phänomen „Getrieberasseln“ erklären. Anhand des Namens liegt die Vermutung nahe, dass die Quelle dieses Phänomens im Getriebe verankert ist. Das ist letztendlich richtig, jedoch entsteht das Getrieberasseln erst auf Grund eines komplexeren Zusammenhangs im Antriebsstrang.

Wie das Getrieberasseln entsteht

Rassel- oder auch Klappergeräusche entstehen, wenn Teile schwingen und – wie im Fall des Getrieberasselns – Zahnräder gegeneinanderschlagen, sodass bei den periodisch entstehenden Stößen ein Schlaggeräusch erzeugt wird. Woher jedoch kommen die Schwingungen?

Grundsätzlich werden die Zahnräder des Getriebes vom Verbrennungsmotor angetrieben, der diese Drehbewegung durch die Verbrennung des Luft-Kraftstoffgemisches in den Zylindern generiert. Im Unterschied zu einer Turbine findet diese Verbrennung nicht dauerhaft statt, wobei man bei einer Turbine von einem „stationären“ Verbrennungsprozess spricht.

Bei einem Vierzylindermotor finden pro Umdrehung der Kurbelwelle nur 2 Zündungen statt, die auch nur für sehr kurze Zeit eine Art „Impuls“ erzeugen. In der Fachsprache wird diese Art der Verbrennung als „intermittierend“ bezeichnet. Anschaulich kann man sich das wie bei einem Drehkarussell auf dem Kinderspielplatz vorstellen, das man von außen immer nur kurzzeitig anschiebt.

Die Sache mit dem Karussel

Dieses kurze wiederholte Anschieben reicht aber immer noch bei Weitem dazu aus, dass das Karussell beschleunigt und sich dreht. Jedoch verliert das Karussell zwischen den Zeitpunkten zu denen man anschiebt ein wenig an Schwung und wird langsamer. Das bedeutet, dass die Drehzahl variiert und nicht dauerhaft konstant ist.

Ebenso verhalten sich die Drehzahl und das Drehmoment beim Verbrennungsmotor, wobei das Drehmoment im Verlauf einer Kurbelwellenumdrehung einmal stärker und mal schwächer ist. Stark immer dann, wenn ein Verbrennungsvorgang im Zylinder stattfindet. Schwach zwischen diesen Verbrennungsvorgängen. Es handelt sich daher um ein „pulsierendes“ Drehmoment.

Dieser pulsierende Drehmomentverlauf ist auch dafür verantwortlich, dass in einer Zahnradpaarung, dass das antreibende Zahnrad sich zu einem bestimmten Zeitpunkt schneller als das zweite Zahnrad dreht, dieses also „überholt“, sodass es zum Schlag an den Zahnflanken kommt.

Wie das Klappern oder Rasseln im Getriebe also tatsächlich entsteht

Dies geschieht abwechselnd mit dem Schwungverlust durch das nachlassende Antriebsmoment, sodass das antreibende Zahnrad von seinem Gegenstück wieder „zurücküberholt“ wird und es zu einem weiteren Schlag kommt. Dieser Vorgang wiederholt sich in der Gesamtheit viele Male, sodass das Geräusch entsteht, dass vom Fahrer als Klappern oder Rasseln empfunden wird.

Teilweise tritt dieses Phänomen nur bei bestimmten Betriebszuständen des Motors auf, beispielsweise im Leerlauf. Es ist absolut nachvollziehbar, dass dies als störend empfunden wird. Jedoch sollte man sich keine allzu großen Sorgen machen, denn dieser Effekt ist wie so ziemlich jeder NVH-Effekt vollkommen unschädlich für das Fahrzeug. In modernen PKW ist dieses Problem in der Regel gelöst, durch die Verwendung von Bauteile wie dem Zweimassenschwungrad.

Dieses beruhigt das pulsierende Drehmoment des Verbrennungsmotors, sodass durch eine gleichmäßigeres Antriebsmoment das Phänomen nicht mehr Auftritt.