Wartburg 311 Reparaturanleitung – Getriebe 13 – Synchronisiereinrichung und Einbau der Vorlegewelle und der Antriebswelle

17.05.2010

Jetzt geht es mich um die Synchronisierungseinheiten.

Schuld war unter anderem die eigene Neugier auf die Funktionsweise, der auch mögliche Verschleiß dort und der Anspruch nicht auf den letzten Metern das Schludern anzufangen.

Das Getriebe ist jetzt ja nun schon fast vollständig zerlegt.

Ausnahmen:

Der Schaltdeckel, die Freilaufglocke, die Kupplungsglocke, das Ausgleichsgetriebe (Differential) und die Vorlegewelle.

Weiter geht es erstmal mit der Vorlegewelle. Die befindet sich unten im Getriebe und wird auf die Kegelradwelle aufgeschoben. Links erkennt man die Aufnahme für den Freilauf.

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Auf dem Foto befindet sich die Vorlegewelle übrigens in der Position, in der man sie auch bei abgenommenem Schaltdeckel sehen würde.

Die Vorlegewelle ist auf der Kegelradwelle nadelgelagert.

Gut zu erkennen sind die Zahnräder für die jeweiligen Gänge. Rechts befindet sich der geradeverzahnte 1. Gang, dann folgen nach links die schrägverzahnten Gänge 2 – 3- und 4.

Die Zahnräder für die Gänge 3 und 4 sind fest mit der Vorlegewelle verbunden. Der 2. Gang ist auf der Vorlegewelle gleitgelagert. Der 1. Gang ist axial verschiebbar auf der 4 Arm-Nabe angebracht. Beim Einlegen des 1. Ganges wird das Zahnrad nach rechts geschoben und kommt in Eingriff mit dem entsprechenden Gegenstück auf der Eingangswelle (das ist die Welle, über die der Motor die Kupplung antreibt).

Aufgrund der Geradverzahnung klingt das Getriebe auch im 1. und im Rückwärtsgang anders als bei den Gängen 2-4.

Wenn sich der 1. Gang in der Leerlaufposition befindet kann der Rückwärtsgang eingelegt werden, in dem das Ritzelpaar auf dem Rücklaufbolzen verschoben wird.

Das Ritzelpaar ist dann im Eingriff mit dem Ritzel für den 1. Gang auf der Vorlegewelle und gleichzeitig mit dem Ritzel für den 1. Gang auf der Antriebswelle. Durch das zusätzlich Zahnrad dreht sich die Drehrichtung um.

Also, wenn 2 Zahnräder im Eingriff stehen, drehen sie sich entgegengesetzt. Kommt ein drittes Zahnrad hinzu (im Eingriff nur mit dem 2.) dreht sich dieses entgegen dem ersten (also entgegengesetzt dem 2.).

P.S. Wenn alle 3 Zahnräder miteinander (also jedes mit jedem) in Eingriffstehen bewegt sich logischerweise gar nichts.

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Noch mal die Welle aus einer anderen Blickrichtung. Das Blech am Ende der Welle verhindert ein „Überschalten“.

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Position des Bleches und Markierungen auf der Welle.

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Das Blech lässt sich um ca. 45° drehen.

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Dank der Seegeringzange geht der Ausbau spielend leicht.

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Hier erkennt man, warum man das Blech um 45° drehen kann.

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Auf der Rückseite hat das Blech drei Nasen, auf denen es auf er 4-Arm-Nabe aufliegt.

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Blick auf die Synchroneinrichtung.

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Das Zahnrad des 1. Ganges lies sich mit etwas druck von der Vorlegewelle ziehen.

Da ich nicht damit gerechnet habe, dass das so leicht geht, habe ich prompt eine kleine Selbstschussanlage ausgelöst. Die Kugeln, die das Zahnrad in der Leerlaufposition einrasten lassen und halten, sind mir sofort um die Ohren geflogen. Eine konnte ich noch hören, weil sie 3 Meter weiter gegen einen Blechschrank geflogen ist.

Zwei der Kugeln haben sich in das Getriebegehäuse geflüchtet. Eine klebte am Magneten im Differentialgehäuse. Eine lag im Gehäuse (siehe Bild). Und unglaublich aber wahr, die anderen beiden Kugeln habe ich nach kurzer Suche auch gefunden.

Rund sind die aber leider nicht mehr so ganz. Zum Teil haben die eingelaufene, gerade Flächen.

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Hier erkennt man gut die Arme der 4-Arm-Nabe, die Gleitsteine und Federn im Synchronring (Messing).

Da diese Teile und auch das Ritzel des 2. Ganges noch gut aussehen und das Ritzel sich gut und satt drehen lässt habe ich auf eine Abziehen/-drücken der 4-Arm-Nabe verzichtet.

Unterhalb des Synchronringes ist eine gerade Verzahnung zu erkennen, die sich am Ritzel des 2. Ganges befindet. Dies ist die Verzahnung, in die das Schaltrad eingreift.

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Kugeln des Synchronrades (die anderen habe ich später gefunden)

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Verzahnung des Schaltrades. In die Nut im Inneren des Rades greifen die Kugeln im Leerlauf ein. Die Nut und Teile der Innenverzahnung waren mit einer zähen grauen Masse zugeschmiert. Wahrscheinlich war das Molybdän-Fett. Leider hat das nicht nur die Nut, sondern auch noch teilweise die Bohrungen zugesetzt und den Getriebeölfluss behindert. Außerdem hat sich in dem Fett auch Metallabrieb gesammelt, sodass das wohl gut gemeinte Fett eher kontraproduktiv wirkte. In der Nut erkennt man auch die Durchgangsbohrungen, die teilweise zugeschmiert waren.

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Hier noch ein paar Bilder vom Synchronring und der 4-Arm-Nabe.

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Hier sieht man die Aufnahme der Kugeln bei eingelegtem 2. Gang.

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Hier mal ein paar Details von der Verzahnung. Sieht fast aus wie neu, teilweise sind noch die Werkzeugspuren vom Herstellungsprozess erkennbar.

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Hier mal ein Synchronring, der nun aber noch ein Weilchen auf seinen Einsatz warten darf, da das verbaute noch seht gut aussieht.

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Die Kugeln wieder alle zusammen. Sehen rund aus, aber nur von weitem.

Da die Ersatzkugeln noch unterwegs sind, mache ich gleich mit dem Rädersatz (und besonders der Synchronisierungseinheit) der Antriebswelle weiter.

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Die Teile habe ich beim Ausbau genauso weggestellt, wie ich sie von der Welle genommen habe.

Die Zahnräder für den 1. und den 2. Gang befinden sich ja fest auf der Antriebswelle.

Die Zahnräder für den 3. und den 4. Gang sind auf der Antriebswelle gleitgelagert.

Zwischen 3. und 4. Gang befindet sich die Synchronisierungseinrichtung.

Auf dem Bild ist der 3. Gang oben und der 4. Gang unten. Wenn man sich das Ganze um 90° nach rechts gedreht vorstellt, hat man die Einbaulage vor sich.

Das Ritzel im Hintergrund gehört zur Vorlegewelle (1. Gang).

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Blick auf die Synchronisierungseinrichtung vom 3. Gang aus.

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Überblick.

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Synchronisierungseinrichtung (alt) wird wieder verbaut.

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Synchronisierungseinrichtung (neu) wird noch nicht verbaut.

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Synchronisierungseinrichtung alt und neu nebeneinander. Es fällt auf, dass die leicht unterschiedlich aussehen.

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Details. Einem Zahn des Synchronisierungsringes fehlt eine Ecke. Der Fehler ist wahrscheinlich schon bei der Fertigung entstanden.

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Der Innenring lässt sich um ein Stück verdrehen.

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Hier sieht man die Aufnahme der Kugeln bei eingelegtem 3. und 4. Gang. Wie man erkennen kann haben sich die Kugeln schon leicht in das Metall eingearbeitet.

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Drei-Arm-Nabe mit Synchronring.

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Auf der Rückseite eines der Gleitsteine fand sich dieses Teil. Sieht aus wie Kunststoff. An allen anderen Gleitsteinen finden sich solche Teile nicht.

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In jedem Gleitstein befindet sich eine Feder. Das offene Ende der Feder gehört nach innen (zur Welle hin), das geschlossene Ende der Feder zur Außenseite. Nach der Feder wird eine Stahlkugel in den Gleitstein eingesetzt. Die Gleitsteine sind zu beiden Seiten offen. Bei einem der Steine war die Durchgangsbohrung fest verschlossen. Mit einer Reißnadel konnte ein Metallteil herausgelöst werden, dass dort ganz sicher nicht hingehört. (Siehe oberer Pfeil)

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Gleitfläche der Drei-Arm-Nabe. Hübsches Muster, aber woher, warum, wozu ?

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Auf einer anderen Gleitfläche der Drei-Arm-Nabe ist noch der Werksstempel erkennbar, verschleiß ist somit hier kaum/nicht erkennbar

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Die Zahnräder der Synchronisiereinrichtungen wurden mit Bremsenreiniger von Schmutz und Verkrustungen (Molybdänfett) gereinigt.

Wie man sieht ist das Ergebnis fast wie beim Goldwaschen, nur dass hier Metallspäne statt Gold herausgeschwemmt wurden. Dank der Fettkruste kamen die Späne nicht am Ölablassstopfenmagneten an, sondern durften weiter mit den Kugeln der Synchronringe spielen

18.05.2010

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Ersatz für die Kugeln der Synchronisierungseinrichtungen und für die Nadelrollen, musste ich die einfach mitbestellen, nachdem ich so lange gesucht habe, es wohl nicht das letzte 311er-Getriebe auf der Werkbank gewesen sein.

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Der Synchronring hat im Leerlauf keinen Kontakt mit dem Konus des Zahnrades. Unter dem Synchronring kann man hier den Konus erkennen. Beim Schalten wird der Synchronring auf den Konus gedrückt und sorgt dafür, dass Schaltmuffe (der Schaltring mit der Innenverzahnung) und das Zahnrad die gleiche Geschwindigkeit haben und somit Synchron laufen.

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Auch die Gleitflächen der Vier-Arm-Nabe sehen aus wie neu. Hier ist auch noch ein Werksstempel zu erkennen.

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Die Federn habe ich aus den Gleitsteinen herausgenommen und mit einer Reißnadel geprüft, ob die Durchgangsbohrung frei ist.

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Hier mal eine Feder im Detail. Man kann gut erkennen, dass der ehemals runde Federstahl an der Außenseite schon plangeschliffen ist. Da ich keine Neuteile habe und die Funktion ja nach wie vor gegeben ist, werden die Federn weiterverwendet.

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Hier müssen jetzt vier Kugeln eingesetzt und gegen den Federdruck heruntergedrückt werden und die Schaltmuffe muss dann darüber geschoben werden.

Wenn es nicht klappt fliegen die Kugel und die Federn durch die Werkstatt. Zum glück fliegen die Federn nicht so weit.

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Nach ein paar erfolglosen Versuchen habe ich mir eine alte Plastikflasche geholt und dünne Steifen als Kugelhalter geschnitten.

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Funktioniert super, aber nur mit 2 Kugeln, da das Plastik-Material zu dick ist.

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Kugel eingesetzt.

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Ring aufgeschoben.

Das Einsetzen der Kugeln hat 40 (in Worten VIERZIG) Minuten gedauert. Ich bin gespannt, wann und wo ich in der Werkstatt später noch Kugeln finden werde.

Am einfachsten wäre das Einsetzen mit 2 Personen gegangen. Mit einer Hand (Daumen und Zeigefinger) kann man gut zwei Kugeln in Position halten. Der Helfer hält die anderen beiden Kugeln in Position. Mit der anderen kann man die Muffe über die Kugeln schieben.

Da es aber alleine gehen musste hat der folgende Weg zum Erfolg geführt. Erst zwei gegenüberliegende Kugeln einsetzten, halten und die Muffe darüber schieben. Dann die Muffe vorsichtig kippen, sodass ein Gleitstein ohne Kugel nach oben kommt und der anderen nach unten. In den frei werdenden Gleitstein die Kugel einsetzen und unter die Muffe drücken. Nun vorsichtig (sehr sehr vorsichtig) den letzten Gleitstein vorsichtig unter dem Ring heraushebeln, das geht gut mit einem Schraubendreher. Dabei immer aufpassen, dass die anderen Kugeln von der Muffe arretiert bleiben. Die letzte Kugel einsetzen. Muffe darüberschieben und freuen.

Beim dritten Versuch hat das bei mir geklappt. Und nicht vergessen vorher genügend Kugeln zu besorgen.

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Geschafft. Die Vorlegewelle ist fast wieder komplett. Ob alle Kugeln eingesetzt sind, kann man erkennen, wenn man seitlich auf die Gleitsteine schaut.

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Der Schaltbegrenzungsdeckel bekommt die gleiche Einbaulage wie zuvor.

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Die mit Bremsenreiniger und Druckluft gereinigten Teile wurden übrigens mit frischem Öl wieder zusammengebaut.

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Der Sprengring kommt auch wieder an seinen Platz.

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Die komplettierte Vorlegewelle darf zurück in das Gehäuse.

Weiter geht es mit dem Zahnradsatz der Antriebswelle.

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Synchronisiereinheit des 3. und 4. Gangs. (alt)

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Synchronisiereinheit des 3. und 4. Gangs. (mit neuen Kugeln).

Bei dem Teil hat das Reinigen der Muffe und das Einsetzen der Kugeln 20 (in Worten zwanzig) Sekunden gedauert.

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Synchronring und Konus.

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So greift die Schaltmuffe auf das Gangritzel. Die Schaltmuffe ist über die 3-Arm-Nabe fest mit der Welle verbunden und dreht sich immer mit. Das Gangritzel dreht sich frei auf der Welle. Beim Schalten von einem Gang in den anderen wird immer der Leerlaufzustand hergestellt, d.h. zwischen Vorlegewelle und Antriebswelle findet kein Kraftfluss statt.

Wenn die Kupplung getreten wird, dreht die Antriebswelle frei.

Beim Wartburg gibt es dazu noch die Besonderheit, dass bei funktionierendem und eingelegten Freilauf auch die Vorlegewelle im Schiebebetrieb (also, wenn der Wagen rollt) freiläuft.

Beim Schalten werden nun Synchronring und Schaltmuffe in Richtung des einzurückenden Zahnrades geschoben. Der Synchronring bremst nun die Antriebswelle bis auf die Geschwindigkeit der Vorlegewelle ab.

Ist die Geschwindigkeit synchron, wird die Schaltmuffe auf das Zahnrad aufgeschoben und eine Verbindung zwischen den Wellen hergestellt. Beim Einkuppeln wird nun die Antriebswelle wieder angetrieben und über die gewählte Zahnradpaarung (Gang) die Vorlegewelle angetrieben.

Bei gesperrtem Freilauf sind Vorlegewelle und Kegelradwelle fest miteinander verbunden. Die Kegelradwelle treibt das Differenzial an, und das Differenzial die Vorderräder.

Ist der Freilauf eingeschaltet und funktioniert, dann wird eine Verbindung zwischen Vorlegewelle und Kegelradwelle erst hergestellt, wenn sich die Vorlegewelle schneller dreht als die Kegelradwelle.

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Was passiert aber, wenn Schaltmuffe und Zahnrad gleichschnell drehen und die Zahnung von Schaltmuffe und Zahnrad genau aufeinandertrifft.

Die Schaltmuffe ist zwar fest mit der Welle verbunden, aber der Synchronring kann sich um ein paar Grad drehen. Und zwar so weit, dass die Zahnung ineinander passt.

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Vorlegewelle und Rückwärtsritzel.

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Antriebswelle mit Ritzelsatz in Einbaulage.

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Gemäß dem Reparaturhandbuch wird vor der Montage an dieser Stelle ein Sicherungsring angebracht. An den konnte ich mich aber gar nicht erinnern. Außerdem hätte mir dann ein Ring gefehlt? Komisch. Ob der beim Zusammenbau vergessen wurde? Oder ist meine Erinnerung falsch und ich habe ein Teil verloren?

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Die Antriebswelle wird von der Freilaufseite aus in das Getriebe geschoben.

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Antriebswelle so weit durchgeschoben wie möglich.

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Da das Reinigen mit Bremsenreiniger und Druckluft so schön funktioniert mache ich das auch bei den Rädern des 3. Ganges.

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Hier ist das Ritzel für den 3. Gang eingebaut.

Nun käme eigentlich die Synchronisierungseinheit. Die sieht zwar symmetrisch aus, aber irgendwo gab es da doch einen Unterschied, nur wo…?

Nach genauerer Betrachtung ist es mir dann wieder ein-/aufgefallen. Die „Arme“ des Simmerringes sind auf der einen Seite gerade und auf der anderen rund. Ist wahrscheinlich egal, aber ich wollte es doch so zusammenbauen, wie es war. Außerdem haben sich Synchronring und Kegel schon aneinander gewöhnt, sind sozusagen ein eingespieltes Team.

Und auch diesen komischen Sprengring hatte ich noch im Hinterkopf. Also schnell an den Rechner und mal nachgeschaut. Schon praktisch, wenn man den Ursprungszustand dokumentiert hat.

So ein Sprengring war natürlich an der Stelle nicht montiert. Laut dem ETK von 1963 ist da auch keiner vorgesehen. Das war wahrscheinlich bei den älteren Versionen/Wellen anders.

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Also noch mal schnell die Antriebswelle wieder ausgebaut und den Sprengring wieder entfernt.

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Hier noch mal der Unterschied des Synchronringes.

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Synchroneinheit eingebaut. Da wo die Welle aus der Synchroneinheit kommt, erkennt man die Nut für den Sicherungsring.

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Der Sicherungsring wird aufgeschoben.

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Am linken Ende der Verzahnung ist die Verzahnung abgesetzt. Hier passt genau der Sicherungsring drauf. Dann kann man das offene Ende des Ringes mit einer Segeringzange Spreizen und den Ring auf die Welle schieben.

Am besten schiebt man den Ring bis zu der auf dem Bild erkennbaren Position (ca. 10 mm vor seiner späteren Endlage).

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Dann kann man die Antriebswelle nämlich in Richtung Kupplung schieben und bekommt so genug Platz, um das Zahnrad für den 4. Gang auf die Welle aufzuschieben.

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Auch das Zahnrad für den 4. Gang wurde gereinigt.

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Für einen komfortablen Einbau kann man das Getriebe (noch wiegt es ja nicht so viel) hochkant stellen.

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Das Zahnrad ist am Platz.

Nun wird das Getriebe wieder waagerecht platziert. Die Wellen muss man dabei natürlich ein bisschen festhalten,

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Nun hält man mit einer Hand das Zahnrad des 4. Ganges und schiebt mit der anderen Hand die Antriebswelle in Richtung Freilaufgehäuse. Der Sicherungsring wird dadurch in die Nut geschoben. Ob der Sicherungsring richtig in der Nut sitzt, kann man kontrollieren, in den man das Zahnrad des 4. Ganges noch mal ein Stück nach links schiebt.

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Jetzt müsste ich Lärm machen, aber das spare ich mir um die Zeit und genieße den lieber Anblick.

Recherchen zum zweiten Sprengring

Im ETK Auflage V von 1959 ist noch die 1. Version enthalten: Welle (2. Gang geradverzahnt) mit Lager 6205: ein Sprengring und eine Distanzscheibe vor und hinter dem Lager

Im ETK Auflage VII 1963 ist die 1. Version enthalten: Welle mit Lager 6205 (2. Gang schrägverzahnt): ein Sprengring und eine Distanzscheibe vor und hinter dem Lager (bis FG-Nr. 63 13 032)

Im ETK Auflage VIII 1964 ist die 2. Version enthalten: Welle mit Lager 6304 (2. Gang schrägverzahnt): ein Sprengring und eine Distanzscheibe vor dem Lager und ein Sprengring ohne Distanzscheibe hinter dem Lager. Die Distanzscheiben von Version 1 und 2 sind unterschiedlich (unterschiedliche ET-Nummern). (ab FG-Nr. 63 13 033)

Im RH 312/353 von 1966 ist der Aus-/Einbau des Getriebes beschrieben gemäß Version 3: Nur eine Distanzscheibe und Sprengring vor dem Lager.

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