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3-Gang-Schaltgetriebe mit Schaltmuffen

Im Minitruck-Modellbau gehören Schaltgetriebe seit vielen Jahren zur Standardausrüstung. In der Regel handelt es sich hierbei um 3-Gang-Getriebe, die zur Betätigung nur 1 Servo benötigen. Spezielle Fahrzeuge haben mehr Abstufungen, erfordern aber auch mehrere Schaltservos und die Ansteuerung wird entsprechend komplizierter.

Bei einfachen Getrieben werden die Zahnräder gegeneinander verschoben. Dies funktioniert zwar, ist aber bei realen Fahrzeugen nicht üblich und auch im Modellbau nicht mehr der letzte Stand.

Anspruchsvollere Konstruktionen benutzen hingegen Zahnrad-Paare, die sich ständig im Eingriff befinden. Hierbei wird die kraftschlüssige Kopplung z. B. mit Hilfe eckiger Wellen und Naben sowie verschiebbarer Schaltmuffen hergestellt. Derartige Schaltgetriebe werden von einigen namhaften Modell-Lieferanten angeboten, viele Mini-Trucker bauen ihre Getriebe aber auch selbst nach den eigenen Erfordernissen.

Ein solches mit nur einem Servo schaltbares 3-Gang-Getriebe, welches als massive Einheit vom Mini-Truck-Shop Bönning angeboten wird, ist auf den folgenden Abbildungen schematisch dargestellt.

Abgebildet sind 3 Zahnrad-Paare auf 2 Wellen, wobei die Kraftwirkung von links unten nach rechts oben verläuft.
Jede Welle trägt ein fest verbundenes Zahnrad, während die restlichen Zahnräder frei mitdrehen können. Zwischen den frei drehenden Zahnrädern, die mit einer sechseckigen Nabe ausgestattet sind, befindet sich ein weiterer Sechskant, welcher ebenfalls fest mit der Welle verbunden ist.

Schematische Darstellung des 3-Gang-Getriebes

Darstellung der 3 Schaltzustände

Die Kopplung zwischen den frei drehenden Zahnrädern und den Wellen erfolgt durch Schalt- oder Verschiebemuffen, die ihrerseits einen Innensechskant aufweisen. Zusätzlich sind sie mit einer Nut versehen, in die eine Schaltgabel eingreifen kann.
Insgesamt benötigt diese Konstruktion 2 Schaltmuffen, die durch Verschieben nach rechts oder links die unterschiedlichen Zahnräder mit den Wellen verbindet. Wichtig sind hierbei die richtigen Positionen, damit sich das Getriebe nicht selbst blockiert.

Die Stellungen der Schaltmuffen sind nebenstehend für jeden Gang abgebildet.

Die Übertragung dieser Konstruktion auf den Metallbaukasten war hauptsächlich darauf gerichtet, möglichst viele Metallbaukasten-Teile von METALLUS verwenden zu können. Mit Ausnahme der Schaltmuffen ist das auch gelungen, einige Teile müssen jedoch stark bearbeitet werden. Die wenigen restlichen "Zutaten" sind als Handelsware einfach erhältlich.
Ein weiterer Punkt betrifft die Bearbeitung der Teile, und hierfür wurden im vorliegenden Fall keine speziellen Maschinen benutzt. Die Bearbeitung beschränkte sich ausschließlich auf Sägen, Feilen, Bohren und Kleben. Nach sorgfältigem Aufrauhen und Reinigen der vorgesehenen Klebestellen sowie Verwendung von 2-Komponenten-Kleber erhält man eine Verbindung, die sich nicht mehr ohne weiteres lösen lässt.

Um die Wellen partiell mit einem Sechskant zu versehen, bieten sich z. B. Sechskant-Abstandsbolzen mit einer Schlüsselweite von 7mm an. Hierzu wurde das Gewinde zweier 10mm langer Abstandsbolzen ausgebohrt und die Bolzen an den entsprechenden Stellen auf die Wellen geklebt.

Auch die Naben von insgesamt 4 Zahnrädern müssen ein Sechskant-Profil mit Schlüsselweite 7mm erhalten, wobei die Bearbeitung von klassischen Messing- und METALLUS-Delrin-Zahnrädern unterschiedlich ist.

Wenn man die Naben der Messing-Zahnräder nicht sechseckig fräsen kann oder feilen will, dann bieten sich hierfür ebenfalls Sechskant-Abstandsbolzen mit ausgebohrtem Gewinde an.
Hierzu wurden die Bohrungen der Zahnräder zunächst auf 6mm erweitert und anschließend die Naben abgesägt. Danach wurden 4 Abstandsbolzen etwa zur Hälfte ihrer Länge auf 6mm Außendurchmesser "abgedreht" und in die Bohrungen der Zahnräder eingeklebt. Das "Abdrehen" erfolgte im vorliegenden Fall mit Hilfe einer Bohrmaschine und einer Feile, mit einer Drehmaschine wäre es natürlich professioneller.

Die Bearbeitung der Zahnräder
(oben Delrin, unten Messing)

Etwas einfacher ist die Bearbeitung der METALLUS-Delrin-Zahnräder.
Sind die Naben entfernt, dann können besagte Sechskant-Abstandsbolzen (ebenfalls mit ausgebohrtem Gewinde) ohne weiteres eingesetzt und verklebt werden.
Damit der Zahnkranz sicher hält, wurde ein Ende des Abstandsbolzens auf 6,5mm "abgedreht" und zusammen mit dem Zahnkranz zusätzlich eine Unterlegscheibe für M6-Schrauben aufgeklebt.

Herstellung der Schaltmuffen
aus einem Steckschlüssel

Das größte Problem bereiteten zunächst die Schaltmuffen mit einem Innensechskant von 7mm und einer ausreichenden Länge sowie einer Nut für die Schaltgabel. Im Baumarkt wurde schließlich ein Steckschlüssel mit einem 19mm langen Innensechskant und 10,5mm Außendurchmesser gefunden und daraus 2 Muffen mit je 9mm Länge gesägt.
Es fehlte noch die Nut für die Schaltgabel. Hierfür fanden sich im häuslichen Magazin mehrere Unterlegscheiben für M10-Schrauben, von denen je 2 Stück auf eine Muffe geklebt wurden. Auch solche Scheiben findet man im Baumarkt, es gibt aber sicher noch andere Möglichkeiten, die Schaltmuffen mit einer Nut zu versehen.

2 der Zahnräder können im Original-Zustand belassen werden, da sie eine kraftschlüssige Verbindung zu den Wellen benötigen. Damit die Zahnkränze nicht von der Naben rutschen, wurden sie mit einem Stellring und einer U-Scheibe gesichert.

Für jede Schaltmuffe ist eine Schaltgabel erforderlich, welche die Muffe verschiebt. Mit Hilfe einer weichen Zugfeder (aus dem Federn-Sortiment von METALLUS) werden beide Schaltgabeln gegen die mittlere Zahnrad-Kombination gedrückt; dies entspricht dem 2. Gang und der Mittelstellung des Schalthebels bzw. eines evtl. benutzten Schaltservos. Durch Verschieben jeweils einer Schaltmuffe in die entgegengesetzte Richtung wird das 1. bzw. das 3. Zahnradpaar auf die Wellen gekoppelt und somit in den 1. bzw. den 3 Gang geschaltet.

Das 3-Gang-Getriebe im 2. Gang

Die Schaltmechanik,
mit der mittleren Stange werden
die Schaltgabeln verschoben

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