Natürlich muss die erste Frage lauten, ob jeder Verbrennungsmotor ein Getriebe braucht und wenn ja, welches die Gründe dafür sind. Die erste Frage beantworten wir mit einem gedachten Experiment. Wir nehmen einen möglichst nicht sehr starken Verbrennungsmotor und hängen statt eines Handschaltgetriebes einen einfachen Zahnradtrieb dahinter.

Überhaupt sinnvoll wäre so eine Art Rasentraktor mit einer deutlich begrenzten Höchstgeschwindigkeit. Er nutzt also die Leistung bzw. das Drehmoment des Motors nicht, um eine möglichst große Höchstgeschwindigkeit zu erreichen, sondern auch evtl. sehr steile Wiesengrundstücke befahren zu können.

Natürlich braucht so ein Gefährt eine einrückbare Kupplung, denn Losfahren gemeinsam mit dem Motorstart darf es nicht. Und trotzdem könnte es sein, dass man beim Fahren mit dieser Konstruktion nicht ganz glücklich wird. Denn auch ein kleiner Verbrennungsmotor verteilt sein Drehmoment je nach Drehzahl unterschiedlich. Fahren Sie also im Garten eine kurze Steigung hinauf und möchten Sie das sinnvollerweise langsam bewerkstelligen, kann es Probleme geben.

Der Motor bockt, weil er bei so wenig Gas für die Steigung zu wenig Drehmoment hat. Es würde vollkommen ausreichen, wenn man die Steigung deutlich schneller anginge, aber da wäre der Stoß für Mensch und Maschine zu hart. So ähnlich ist es auch bei (richtigen) Geländewagen. Da gibt es einen sogenannten Geländegang, der sich etwas eigenartig anfühlt. Mit viel Drehzahl des Motors und bisweilen auch Geräusch vermutet man eine gewisse fortgeschrittene Geschwindigkeit, aber das Auto kriecht geradezu den steilen Berg hoch.

Noch interessanter ist es, wenn sich alle vier Räder eingegraben haben. Da nutzt oft ein normaler erster Gang überhaupt nichts. Es wird dann viel Gas gegeben und wenn man die Kupplung kommen lässt, sinkt die Motordrehzahl und von den tollen 180 Nm bei 3000/min im Bild oben bleiben nur noch 30 oder noch weniger übrig. Daraus lernen wir, dass es immer einen untersten Gang geben muss, der einen aus heiklen Situationen rettet.

Beispiel im normalen Straßenverkehr: Ihr Fahrzeug ist für einen Wohnanhänger zugelassen, der so gerade unter dem gesetzlichen Limit bleibt, was Ihre Familie mitnehmen will. Auf der Autobahn geht das gut und Landstraßen sind kein Problem. Sie probieren sogar eine steilere Passstraße und auch die schafft das Gefährt. Dann kommt ein ähnlicher Pass, wo sie wegen den vor ihnen Fahrenden mitten in der größten Steigung anhalten müssen.

Am besten zählen Sie schon einmal das Geld in der Urlaubskasse, denn das kann teuer werden. Kaum jemand hat genug Erfahrung, hier wieder anzufahren, ohne die Kupplung zu ruinieren. Man neigt nämlich dazu, diese nicht überlasten zu wollen und lässt sie auch im Druckpunkt langsam kommen. Das geht so lange gut, bis es selbst im Auto zu stinken anfängt. Spätestens jetzt können Sie einen etwas größeren Betrag für eine neue Kupplung einplanen.

Eine winzige Chance hätten Sie gehabt, wenn Sie die Kupplung in vertretbaren Grenzen schnell kommen lassen und sollte es vorangehen, möglichst nicht wieder zu berühren. Sie hätten auch den Stau auf einem relativ flachen Straßenstück abwarten können oder, vermutlich unlösbar in der Realität, dahin zurückrollen können. Aber jetzt wissen Sie, warum für die zulässige Anhängelast Steigungen angegeben sind, die man bei durchgehender Fahrt spielend schafft.

Wie sind die Testkriterien beim Hersteller und ohne Anhänger? Ganz einfach: Ein Anfahren muss auf einer bestimmten Steigung mit vier Personen und Gepäck problemlos möglich sein. Das wäre dann der geeignete erste Gang. In der Praxis benötigt man diesen nur für etwa eine Wagenlänge. Er macht beim Losfahren an der Ampel wiederum nur Sinn, um die Kupplung zu schonen. Danach möglichst rasch schaltend in den für die Verkehrssituation möglichen höchsten Gang.

Und der höchste Gang, wie findet man den? Da wird die Sache schon verzwickter. Bei nur vier Gängen war das einfacher. Da sollte das Auto seine Katalogwerte erreichen. Wenn also die höchste Leistung bei 6000/min erreicht wurde, sollte die auf ebener Straße auch im vierten Gang erreicht werden. Das war dann die Höchstgeschwindigkeit. Basta. Natürlich war klar, dass man so nicht stundenlang fahren konnte, weil das die Lebensdauer des Motors beeinträchtigt hätte. Aber man musste sich keine Sorgen machen, die Verkehrverhältnisse waren noch längst nicht mit den heutigen vergleichbar.

Wann immer man von dieser Übersetzung auf v_max abweicht, beeinflusst das die Höchstgeschwindigkeit negativ. Überdreht man den Motor leicht, ist das gut für die Beschleunigung dorthin. Erreicht der Motor seine Nenndrehzahl (Drehzahl der höchsten Leistung) nicht, spricht man von einem Schongang. Allerdings besteht bei diesem die Möglichkeit, bei längeren Bergabfahrten noch höhere als die bisherige Höchstgeschwindigkeit zu erreichen.

Und so gab es spätestens mit den ersten Fünfganggetrieben zwei Auslegungen: Zum guten Beschleunigen und sportlichen Fahren wurde aus dem ehemals auf v_max ausgelegten vierten Gang jetzt der fünfte und die neuen Gänge 2 bis 4 wurden jetzt enger gestuft zwischen 1 und 5 sortiert (Bild oben). Oder für die Spritsparer, Motorschoner und Geräuschempfindlichen: Die vier Gänge blieben erhalten und der fünfte wurde im Prinzip als Schongang darüber gelegt (Bild unten).

Wenn es um die Frage geht, wie denn die Gänge dazwischen ausgelegt werden, greifen wir das in dieser Hinsicht schwierigere Diagramm mit den großen Gangsprüngen heraus und stellen es unten noch einmal dar. Hier sehen Sie dann, dass trotz vom Winkel her relativ gleichmäßiger Abstände zwischen den ersten vier Gängen sich die Drehzahlsprünge doch erheblich unterscheiden. Übrigens rückt der letzte Gang immer etwas näher an den vorletzten heran.

Aber die Drehzahlsprünge gehen von 2700/min zwischen 1. und 2. Gang über 2200/min, 1700/min auf 1200/min zurück. Kommt die Frage auf, was eigentlich der ideale Drehzahlsprung wäre. Der ist aber nur für sportliches Fahren relevant. Spritsparer überspringen in der Ebene oft sogar noch einen Gang, z.B. oben in dem Diagramm den 4., weil das Schalten mehr Sprit kostet, als der Zwischengang bringt.

Dieser Motor hat z.B. seine höchste Leistung bei 5400/min. Um ihn ständig im höchst möglichen Leistungsbereich betreiben zu können, wäre ein Getriebe mit zumindest in den oberen Gängen 1800/min Drehzahlunterschied erforderlich. Dann würde man ihn bis zur Enddrehzahl bringen, dann erst schalten und würde niemals unter 80 kW fallen. Ist der Drehzahlsprung kleiner, wie im vorigen Diagramm zwischen 4. und 5. Gang, müsste unbedingt früher geschaltet werden. Ausdrehen der Gänge bringt nicht immer etwas. Es hängt vom Diagramm ab.