Getriebetechnik 2020: Mehr geht nicht

Anders sieht es bei den Doppelkupplungsgetrieben aus, die sich mittlerweile zu den Hauptwettbewerbern der Wandlerautomatik aufgeschwungen haben. Traditionell ist bei ihnen wie bei jedem Vorgelegegetriebe ein eigenes Zahnradpaar für jeden Gang zuständig. Die Folge: Je mehr Gänge, desto mehr Bauteile. Ein Mitarbeiter des britischen Ingenieurdienstleisters Ricardo beispielsweise stellte auf der Friedrichshafener Tagung ein Zehngangmonster vor, dessen komplexe Konstruktion einen Teilnehmer zu der rhetorischen Frage verleitete: „Ist das Ihr Ernst?“

VW meint es ernst mit zehn Gängen

Eine bessere Antwort auf die Frage „Wie packt man zehn Gänge in ein DKG“ hat offensichtlich Volkswagen gefunden. Zwar gehen die Wolfsburger noch nicht im Detail auf den Aufbau des Getriebes ein, das der Vorstandsvorsitzende Martin Winterkorn im April auf dem Wiener Motorensymposium angekündigt hat. Es gibt allerdings Patentanmeldungen, beispielsweise von dem eng mit VW verbandelten Ingenieurdienstleister IAV, die zeigen, wie ein solches Schaltwerk aussehen könnte. Das IAV-Patent wurde am 18. April veröffentlicht – also eine Woche vor dem Wiener Symposium – und beschreibt ein „Doppelkupplungsgetriebe mit mindestens neun Vorwärtsgängen für Fahrzeuge mit quer eingebautem Motor, welches axial und radial kompakt baut und eine harmonische Stufungsreihe realisiert“.

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Die IAV-Techniker am Standort Chemnitz – wo „Getriebeprofessor“ Tenberge von 1994 bis 2012 an der Technischen Universität wirkte – entwickelten eine Getriebestruktur, die für die Vorwärtsgänge lediglich vier Zahnradebenen nutzt. Die Gänge werden durch eine Mehrfachnutzung der Getrieberäder dargestellt, das heißt, die Übersetzung errechnet sich aus der Verschaltung von mehr als zwei Rädern miteinander. Das führt zu einer relativ geringen Anzahl von Zahnrädern gemessen an der Zahl der Überstzungsstufen. Dieses Prinzip hat allerdings auch Nachteile: Laut einem Branchenkenner sei bei der VW-Konstruktion nicht jede Schaltung direkt möglich – beispielsweise vom vierten in den fünften Gang. Hier müsse das Steuergerät zuerst einen „Stützgang“ dazwischenschieben. Das verlängert die Schaltzeiten und senkt den Komfort. Außerdem verschlechtert die Vielzahl der Zahneingriffe den Wirkungsgrad.

Der Kraftbedarf der Aktoren muss sinken

Die wichtigsten Stellschrauben, um den Wirkungsgrad der Getriebe zu erhöhen, sind die Leistungsaufnahme der Betätigungsorgane und die Schleppverluste der drehenden Teile. Ideal wäre es, die Aktuatoren nur dann mit Energie versorgen zu müssen, wenn sie aktiv sind. Bei Doppelkupplungsgetrieben ist das noch vergleichsweise einfach umzusetzen – Planetengetriebe hingegen sind auf einen permanent anliegenden Öldruck angewiesen. Daimler hat deshalb bei seiner 9G-Tronic die mechanische Ölpumpe kleiner ausgelegt und nutzt einen Sensor, der den Öldruck auf dem niedrigstmöglichen Niveau hält. Die Spitzenlast deckt eine 250 Watt starke elektrische Zusatzpumpe ab, die das Getriebe auch Start-Stopp-fähig macht.

Für die Schleppverluste ist bei einer Planetenautomatik die Zahl der Schaltelemente entscheidend, die sie braucht, um die Gänge anzusteuern. ZFs 8 HP etwa benötigt nur fünf Schaltelemente für acht Gänge. In der 9G-Tronic von Daimler stecken sechs Schaltelemente. Theoretisch möglich wären damit bis zu 16 Gänge – umgesetzt haben die Schwaben nur neun. Mal sehen, wie viel Aufwand etwa Hyundai betreiben muss, um auf zehn Stufen zu kommen. Hier trennt sich in der Getriebeentwicklung die Spreu vom Weizen.

Das CVT ist noch lange nicht am Ende

Die Konstrukteure von stufenlosen Getrieben (CVT – Continuously Variable Transmission) können darüber natürlich nur lachen. Bei dieser Bauart stehen praktisch unendlich viele Übersetzungen bereit. Und in der neuesten Ausbaustufe verfügt sie auch über genügend Drehmomentkapazität und Spreizung, um einen großen Teil des Automarkts abzudecken.

Ein Beispiel ist das neue CVT, das Subaru in Zusammenarbeit mit Schaeffler entwickelt hat. Die „Lineartronic“ ist im NEFZ fünf Prozent sparsamer als das Handschaltgetriebe, besitzt eine Spreizung von 6,4 und kann bis zu 350 Newtonmeter Eingangsdrehmoment übertragen. Mit einer schnellen Wandlerüberbrückung und einer intelligenten Schaltstrategie fährt sich das Antriebsorgan, das als Zugmittel eine Laschenkette besitzt, sehr angenehm und erstaunlich dynamisch. In Zukunft will Schaeffler durch eine engere Kettenteilung die Drehmomentkapazität auf bis zu 450 Newtonmeter und die Spreizung auf bis zu 8 erhöhen. Damit bleibt das CVT ein ernstzunehmender Wettbewerber für Wandlerautomatik und Doppelkupplungsgetriebe.

Fazit: „Im Jahr 2020 sehen wir eine weiter gewachsene Getriebevielfalt“, ist sich Didier Lexa von Getrag sicher. Alle heute bekannten Bauarten bleiben dem Markt erhalten und fächern sich hinsichtlich ihrer Gangzahl weiter auf. Gleichzeitig müssen moderne Getriebe unbedingt hybridfähig sein, das heißt den Bauraum und die Steuerungsmöglichkeiten für ein elektrisches Antriebsmodul bieten. Und der Allradantrieb – obwohl überflüssig und absolut kontraproduktiv hinsichtlich der vorgeschriebenen CO2-Ziele – muss ebenfalls einkalkuliert werden.

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