Konzeptwildwuchs in der Getriebetechnik

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Als effizienter Drehmoment-Vermittler zwischen Otto-, Diesel-, und neuerdings Elektromotor sowie dem Fahrzeugrad dienen Doppelkupplungsgetriebe, Wandler-Automatikgetriebe und CVTs dazu, die CO₂-Vorgaben besser zu erfüllen. Mit ihnen gelingt eine nachhaltige Wirkungsgradsteigerung, die durch eine Elektrifizierung und Hybridisierung der Verbrennungsmotoren ergänzt wird. Darauf weist Michael Reichenbach in seinem Einführungsbeitrag Getriebe, Schaltstrategien und Optimierung für die ATZ 12/2017 hin. Dabei haben Doppelkupplungsgetriebe (DKG) und stufenlose Getriebe (CVTs) ihre Vor- und Nachteile, wenn es um Energieeffizienz und Emissionen geht. Grund genug für Martin Bahne und Ulrich Frey von Getrag Magna Powertrain, beide Getriebebauarten vor dem Hintergrund ihrer Möglichkeiten zur Kraftstoff- und CO₂-Verringerung zu vergleichen. 

In ihrem Beitrag CO2-Potenziale von Doppelkupplungsgetrieben – Ein Technologieausblick für die ATZ 12/2017 beschreiben sie zunächst die beiden Baumuster: Beim Vergleich der DKG- mit der CVT-Technik ergeben sich demnach einige grundlegende Unterschiede, die beim zukünftigen WLTC sogar noch stärkere Auswirkungen haben können. CVTs böten einerseits eine endlose Anzahl von Gängen, seien andererseits jedoch hinsichtlich der Spreizung begrenzt, soweit kein zusätzlicher Zahnradsatz hinzugefügt wird, was in den unteren Pkw-Segmenten nicht üblich sei. DKG haben heutzutage gewöhnlich sechs bis sieben Gänge, und die Einzelstufen-Übersetzungsverhältnisse können – im Gegensatz zu Planetenradsätzen von ATs – für einen optimalen Kompromiss aus Fahrbarkeit und Verbrauch in Spreizung und Stufung stark variiert werden. 

Zunehmende Verästelung in der Antriebstechnik

Ein offensichtlicher Vorteil von DKG liegt für die Autoren darin, dass nur ein Reibungselement (die aktive Kupplung) geschlossen gehalten werden muss, während CVTs vergleichsweise große Klemmkräfte für den Reibschluss des Schubgliederbands oder der Gliederkette erfordern. Diese mechanischen Verluste spielen, so die Autoren, bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten und hoher Betätigungskraft beim Übergang vom NEFZ zum WLTC und daher bei realen Bedingungen eine wichtige Rolle.

Die zunehmende Verästelung in der Antriebstechnik macht die Getriebeentwicklung nicht gerade einfacher. Vor diesem Hintergrund ist es zu verstehen, dass im Interview Die Modularität der Antriebe ist gefragt für die ATZ 12/2017 sehr viele Themen angesprochen werden mussten. Dabei erklärt Dr. Harald Naunheimer, zum Zeitpunkt des Interviews Leiter der zentralen Forschung und Entwicklung bei ZF, unter anderem, was ein Achshybrid ist, ob sich ein Automatikgetriebe oder Doppelkupplungsgetriebe besser für Hybridautos eignet und wie ZF auf das Thema Dedicated Hybrid Transmissions, kurz DHT genannt, schaut. 

Baukastenansatz für verschiedene Konfigurationen

Im Zentrum stehen für Naunheimer Modularität, Flexibilität und Integration der Antriebe. Dieser Ansatz sei erst einmal unabhängig von der Getriebeart: 

Wesentlicher Pfeiler für unser flexibles, modulares System ist weiterhin das Achtgang-Automatikgetriebe 8HP. Es ist eine hervorragende Basis für verschiedene Hybridkonfigurationen." 

Mit dem Baukastenansatz seien alle Voraussetzungen gegeben, um auf möglicherweise schwankende Kundenabrufe hinsichtlich der gewünschten Antriebskonfiguration flexibel reagieren zu können. Im Baukasten, so Naunheimer weiter, ist die Umhüllung des Getriebes für alle Hybridkonfigurationen identisch mit der konventionellen Konfiguration. "Je nach Anforderungen können wir mit dem derzeitigen konzeptionellen Ansatz elektrische Leistungen von 15 bis 120 kW im gleichen Bauraum abbilden." Das jüngst vorgestellte Achtgang-Doppelkupplungsgetriebe 8DT für sportlich ausgelegte Fahrzeuge folge derselben Logik. Auch dort sei entweder eine Hybridisierung oder ein konventioneller Antrieb, ein Allrad- oder Heckantrieb möglich. Einschränkungen bei der Antriebsart müssten die Kunden deshalb nicht hinnehmen.

Kampf dem Entwicklungsaufwand

Als kostengünstige und skalierbare Lösung für die automatisierte Steuerung des Antriebsstrangs hat IAV eine generische Steuerungssoftware entwickelt, die sich auf konventionelle wie auch innovative Hybridantriebskonzepte anwenden lässt und bereits in konventionellen Antriebssträngen prototypisch zum Einsatz kommt. In ihrem Beitrag Generische Getriebesteuerung mit virtueller Doppelkupplung für die ATZ 12/2017 stellen Alexander Lampe, Uwe Mettin und Roland Serway die Technik vor. Ihr Fazit: "Neben der Reduzierung der Entwicklungsaufwände bietet das virtuelle Doppelkupplungsgetriebe eine persistente und vereinfachte Systemsicht auf verschieden komplexe Systeme und unterstützt dadurch den Entwicklungs- und Applikationsprozess." Durch die Hybriderweiterungen inklusive der generischen Hybridschnittstellen könne überdies neben einer reinen Kupplungssteuerung für AMT, DKG, AT und DHT auch eine vollständige Triebstrangsteuerung dieser Getriebetypen realisiert werden.