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Schnell und sparsam: ZF perfektioniert die Getriebetechnik für Sportfahrzeuge

01 April, 2017

Getriebe-Entwickler stehen immer unter Beschuss. Eine neue Schaltbox muss effizienter, schneller und

komfortabler als der Vorgänger sein, darf aber tunlichst nicht größer, geschweige denn schwerer sein als dieser. Dazu soll es höhere Drehmomente verarbeiten können und dazu gegebenenfalls für einen Allradantrieb tauglich sein. Zuletzt die Königsdisziplin: Ein neues Automatikgetriebe muss für eine erfolgreiche Karriere im Premium-Segment hybridfähig sein, denn gerade in dieser Klasse verspricht man sich den größten Nutzen - sprich Emissionsreduzierung - von der Einbindung eines Elektromotors. Eins für alle muss also her, denn Variantenreichtum und Modellvielfalt sind in diesem Umfeld groß.
ZF hat für diese Herausforderungen einen eigenen innovativen Hybrid-Getriebebaukasten auf Basis des komplett neuen 8-Gang-Doppelkupplungsgetriebes (8DT) für Standard- und Allradantriebe entwickelt, der den anspruchsvollen Anforderungen genügt. Der in Kooperation mit Porsche zusammengestellte Baukasten bringt dank seiner modularen Konstruktion all jene Voraussetzungen mit, in modernen Sportfahrzeugen wie dem neuen Panamera alle Antriebsarten zu meistern: Hinterrad- oder Allrad- und auch Hybridantrieb. Und trotz der wahlweisen Integration des bis zu 100 kW/136 PS starken Hybridmoduls ist das Achtgang-Doppelkupplungsgetriebe 8DT nicht länger geworden als sein Vorläufer mit nur sieben Übersetzungen.
Gerade ein Doppelkupplungsgetriebe gibt nicht nur Antriebskräfte weiter, es verbraucht auch welche. Deshalb kommt an seinem Ende nicht das Drehmoment heraus, welches vorne zugeführt wurde. Das liegt zum einen an den Reibungsverlusten aber auch am inneren Maschinenhaus. So verlangen etwa die Kupplungen und die Ölpumpen im Getriebeinneren ihren Tribut. ZF hat diese sogenannte "Verlustleistung" beim neuen 8DT im Vergleich zum früheren 7DT um fast ein Drittel senken können. Exakt 28 Prozent weniger Kräfte gehen auf ihrem Weg durch die Wellen und über Zahnräder verloren. Gelungen ist das unter anderem durch eine bedarfsgerechte Beölung, es wird in Abhängigkeit von der Temperatur und der Last nur so viel Schmierstoff im jeweiligen Teil des Getriebes eingespritzt wie notwendig. Auch die innere Reibung konnten die Entwickler verringern, etwa durch die Doppelnutzung einzelner Gangräder.
Das optionale Hybridmodul ist in einem eigenen Gehäuseteil direkt hinter der Kupplungsglocke positioniert und integriert Torsionsdämpfer, die Trennkupplung und den Elektromotor. Mit 55 k/75 PS Dauer- und 100 kW/136 Spitzenleistung sowie einer Drehmomentspitze von 400 Newtonmeter erlaubt er es, Fahrzeuge rein elektrisch auf bis zu 140 km/h zu beschleunigen. Der Verbrennungsmotor ist unterdessen abgekoppelt und abgestellt.
Doch auch die konventionellen Antriebsarten sind auf Sparsamkeit getrimmt. Schon bei zehn km/h trennt die Kupplung den Motor vom übrigen Antriebsstrang und schaltet ihn über die Start-Stopp-Automatik ab. Der Wagen kann so ausrollen. Auch bei hohen Geschwindigkeiten arbeitet die sogenannte "Segelfunktion", wenn der Fahrer das Gas wegnimmt, rollt das Fahrzeug mit abgeschaltetem Motor den Schwung nutzend weiter. Sobald das Gaspedal betätigt wird, schaltet sich der Verbrennungsmotor zu, es wird eingekuppelt. Die Motorelektronik gleicht den Drehzahlunterschied zwischen Kardanwelle und Motor aus, so vollzieht sich der Einkuppelvorgang vom Fahrer so gut wie unbemerkt.
"Im neuen 8DT-Sportgetriebe vereinen wir blitzschnelle Schaltvorgänge und sehr hohe Effizienz bis hin zum vollelektrischen Fahren mit der Flexibilität für verschiedene Antriebsvarianten auf engem Bauraum", sagt Dr. Jürgen Greiner, Leiter Entwicklung Pkw-Getriebe der ZF Friedrichshafen AG. Während die ersten sechs Gänge des 8DT mit ihrer engen Stufung für ein optimales Beschleunigungsvermögen bis zur Höchstgeschwindigkeit sorgen, sind die Gänge 7 und 8 als Overdrive ausgelegt. Dies senkt die Drehzahl und damit den Treibstoffverbrauch schon ohne Elektrifizierung durch ein Hybridmodul deutlich.
Die von ZF entwickelte elektronische Getriebesteuerung ist unterdessen nicht im Gehäuse des 8DT integriert sondern extern untergebracht. So bleibt sie von den hohen Temperaturen im sogenannten "Getriebesumpf" unberührt, dort können vorübergehend bis zu 150 Grad Celsius herrschen. Die Hitze senkt zwar Reibungsverluste, würde den Arbeitsplatz für einen hochpräzisen Elektroniker aber höchst unangenehm machen.
Das Potenzial neuer Getriebe-Entwicklungen zeigt das 8DT von ZF deutlich auf. Der innovative Doppelkupplungs-Automat verbessert die Effizienz aktueller Verbrennungsmotoren und schlägt obendrein die Brücke vom konventionellen Antrieb zur Elektromobilität. Den Fahrspaß mit sechs oder acht Zylindern unterstützt es auf jeden Fall. Und setzt ihm gleichzeitig ein zartgrünes Hütchen auf.
Michael Kirchberger/mid mid/mk

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