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Technik  Automatikgetriebe der Zukunft

Zahnrad-Spagat



Im Kampf um die letzten Effizienzprozentpunkte wird auch das automatische Getriebe immer weiter verfeinert. Mehrere der Hersteller tüfteln bereits an Neun- und Zehnganggetrieben.

 
 Neue Getriebe
  
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Es ist noch gar nicht so lange her, da war die Zahl fünf bei Automatikgetrieben keine Seltenheit. Man denke nur an den Mercedes SL R230, bei dem erst mit dem ersten Facelift zum Modelljahr 2006 eine Siebengang-Automatik in die Ausstattungsliste aufgenommen wurde. Vorher reichten fünf Fahrstufen. Mittlerweile sind acht Stufen bei BMW und Audi quer durch alle Fahrzeugklassen fast die Norm. Mit dem Schleif-Kupplungs-Charme haben diese Getriebe nichts mehr gemein. Sie sind je nach Gusto sportlich oder komfortabel und dabei auch noch effizient.

Wer der Meinung ist, dass mit acht Gängen das Ende der Fahnenstange schon erreicht ist, der sieht sich einmal mehr getäuscht. Die ersten Neunganggetriebe stehen an. Bei ZF, wo man mit BMW das Achtgang-Getriebe entwickelt hat, legt noch einen Gang zu. Im Herbst erscheint der Range Rover Evoque mit einem Neunganggetriebe aus Friedrichshafen.

"Wir machen das nicht, um einfach einen Gang mehr zu haben", sagt ZF-Technikvorstand Peter Ottenbruch. Die Neungangautomatik soll seinem Konzern neue Potenziale erschließen. Denn sie ist im Gegensatz zur Achtgangautomatik für Autos mit Front-Quer-Antrieb konzipiert. Damit steht dem Automaten bis hinunter zum Kleinwagensegment alles offen.

Es sind zwei Systeme geplant. Das 9HP28 hat eine Baulänge von 363 mm, wiegt rund 78 kg und ist ausgelegt für eine Leistung bis 128 kW und ein Drehmoment bis 280 Nm. Die zweite Version ist das 9HP48 (Baulänge 367 mm, Gewicht 86 kg, Leistung bis 185 kW und 480 Nm).

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Die Automatik ist quer eingebaut und damit für Frontantriebs-Plattformen geeignet
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"Wir hören ständig: Downspeeding, Drehzahl runter", berichtet ZF-Entwickler Christoph Hess von ersten Abstimmungsfahrten mit Kunden. Die große Getriebespreizung von 9,84 - nur beim Porsche Panamera ist sie noch breiter - macht das Downspeeding möglich und verteidigt jeden Tropfen im Tank. Zum Tragen kommt der Vorteil vor allem im Teillastbereich und damit zwischen 80 und 120 km/h, dem klassischen Geschwindigkeitsbereich auf US-Autobahnen. Jeep- und Chrysler-Modelle mit Frontantrieb folgen.

Große Unterschiede im Fahrbetrieb gibt es in den oberen Gängen, die nun länger und somit deutlich sparsamer arbeiten. "Wir fahren mit deutlich geringeren Drehzahlen", erklärt David Mitchell, Programm-Manager des Evoque. "Das reduziert den Verbrauch deutlich. Zusammen mit der serienmäßig verbauten Start-Stopp-Automatik insgesamt um zehn Prozent."

Die Automatik ist quer eingebaut und damit für Frontantriebs-Plattformen geeignet, die mehr als zwei Drittel aller weltweit gefertigten PKWs ausmachen. Das Getriebe verkraftet maximal 250 PS und ein Top-Drehmoment von 480 Newtonmetern - passend für Kompakt- und Mittelklasse. Also ist davon auszugehen, dass - genauso wie bei der Achtgangversion - die Automatik auch anderen Modellen und Marken zur Verfügung gestellt wird.

Doch die Freude am Zahnrad-Jonglieren greift in der gesamten Automobilbranche um sich. GM und Ford entwickeln gemeinsam eine Zehngangautomatik. Mercedes-Benz wird in etwa zwei Jahren eine Neungang-Automatik auf den Markt bringen und Lexus tüftelt ebenfalls an einer Automatik mit zehn Fahrstufen.

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Die Abstimmung zwischen Motor und Getriebe ist bei dieser großen Anzahl von Gängen nicht ganz trivial
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Klar ist aber auch, dass jeder zusätzliche Gang zusätzliches Gewicht ins Auto bringt und zusätzlichen Bauraum beansprucht. Doch auch da tut sich einiges. Mitchell: "Die neue Neungang-Automatik ist 7,5 Kilogramm leichter als die bisherige und nur sechs Millimeter länger als bisher."

Die Abstimmung zwischen Motor und Getriebe ist bei dieser großen Anzahl von Gängen nicht ganz trivial. Schließlich muss zu jedem Last- und Beschleunigungsbereich die passende Fahrstufe gefunden werden. Bei Plug-in-Hybriden wird diese Notwendigkeit durch die Unterstützung des E-Motors und dessen zusätzlichem Drehmoment noch erhöht. Durch Schaltzeiten, die unterhalb der menschlichen Wahrnehmungsgrenze liegen, lässt sich auch ein entsprechender Komfort realisieren.

Die Sprit-Ersparnis liegt im Vergleich zu den Sechsgang-Automaten bei durchschnittlich elf Prozent - also in der Regel über einem halben Liter pro 100 Kilometer. Bei einer konstanten Geschwindigkeit von 120 km/h sollen sogar 16 Prozent möglich sein.

Der gemäßigte Durst ist nicht der einzige Vorteil. Mit der weiteren Spreizung der Gänge wird auch das Fahrverhalten beziehungsweise das Zusammenspiel zwischen Motor und Getriebe verbessert. Was auch der Fahrdynamik zugutekommt.

Das Resultat ist ein harmonischeres Beschleunigen. Der Zeitgewinn von null auf hundert soll bei etwa einer halben Sekunde liegen. Das kann jeder leicht nachvollziehen, der von einem Fahrrad mit Fünfgang-Schaltung auf eines mit moderner Schaltung von mehr als zwanzig umgestiegen ist. Das Strampeln wird einfach entspannter. Bei Testläufen waren die Fahrzeuge mit mehr Fahrstufen etwa eben diese halbe Sekunde schneller. Auch das Geräusch-Niveau verbessert sich, weil im Teillastbereich die Drehzahl um etwa 500 bis 700 Umdrehungen sinkt.

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Einige asiatische Hersteller setzen unverdrossen auf die stufenlosen CVT-Getriebe
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Mit neun und zehn Gängen ist - anscheinend - eine Grenze erreicht. Experten gehen davon aus, dass die Schritte in Zukunft kleiner ausfallen und die Verbrauchsreduzierungen durch eine Summe von anderen Maßnahmen, wie etwa Reibungsreduzierung, erreicht werden.

Einige asiatische Hersteller setzen unverdrossen auf die stufenlosen CVT-Getriebe, die allerdings besonders in Europa wenig Anklang finden. Über ein Kegelrad liegt hier immer nur ein variabler Gang an. Dynamisches oder gar sportliches Fahren kann man mit dieser Technik vergessen. Künstlich aufheulende Motoren und in Trägheit versetzte Triebwerke kommen bei vielen Kunden nicht an.

Der hohe Effizienzgrad der CVT-Getriebe ist unbestritten, wenn gleich jedoch mit großen anderen Nachteilen gepaart. Der Hauptgrund, weshalb Audi, die bei einigen Frontantriebsmodellen dieses Getriebe erfolglos anboten, dies ebenfalls streichen. Bleiben noch Hersteller wie Toyota oder zuletzt Subaru, die beim überarbeiteten Outback sogar auf eine CVT-Automatik umstiegen.

An der Trägheit im Fahrbetriebe ändern auch die sieben Fahrstufen nichts, die man beim Subaru Outback 2.0 D Lineatronic künstlich implementiert hat. Manuell kann man über Schaltpaddel am Lenkrad oder eine zweite Schaltgasse die Gänge ansteuern. "Wir haben uns für die stufenlose Lineartronic entschieden, weil der Outback damit sowohl sportlich als auch smooth zu bewegen ist", erläutert Subaru-Entwickler Yoichi Hori. In Japan gehen manche Uhren eben anders.

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