Antrieb Neues Getriebe: Kugeln statt Zahnräder

Autor Jan Rosenow

Continental hat die Lizenz für das Stufenlosgetriebe „Nuvinci“ übernommen und will es für „urbane Anwendungen“ weiterentwickeln. Auch ZF stößt getriebeseitig in neue Sphären vor.

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Continental hat die Lizenz für das Stufenlosgetriebe „Nuvinci“ übernommen und will es für „urbane Anwendungen“ weiterentwickeln.
Continental hat die Lizenz für das Stufenlosgetriebe „Nuvinci“ übernommen und will es für „urbane Anwendungen“ weiterentwickeln.
(Bild. Fallbrook Technologies)

Dass sich ein neues Getriebekonzept in der Automobilindustrie etablieren kann, kommt nur alle paar Jahrzehnte vor. Nun versucht es mit Continental ein großer Player der Zulieferszene, der aber bisher nicht als Getriebespezialist aufgefallen ist. Continental hat bei dem amerikanischen Unternehmen Fallbrook Technologies die Lizenz für die Nuvinci-Technik übernommen – ein stufenloses Planetengetriebe mit rotierenden Kugeln anstelle der Planetenräder. Bei dieser Konstruktion ermöglicht die Drehung der Kugelachsen eine kontinuierliche Veränderung des Übersetzungsverhältnisses. „Die Kooperation mit Fallbrook eröffnet uns die Möglichkeit, unser Geschäft im Bereich der individuellen urbanen Mobilität auszubauen“, sagte Rudolf Stark, Leiter des Powertrain-Geschäftsbereichs Transmission. „Ziel der Zusammenarbeit ist es, auf Basis dieses stufenlosen Automatikgetriebes neue elektromechanische Antriebslösungen für den innerstädtischen Individualverkehr zu entwickeln.“

Bei Fallbrooks Nuvinci-Technik ermöglicht die Drehung der Kugelachsen eine kontinuierliche Veränderung des Übersetzungsverhältnisses.
Bei Fallbrooks Nuvinci-Technik ermöglicht die Drehung der Kugelachsen eine kontinuierliche Veränderung des Übersetzungsverhältnisses.
(Bild: Fallbrook Technologies)

Nuvinci: Vom Fahrrad bis zum Lkw

Das Nuvinci-Getriebe wird in der Fahrradindustrie bereits serienmäßig verwendet. Nach Angaben der Entwickler eignet es sich aber auch für Anwendungen im Pkw, in Nutzfahrzeugen, Arbeitsmaschinen und motorisierten Zweirädern. Die Funktion beruht auf kreisförmig angeordneten, rotierenden Kugeln, die sich zwischen den ringförmigen Eingangs- und Ausgangskomponenten des Getriebes befinden. Das Schwenken der Kugeln verändert deren Kontaktdurchmesser und damit das Übersetzungsverhältnis. Die Kraftübertragung erfolgt über ein Traktionsfluid. Genaue Angaben über die Spreizung, die mit dieser Bauart möglich ist – also das Verhältnis zwischen der größten und der kleinsten Übersetzung – macht Fallbrook nicht. Für Fahrräder gibt es Varianten mit einer Spreizung von 3,3 oder 3,8. Heutige automobiltaugliche CVT wie das Modell CVT 7 von Jatco erreichen Werte bis 7,3.

Typisch für stufenlose Getriebe ist der Zielkonflikt zwischen möglichst hoher Spreizung und großer Drehmomentkapazität – beides gleichzeitig geht nämlich nicht. Wahrscheinlich hat Continental mit seiner Nuvinci-Lizenz deshalb zuerst Fahrzeuge für den innerstädtischen Verkehr im Blick – also kleinere Elektromobile.

ZF: Die Automatik erobert den Rennsport

Einen ganz anderen Markt spricht Getriebespezialist ZF mit der neuesten Version seines Automatikgetriebes 8 HP an: den Rennsport. Das mag überraschen, galten doch Wandlerautomaten bislang als wenig sportlich, sodass sie für die Rundstrecke früher durch Handschalter und später durch sequenziell schaltende automatisierte Boxen ersetzt wurden. Doch seit der Saison 2014 hat das 8 HP im BMW-M235i-Racing-Cup seine Eignung bewiesen. Nun präsentiert ZF die nächste Baustufe – das Rennsportgetriebe 8 P 45 R. Es ist dynamischer und leichter und damit besser für Motorsporteinsätze geeignet. Das 8 P 45 R feierte Ende Oktober im Rahmen des 10. Laufs zur Langstreckenmeisterschaft auf dem Nürburgring (VLN) ein Debüt.

Basierte das bisherige Automatgetriebe auf einer Konstruktion aus der Großserie, so sieht ZF nun gute Chancen für ein reinrassiges Rennsport-Planetengetriebe. Die Zielsetzung der Neukonstruktion – Übersetzungen, Schaltpunkte und Schaltgeschwindigkeiten – sollen die Anforderungen im Rennsport erfüllen; ebenso legte ZF Wert auf ein geringeres Gewicht. Durch den Verzicht auf den Wandler sowie weitere Maßnahmen sparten die Konstrukteure etwa 15 Prozent ein. Auch die interne Verlustleistung wurde reduziert.

Neue Übersetzungsstufung und kein Wandler mehr

Die Konstrukteure haben das grundsätzliche Aufbau- sowie Montageschema – bestehend aus vier Planetenradsätzen und fünf Schaltelementen – des 8 HP beibehalten. Neu ist unter anderem, dass das Getriebe keinen Wandler mehr besitzt. Der Anfahrvorgang wird über interne Schaltkupplungen realisiert. Ein Schwingungstilger am Getriebeeingang verhindert Schädigungen durch die Motordrehunförmigkeiten. Die Gangabstufungen hat ZF feiner ausgelegt und die Drehzahlsprünge damit verringert. Das bisherige, lang übersetzte 8 HP ist im Rennbetrieb meist nur bis zum sechsten Gang genutzt worden. In der neuen Kraftübertragung sind alle acht Schaltstufen sinnvoll auf den Einsatzbereich verteilt.

Dirk Adorf, Chefinstruktor des BMW-Motorsport-Juniorprogramms, ist von der Weiterentwicklung überzeugt: „Ich bin selbst Kfz-Techniker und hätte es niemals für möglich gehalten, dass man ein Automatikgetriebe ohne Drehmomentwandler bauen kann, das dermaßen schnelle Schaltvorgänge ermöglicht und mit dem man gleichzeitig noch so problemlos anfahren kann. Die Kupplungen sind unglaublich fein abgestimmt. Ich bin mir sicher, dass dieses System ein Vorbild für andere Getriebe im Rennsport und sogar für die Serienentwicklung sein wird.“ ZF plant, die Kraftübertragung ab dem zweiten Quartal 2016 im Markt anzubieten. Zunächst wird das Getriebe 8 P 45 R exklusiv für den BMW M235i Racing verfügbar sein. Für die Zukunft ist aber auch ein Einsatz in den Sportwagen anderer Hersteller angedacht.

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