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IAA 2011 ZF schaltet einen Gang hoch

| Autor / Redakteur: Jan Rosenow / Jan Rosenow

Auf der IAA 2011 stellt der Getriebehersteller ZF Friedrichshafen AG ein Automatikgetriebe mit neun Gängen vor, das sich für Pkw mit Frontantrieb und quer eingebautem Motor eignet. Das 9 HP deckt in zwei Versionen einen Drehmomentbereich von 280 bis 480 Newtonmetern ab.

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Dank seines Baukastenprinzips können die OEMs das Basisgetriebe je nach Bedarf um verschiedene Anfahrelemente, Hybrid- und Allradkomponenten ergänzen, heißt es in einer Mitteilung des Unternehmens. Hauptgrund für die hohe Gangzahl ist es, den Kraftstoffverbrauch zu senken. ZF verspricht Einsparungen von bis zu 16 Prozent im Vergleich zu den heute üblichen Sechsgang-Automatikgetrieben. Dieser Fortschritt resultiert vor allem aus der extrem hohen Spreizung (dem Verhältnis zwischen den Übersetzungen des kleinsten und größten Gangs) von 9,84. Heute üblich sind Werte um 6,0.

Kleine Gangsprünge steigern den Komfort

Trotzdem lassen sich durch die neun Gänge kleine Gangsprünge realisieren, die sich nicht nur positiv auf den Fahrkomfort auswirken, sondern den Motor immer möglichst nahe an seinem optimalen Betriebspunkt arbeiten lassen. Außerdem liegen im neunten Gang bei 120 km/h nur 1.900 Umdrehungen in der Minute an statt 2.600 bei einem Getriebe mit sechs Gängen.

Die hohe Gangzahl des 9 HP verwirklichte ZF mit vier Einfachradsätzen und sechs Schaltelementen. Eine große Herausforderung war es, diese Bauteile in der Schaltbox unterzubringen – denn in Pkw mit quer eingebautem Motor ist der Platz für das Getriebe eng begrenzt. Daher sind die Radsätze im 9 HP nicht auf der Längsachse angeordnet, sondern geschachtelt.

Klauen statt Lamellen schalten die Gänge

Außerdem verwendet ZF hydraulisch betätigte Klauenschaltelemente statt Lamellenkupplungen, weil sie Platz sparen und einen höheren Wirkungsgrad haben. Als Anfahrelement kommt ein Drehmomentwandler zum Einsatz, weil vor allem die Kunden in den USA und Asien laut ZF seinen hohen Anfahr- und Rangierkomfort schätzen.

Ein Torsionsdämpfer ermöglicht es, die Wandlerkupplung bereits bei niedrigen Drehzahlen zu überbrücken. Das senkt den Verbrauch und erhöht die Fahrdynamik durch eine direkte Motoranbindung. Deshalb hat ZF auch alle Steuerungskomponenten auf kurze Reaktions- und Schaltzeiten ausgelegt und Mehrfachschaltungen ermöglicht.

Flexibler Baukasten

Um das neue Neungang-Automatikgetriebe in möglichst vielen Fahrzeuganwendungen einsetzen zu können, ist es als Baukasten konstruiert: Will der Autohersteller einen Parallelhybrid bauen, wird der Drehmomentwandler durch einen elektrischen Motor ersetzt. Für Allradbetrieb kann beispielsweise ein zusätzliches Verteilergetriebe angeschlossen werden. Hierfür hat ZF einen abkoppelbaren Allradantrieb (AWD Disconnect) entwickelt. Er schaltet den Hinterachsantrieb nur bei Bedarf zu und soll auf diese Weise fünf Prozent Kraftstoff im Vergleich zum permanenten Allradantrieb sparen.

ZF nutzt dabei die Tatsache, dass in den meisten alltäglichen Fahrsituationen kein Allradantrieb notwendig ist. Sobald sich aber Untergrund oder Fahrweise ändern, können zwei angetriebene Achsen ihre Vorteile haben. Der Wechsel sollte für den Fahrer allerdings unmerklich innerhalb von wenigen hundert Millisekunden stattfinden. Nur so steht die Allradfunktion zum richtigen Zeitpunkt zur Verfügung.

Ohne Allrad keine Schleppverluste

Autos mit Front-Quer-Antrieb eignen sich laut ZF besonders für ein solches abkoppelbares Allradsystem: Im Frontantriebsmodus kommt der gesamte Antriebsstrang zur Hinterachse zum Stillstand – vom Winkeltrieb über die Kardanwelle bis hin zum Hinterachsgetriebe. So treten an den Allradkomponenten keine Schleppverluste auf.

Neben den Verbrauchseinsparungen durch die vollständige Abkoppelung bietet das Allradsystem auch fahrdynamische Vorteile, verspricht der Hersteller: Zwei Kupplungen an der Hinterachse ermöglichen es, das Antriebsmoments zwischen linkem und rechtem Hinterrad frei zu verteilen. Das sogenannte Torque Vectoring erzeugt damit ein Giermoment, das auf wechselndem Untergrund oder in Kurven die Traktion und die Fahrstabilität verbessert.

ZF auf der IAA: Halle 4.0, Stand A07

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