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Getriebe mit acht, neun und zehn Gängen

Wettrüsten beim Selbstschaltgetriebe

MOTOR-TALK

verfasst am Fri Dec 19 14:01:06 CET 2014

Gang-Boom beim Automatik-Getriebe: Nach sieben und acht Gangstufen gibt es heute schon Automaten mit neun Gängen. Das ist jedoch noch nicht das Ende.

Ein Neungang-Automat wird heute selbst in einem B-SUV wie dem Jeep Renegade angeboten. Das Getriebe von ZF nutzt neben FCA auch Jaguar Land Rover
Quelle: Jeep

Wolfsburg/Darmstadt - Fünfgang-Getriebe galten vor einer guten Dekade noch als sehr sportlich. So manchem Brot- und Butter-Auto reichten damals vier Schaltstufen. Heute sind sechs Gangstufen beim manuellen Getriebe Standard, bei Selbstschaltern darf es auch mehr sein. Das Doppelkupplungsgetriebe (DSG) des VW-Konzerns beispielsweise bietet sieben Gänge.

Mercedes und der Getriebehersteller ZF haben Wandlerautomaten mit neun Gängen im Programm. In zwei bis drei Jahren will Volkswagen in Fahrzeugen mit Frontmotor und Allradantrieb sogar ein DSG mit zehn Gängen anbieten.

Was nützen so viele Schaltstufen? Grundsätzlich passt das Getriebe die Drehzahl der Antriebsräder an die Drehzahl des Verbrennungsmotors an. "Mit einer größeren Auswahl an möglichen Übersetzungen kann diese Anpassung feiner gestuft erfolgen, so dass optimale Betriebspunkte bezüglich Effizienz oder Leistung zur Verfügung stehen", sagt Prof. Karsten Stahl von der Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau (FZG) der Technischen Universität München.

Volkswagens Zehngang-DSG soll 2017 in Modellen mit Quermotor angeboten werden
Quelle: Volkswagen
Der Vorteil bei Getrieben mit vielen Gängen liege in den verbesserten Betriebsmöglichkeiten des Motors. "Mit mehr Gängen kann eine sehr große Spreizung der Übersetzungen realisiert und das Fahrzeug selbst bei hohen Geschwindigkeiten mit einer niedrigen Drehzahl bewegt werden", sagt Stephan Rinderknecht, Professor am Institut für Mechatronische Systeme im Maschinenbau an der Technische Universität Darmstadt. "Dadurch verringert sich der Verbrauch."

"Bei der Anzahl der Gänge dürfte man mittlerweile die Obergrenze erreicht haben", sagt Prof. Rinderknecht. Denn der technische Aufwand eines Getriebes mit noch mehr Gängen stehe in keinem Verhältnis zu potenziellen weiteren Vorteilen.

Mercedes: Bei neun ist erst mal Schluss

In den aktuellen Autos stellen neun Gänge nahezu ein Optimum dar, sagt Christoph Dörr, und das mit gutem Grund: Er leitet die Entwicklung des 9G-Tronic-Getriebes bei Mercedes. Der neunte Gang wird bei Geschwindigkeiten um 100 km/h eingelegt und senkt die Drehzahl. Für den Motor bedeutet das weniger Verbrauch, für die Passagiere weniger Lärm und Vibrationen.

Noch mehr Gänge und Spreizung hält Dörr nicht für sinnvoll, denn zusätzliche Gänge bedeuten stets auch mehr Bauraum und ein höheres Gewicht. Der Verbrauchsvorteil wäre gering. Aktuell scheint daher mit acht bis neun Gängen derzeit das Optimum hinsichtlich Effizienz und Dynamik erreicht zu sein.

Das muss aber nicht so bleiben: "Darüber hinaus kann natürlich eine weitere Gangstufe für eine reduzierte Drehzahl im Sinne eines komfortableren akustischen Verhaltens oder Marketinggesichtspunkten sinnvoll sein", sagt Prof. Stahl.

VW: Aller guten Gänge sind zehn

VW entwickelte das Zehngang-DSG übrigens nicht vollständig neu. Der Konzern bedient sich bei dem neuen Getriebe eines Tricks: Ein zusätzliches Zahnrad und zwei Schaltelemente lenken die Kraft um, so dass mehr schaltbare Gänge möglich sind. Dabei bleibt das Gehäuse zum Siebengang-DSG identisch - und dadurch auch nahezu das Gewicht.

Kompakte Getriebe mit vielen Gängen sind der Trend, ganz egal, um welche Fahrzeugklasse es sich handelt. Allerdings rechnet sich das nach Einschätzung von Prof. Rinderknecht wegen der höheren Kosten für die wenigsten Hersteller. In den meisten Kleinwagen stecken deshalb nach wie vor Fünfgang-Getriebe.

Produktion des ZF-Achtgang-Getriebes in South Carolina, USA
Quelle: ZF Friedrichshafen AG
"Eine hohe Anzahl an Gängen ist eigentlich nicht direkt an eine Fahrzeugklasse gebunden", erklärt Prof. Stahl. "Der Motorsport profitiert von der optimalen Anpassung an die Motor-Kennlinie mit der maximalen Leistung und dem besten Ansprechverhalten. Fahrzeuge mit Anspruch an höchste Effizienz profitieren hingegen von der optimalen Anpassung an die Kennlinie mit minimalem Verbrauch."

ZF: "Nahe am Idealzustand"

Der Zulieferer ZF hat derzeit ein Neungang-Getriebe für Kompakt- und Kleinwagen im Programm. "Während im Längseinbau bereits Getriebe mit hohen Spreizungen am Markt sind, hatte diese Entwicklung bei Fahrzeugen mit quer eingebautem Frontmotor bis zur Einführung unseres Neungang-Automatgetriebes noch nicht stattgefunden", sagt Jürgen Greiner, Leiter Entwicklung Pkw-Getriebesysteme bei ZF.

Er sagt aber auch: "Die Entwicklung ist allerdings bereits in einem Grenzbereich angelangt. Wir sind sowohl mit dem Acht- als auch dem Neungang-Automatgetriebe nahe am Idealzustand, dem verlustfreien Getriebe."

Ganz freiwillig betreiben die Hersteller den Aufwand bei der Übersetzung nicht: Bis 2020 müssen 95 Prozent der Neuwagen den Grenzwert von 95 Gramm Kohlendioxid (CO2) pro Kilometer einhalten. Ab 2021 gilt der Wert für die gesamte Flotte. Ottomotoren dürfen dann nur noch 4,1 Liter und Dieselmotoren 3,6 Liter auf 100 Kilometer verbrauchen.

Die Hersteller können höhere CO2-Ausstöße von starken Fahrzeugen durch den Bau kleinerer Fahrzeuge ausgleichen. Doch das gelingt nur mit sparsameren Motoren und immer effizienteren Getrieben.

Die Neungang-Automatik von Mercedes: "Neun Gänge sind nah am Optimum"
Quelle: Mercedes-Benz
Volkswagens Zehngang-DSG soll 2017 in Modellen mit Quermotor angeboten werden
Quelle: Volkswagen
Produktion des ZF-Achtgang-Getriebes in South Carolina, USA
Quelle: ZF Friedrichshafen AG

Quelle: dpa/Fabian Hoberg