Getriebe im Mittelpunkt

Das Getriebe spielt seit vielen Jahren eine zentrale Rolle, um Emissionen und den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. „Zusammen mit der motorseitigen Optimierung durch die Fahrzeughersteller hat die Getriebebranche hier große Fortschritte erzielt“, erklärt Dr. Hans-Jörg Domian, Tagungsleiter beim internationalen Kongress „Getriebe in Fahrzeugen“.

Die Entwicklung gehe jedoch weiter. Die europäische Regelung setzte bezüglich des CO2-Ausstoßes sehr hohe Ziele: Ab 2021 darf der durchschnittliche Ausstoß einer Fahrzeugflotte an CO2 nicht mehr als 95 Gramm pro Kilometer betragen.

Trotz der großen Fortschritte der vergangenen Jahre befinden sich laut Domian heute noch viele Fahrzeughersteller bei einem Wert von rund 125 bis 130 Gramm CO2 pro Kilometer, einige Fahrzeughersteller liegen teilweise noch deutlich darüber. Es gibt weiterhin großen und dringenden Handlungsbedarf.

Die Getriebe liefern auch weiterhin einen wichtigen Beitrag, um die Emissionsziele zu erreichen. Dabei verfolgt die Getriebeentwicklung drei Richtungen: konventionelle Antriebe und Getriebe zu optimieren, Hybridantriebe einzuführen und weiterzuentwickeln sowie Elektro- und Plug-in-Hybridantriebe einzuführen.

Volker Heinz von BorgWarner ist Programmausschussmitglied des internationalen Kongress „Getriebe in Fahrzeugen“. Auch er ist der Meinung, dass in den letzten Jahren die Getriebeentwicklung einen großen Beitrag zur CO2-Reduzierung geleistet hat. Die aktuellen Fahrzeuge mit Doppelkupplungsgetrieben und modernen Stufenautomaten haben einen besseren Kraftstoffverbrauch als Fahrzeuge mit Handschaltgetrieben. Daher stehen laut Heinz derzeit neben weiteren Effizienzverbesserungen die Start/Stop-Fähigkeit durch den Einsatz von elektrischen Pumpen und Hydraulikspeichern im Fokus. Um die Kosten bei steigender Vielfalt und Komplexität im Rahmen zu halten, setzen Hersteller Baukasten mit hoher Modularität und Gleichteile um. Gerade bei Parallel-Hybriden für Milde- oder Voll-Hybride stehe das Getriebe im Mittelpunkt zur Verteilung der Leistung aus Verbrennungsmotor und E-Maschine.

Ein wichtiges Thema, um die Effizienz von Fahrzeugen zu steigern und den zukünftigen Anforderungen von Start/Stop- und Hybrid-Fahrzeugen gerecht zu werden, sei die Elektrifizierung von Komponenten. Gerade bei Start/Stop gäbe es eine große Bandbreite in Komfort und Funktionalität bei den Herstellern. Hier müsse das Getriebe seinen Beitrag leisten um bei abgeschaltetem Motor betriebsbereit zu sein. Der Einsatz von elektrischen Pumpen, Hydraulikspeichern oder elektrifizierten Aktuierungen leisten hierzu ihren Beitrag. „Um ein komfortables Motor-Start-Verhalten mit anschließender komfortabler Anfahrt zu erreichen, muss die Getriebeentwicklung eng mit der Motoren- und Fahrzeugentwicklung zusammenarbeiten“, so Heinz. Gerade bei der Entwicklung neuartiger Starter-Systemen wie permanent eingespurte Starter müsse die Getriebeentwicklung eine optimale Schnittstelle zwischen Starterritzel und Kurbelwelle schaffen. Eine große Herausforderung sei es, die Anzahl von Motor-Starts von bisher 30.000 bis 40.000 auf in Zukunft von über 800.000 bis zu über eine Millionen Zyklen bei Hybridfahrzeugen oder Fahrzeugen mit umfangreicher Start/Stop-Funktionalität zu steigern.

„Die Entwicklung konzentriert sich weiter auf effiziente Doppelkupplungs- und Stufenautomatikgetriebe mit acht bis zehn Gängen“, so Heinz. Da CVTs einen konzeptbedingten Wirkungsgradnachteil haben und der optimale Betrieb von Verbrennungsmotoren in den besten Betriebspunkten unumgänglich sei, steige die Gangzahl der Doppelkupplungs- und Stufenautomatikgetrieben in rein verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeugen weiter ‒ von heute acht und neun zu zehn und mehr Gängen. Bei Hybriden Antriebssträngen werde sich eher eine Begrenzung der Gangzahl ergeben, da eine erhöhte elektrische Leistung Möglichkeiten des optimalen Betriebs durch Lastpunktanhebung biete.

Der starke Trend der Elektrifizierung von Komponenten wie Pumpen, Kupplungs- oder Gangsteller sei auch für Hybridfahrzeuge eine wichtige Basis. Mithilfe des Einsatzes von immer mehr elektrischen Komponenten und immer mehr Elektromotoren mit höheren elektrischen Leistungen fallen die Preise und die Systeme würden rentabler. Gerade bei Vollhybriden biete eine hohe elektrische Leistung den Vorteil des rein elektrischen Fahrens für Innenstadtbereiche in Großstädten, aber auch bei Sportwagen durch ein dynamisches Ansprechen der E-Maschinen gäbe es Vorteile bei der Entwicklung neuartiger Fahrzeugkonzepte. „Das Getriebe wird in Hybridfahrzeugen die zentrale Rolle der Verteilung der Antriebsleistung aus Verbrennungsmotor und E-Maschine einnehmen“, erklärt Heinz. „Natürlich werden auch in reinen E-Fahrzeugen mehrgängige Getriebe ein dynamisches Anfahren und den Betrieb in höheren Geschwindigkeiten bei einer optimalen Größe der E-Maschine ermöglichen.“

Diese und weitere Themen diskutieren Experten beim internationalen Kongress „Getriebe in Fahrzeugen“ am 23. und 24. Juni 2014 in Friedrichshafen. „Der Kongress hat sich zum international bedeutendsten Treffpunkt der Entscheider und Fachleute entwickelt – eine hervorragende Wissensdrehscheibe und Vernetzungsplattform“, bestätigt Domian. Aktuelle Informationen über die Getriebebranche und den Getriebekongress gibt es bei Twitter unter @Getriebe.

Anmeldung und Programm unter www.getriebekongress.de oder über das VDI Wissensforum Kundenzentrum, Postfach 10 11 39, 40002 Düsseldorf, E-Mail: wissensforum@vdi.de, Telefon: +49 211 6214-201, Telefax: -154.

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