Getriebehersteller denken um
Die Elektromobilität wird immer mehr Bedeutung gewinnen. Doch das bedeutet nicht das Ende von Getrieben im Fahrzeug, denn Elektroantrieb und Getriebe verschmelzen zu einer Einheit.
Foto: P. Kellerhoff
Die Hersteller von Getrieben stehen im Zuge fortschreitender Elektromobilität vor großen Herausforderungen. Daran ließ Stefan Sommer, CEO von ZF, bei seiner Eröffnungsrede des VDI-Kongresses „Getriebe in Fahrzeugen“ Anfang Juli in Bonn keinen Zweifel. „Es gibt andere Fahrzeug- und Mobilitätskonzepte, als wir sie jahrzehntelang kannten. Darauf müssen und werden wir uns einstellen.“
Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs ist einer der Megatrends in der Getriebeentwicklung. Sie beeinflusst die gesamte Automobilindustrie – vom Hersteller über die Zulieferer bis hin zum Autofahrer selbst. Die Umstellung auf den elektrischen Betrieb bringt laut Sommer Herausforderungen in der Anpassung der Getriebekonzepte und -elemente.
Experten von ZF, Bosch und Schaeffler sind sich darüber einig, dass im Jahr 2030 wahrscheinlich noch 87 % aller Fahrzeuge auf deutschen Straßen einen Verbrennungsmotor haben werden – auch wenn rund 40 % zusätzlich einen Elektroantrieb besitzen werden. Die Plug-in-Hybride, also Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor und E-Antrieb, der auch extern geladen werden kann, werden laut Sommer sehr stark an Bedeutung gewinnen. Und genau hier sehen die Getriebehersteller ihre Chancen, denn Elektroantrieb und Getriebe wachsen zu einer Einheit zusammen.
Hersteller wie ZF oder AMG präsentierten auf dem Kongress Automatikgetriebe mit acht oder neun Gängen. Je mehr Gänge zur Verfügung stehen, desto mehr Fahrsituationen können mit dem Motor in einem günstigen Bereich betrieben werden. „Die Grenze des technisch Sinnvollen liegt wohl zwischen acht und zehn Gängen“, sagte Jens Liebold, Entwicklungsingenieur beim Engineering-Dienstleister IAV. Mit mehr Gängen ließe sich kaum noch Kraftstoff einsparen, die häufigen Schaltvorgänge würden unnötig viel Energie kosten. Zudem würden solche Getriebe nur schwer in den begrenzten Bauraum passen. „Es braucht nicht immer viele Gänge“, verwies Leibold in eine andere Entwicklungsrichtung. „Manchmal sind vier Gänge genug.“
Zu dieser Einschätzung kommt Leibold auch mithilfe der neuen IAV-Getriebesynthese-Software, die in sinnvollen Grenzen alle theoretisch möglichen Kombinationen von Getrieben und Gangspreizungen durchspielt und bewertet. Bei Automatikgetrieben mit vier Planetenradsätzen und bis zu sechs Schaltelementen sind das beispielsweise bis zu 1000 Mrd. Varianten. Aus dieser Vielzahl wird dann für die jeweilige Motorleistung der beste Kompromiss aus Leistung und Kraftstoffersparnis ermittelt. „Und der kann eben manchmal bedeuten, dass weniger Gänge mehr sind“, erläuterte Leibold.
Einig waren sich die Experten darüber, dass am 48-V-Bordnetz – neben dem 12-V-Pendant – beim steigenden elektrischen Bedarf moderner Autos kein Weg vorbeiführe. „Die 48-V-Technologie lässt sich mit wenig Aufwand in die Architektur konventionell angetriebener Fahrzeuge integrieren“, sagte Bernhard Klein, Leiter Entwicklung und elektrische Fahrzeuge bei Zulieferer Continental. Dazu zählt er das Abschalten des Verbrennungsmotors während der Fahrt (Stichwort: Segeln), einen sehr schnellen Start-/Stopp-Motorstart und eine effiziente Bremsenergie-Rückgewinnung (Stichwort: Rekuperation). Klein: „Ein 48-V-Hybridsystem bietet die beste Möglichkeit der Verbrauchs- und CO2-Reduzierung zu überschaubaren Kosten.“ Die Spritersparnis liege im Normverbrauch bei rund 13 %, im realen Stadtverkehr bei rund 21 % .
„Unsere Branche steht vor starken Veränderungen“, resümierte ZF-Chef Sommer. „Aber wir sehen auch viele Chancen und Möglichkeiten.“
