Automatgetriebe ZF entwickelt 9-Gang Automatgetriebe für Pkw

Auf dem VDI-Kongress "Getriebe in Fahrzeugen 2011" stellte ZF Friedrichshafen ein Automatgetriebe mit neun Gängen für Pkw mit Front-Quer-Antrieb vor. Dank seines Baukastenprinzips kann das Basisgetriebe je nach Bedarf ergänzt werden.

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Einsparungen von bis zu 16 Prozent im Vergleich zu den heute üblichen 6-Gang-Automatgetrieben im Front-Quer-Einbau verspricht das neue 9-Gang-Automatgetriebe (9HP) von ZF. Die hohe Gangzahl verwirklichte das Unternehmen mit vier Einfachradsätzen und sechs Schaltelementen. Um diesen Mehraufwand an Bauteilen im Getriebe unterzubringen sind die Radsätze im 9HP nicht auf der Längsachse angeordnet, sondern intelligent geschachtelt. Ergänzt wurde dieses Konzept durch den Einsatz von hydraulisch betätigten Klauenschaltelementen, da diese ohne nennenswerten Einfluss auf die Getriebebaulänge integriert werden können und einen hohen Wirkungsgrad haben. Während Lamellenschaltelemente im geöffneten Zustand Schleppmomente erzeugen, sind diese Verluste bei Klauenkupplungen sehr gering.

Durch die neun Gänge lassen sich besonders kleine Gangsprünge realisieren. Das soll sich nicht nur positiv auf den Fahrkomfort auswirken, der Motor läuft zudem immer im verbrauchsoptimalen Drehzahlbereich: Im neunten Gang liegen bei 120 km/h nur 1 900 Umdrehungen in der Minute an, statt 2 600 bei einem Getriebe mit 6 Gängen.

Mit dem 9-Gang Automatgetriebe höhere Leistung bei weniger Verbrauch

Als Standard-Anfahrelement kommt im 9-Gang-Automatgetriebe ein Drehmomentwandler zum Einsatz. Ein mehrstufiges Torsionsdämpfersystem minimiert die hydraulischen Verluste, indem es eine rasche Überbrückung der Wandlerkupplung bereits bei niedrigen Drehzahlen ermöglicht. Das senkt den Verbrauch und erhöht den Komfort und die Fahrdynamik durch eine direkte Motoranbindung. Für ein noch direkteres Fahrerlebnis hat ZF zusätzlich alle Steuerungskomponenten auf kurze Reaktions- und Schaltzeiten unterhalb der Wahrnehmungsschwelle ausgelegt.

Auch direkte Mehrfachschaltungen lassen sich beim 9HP darstellen und geben dem Automatgetriebe einen sportlichen Charakter. Dabei lässt sich die Getriebesteuerung sowohl vom OEM als auch vom Endkunden beeinflussen: Schaltpunkte und Schaltdynamik sind sehr variabel. Für diese flexible Getriebesteuerung nutzt ZF seine Kompetenz im Bereich der Softwareentwicklung: Die Schaltablaufsteuerung ATSYS enthält alle Kupplungsregelungen, Adaptionsfunktionen und Getriebeschutzfunktionen, während die Fahrstrategie ASIS sicherstellt, dass für den Fahrer unbemerkt der je nach Fahrsituation optimale Gang gewählt wird.

9-Gang-Automatgetriebe als Baukasten für viele Fahrzeuganwendungen einsetzbar

Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und Bauraumoptimierung verzichteten die ZF-Ingenieure auf ein vollintegrales Mechatronik-Modul für alle Sensoren, Aktuatoren und die elektronische Getriebesteuerung (EGS). Stattdessen entwickelt und fertigt ZF die EGS in Eigenregie: Sie ist getrennt vom verkleinerten hydraulischen Schaltgerät (HSG) an der Oberseite des Getriebegehäuses angebaut. Die Rechenperformance der EGS lässt sich bei Bedarf noch um 30 Prozent erhöhen. So ist das Getriebe auch für zukünftig noch umfangreichere Softwarefunktionen gerüstet. Dabei ist das Hardware-Layout der EGS so gestaltet, dass die verschiedenen Anforderungen der OEM problemlos appliziert werden können.

Um das neue 9-Gang-Automatgetriebe in möglichst vielen Fahrzeuganwendungen einsetzen zu können, ist es als Baukasten vorbereitet: 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 spart auf diese Weise fünf Prozent Kraftstoff im Vergleich zum permanenten Allradantrieb.

Auch ist das 9-Gang-Automatgetriebe serienmäßig und ohne Zusatzölpumpe Stopp-Start- fähig. Das Getriebe ist zudem leicht hybridisierbar: Auf Basis einer Parallelhybrid-Architektur wird dann der Drehmomentwandler durch einen elektrischen Motor ersetzt. Nicht zuletzt durch seine offene Software- und Schnittstellenstruktur sowie das leistungsfähige elektronische Steuergerät kann es künftig flexibel in unterschiedlichste Fahrzeugkonzepte integriert werden. (mi)

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