Von der Limousine bis zum Sportwagen

Mit den 2007 und 2008 im Markt eingeführten Doppelkupplungsgetrieben der Marke „Powershift“ trat die Getrag Corporate Group der Gruppe der Automatikgetriebehersteller bei. Vier unterschiedliche Doppelkupplungsgetriebe entsprechend Bild 1 befinden sich heute in der Serienproduktion. Die Getriebe 6DCT450 mit einem Achsabstand von der Kurbelwelle zum Differential von 197 mm und 6DCT470 mit 215 mm wurden für Antriebsstränge mit quer zur Fahrtrichtung eingebauten Motoren entwickelt. Das Getriebe 6DCT450 im 3-Wellen-Design kommt unter der Bezeichnung Powershift bei den Kunden Ford und Volvo zum Einsatz. Der Kunde Mitsubishi nutzt unter dem Namen TC-SST (Twin-Clutch-Sport-Shift-Transmission) das Getriebe 6DCT470 mit besonders kurz bauendem 2 x 2 Wellenkonzept. Beide Getriebe haben eine identische hydraulische Steuerung mit einem nahezu baugleichen elektronischen Steuergerät und verfügen über sechs Vorwärtsgänge. Im Gegensatz dazu beinhalten die beiden Getriebe 7DCI600 für Standardantrieb (Inline) und 7DCL750 für längs eingebaute Motoren (Longitudinal) sieben Vorwärtsgänge. Das Getriebe 7DCI600 wird unter der Bezeichnung Sport-Automatic von BMW verwendet. Der Kunde Ferrari setzt das Getriebe 7DCL750 ein.

Das Getriebe 6DCT470 im Mitsubishi Lancer Evolution X verfügt über drei unterschiedliche Automatikmodi und zusätzlich über einen Manuellschaltbetrieb mit drei verschiedenen Einstellungen. Die Automatikmodi unterscheiden sich neben den Kennfeldern für die Schaltdrehzahlen auch durch die Ausprägungen der Schaltungen selbst. Je nach Modus sind die Fahrzeugbeschleunigung und die Rückmeldung an den Fahrer während der Kupplungsüberschneidung und auch während der Drehzahländerungsphase unterschiedlich: komfortorientiert oder mehr sportbetont mit Drehmomentüberhöhung im Schaltungsablauf. Im BMW M3 mit dem Getriebe 7DCI600 werden dem Fahrer sogar insgesamt elf unterschiedliche Modi übersichtlich auswählbar angeboten.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Power-shift-Getriebe bildet ihr hoher Wirkungsgrad und damit geringer Kraftstoffverbrauch der Fahrzeuge. Bild 2 stellt die Verbrauchswerte im NEFZ (Neuer Europäischer Fahrzyklus) für Serienfahrzeuge, angetrieben von aufgeladenen Dieselmotoren mit 2 l Hubvolumen, gegenüber. Es erfolgt jeweils der direkte Vergleich der Variante mit Handschaltgetriebe zu der mit Automatikgetriebe. Die Fahrzeuge Ford Focus und C-Max sowie Volvo C30, S40 und V50 mit dem Getriebe 6DCT450 weisen gegenüber Fahrzeugen mit aktuell verfügbaren 6-Gang Wandlerautomaten einen Vorteil von über 15 % auf. Selbst gegenüber bereits im Markt befindlichen anderen Doppelkupplungsgetrieben besteht ein Vorteil von mindestens 3 %.

Bild 3 fasst die Ergebnisse für Fahrzeuge mit Ottomotoren zusammen. Im Vergleich zum Handschaltgetriebe weisen einige Fahrzeuge mit Powershift-Getriebe in der Serie sogar einen geringeren Kraftstoffverbrauch auf. Im NEFZ ergibt sich gegenüber Wandlerautomaten in dieser Vergleichsbetrachtung ein Verbrauchsvorteil von bis zu 10 %. Andere in der Serie befindliche Doppelkupplungsgetriebe führen zu einem Vorteil von rund 3 %. Für das Fahrzeug Mitsubishi Lancer Evolution X sind die Vergleichswerte im japanischen Verbrauchszyklus, 10–15 Modus, dargestellt. Auch hier weisen die Getriebe, in dieser Anwendung das 6DCT470, Verbrauchsvorteile gegenüber der Variante mit Handschaltgetriebe auf.

Für beide Bilder 2 und 3 stellen homologierte Werte und damit öffentlich verfügbare Daten die Grundlage dar. Eine besonders kompakt dimensionierte Zahnradpumpe mit einer auf geringe Leckage optimierten Hydraulik und ein auf geringe mechanische Verluste optimierter Radsatz bilden die wesentlichen Kriterien für diese Ergebnisse. Eine auf geringe CO2-Emission abgestimmte Software-Kalibration für das strategiefähige Anfahrelement Nasskupplung und für niedrige Schaltdrehzahlen trägt ein Übriges bei. Gegenüber Planetenautomaten sind die Übersetzungen in weiten Bereichen frei wählbar und führen zu einer vergleichsweise großen Spreizung.

Innerhalb des Jahres 2010 wird das Getriebe 6DCT250 – im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Getrieben eine Variante mit trockenlaufenden Kupplungen – in die Serie eingeführt. Dieses Getriebe ist ausgelegt für quer eingebauten Antriebsstrang mit elektromechanischen Aktoren, um die Gänge vorzuwählen und die Kupplungen zu betätigen. Damit ist die Getriebefunktion unabhängig von dem Antrieb einer Pumpe. In Verbindung mit der bedarfsgerechten Leistungsaufnahme zur Betätigung sowie einem Ölvolumen entsprechend einem Handschaltgetriebe bietet dieses Getriebe weitere Wirkungsgradvorteile. Es verfügt in mehreren Ausführungen mit 183, 188, 197 und 205,9 mm über unterschiedliche Achsabstände.

Die obigen Beschreibungen betreffen die erste Generation von Powershift-Getrieben. Die Entwicklung weiterer Getriebe, beispielsweise mit sieben Gängen auch für quer eingebaute Antriebsstränge, läuft bereits für verschiedene Kunden. Des Weiteren wird die Start-Stopp-Funktion in Verbindung mit diesen Doppelkupplungsgetrieben entwickelt. Der Verbrauch im NEFZ lässt sich damit um weitere etwa 4 % reduzieren. In anderen Zyklen, beispielsweise dem japanischen 10–15 Modus, beträgt die weitere Verbrauchsreduktion bis zu 8 %. Im reinen Stadtverkehr führt die Start-Stopp-Funktion zu noch höheren Vorteilen für die Kunden.

In einem weiteren Schritt werden diese Doppelkupplungsgetriebe für Parallel-Hybridfahrzeuge weiterentwickelt. Bei längs eingebauten Antriebssträngen bildet aus Gründen des tunnelförmigen Bauraums eine Hybridscheibe zwischen Verbrennungskraftmaschine und Doppelkupplungsgetriebe eine naheliegende Lösung. Dann ermöglicht eine dritte Kupplung, angeordnet zwischen Elektromotor und Verbrennungsmotor, rein elektromotorisches Fahren und den Impulsstart der Verbrennungskraftmaschine. Alternativ zum Einsatz einer Hybridscheibe wird – insbesondere für quer eingebaute Antriebsstränge – der sogenannte Torque-Split-Hybrid favorisiert. Da die Elektromaschine radial versetzt angeordnet ist, bleibt der axiale Bauraum unverändert. Die Elektromaschine ist nicht an die Motordrehzahl, sondern an eines der beiden Teilgetriebe gekoppelt. Unter flexibler Nutzung der Übersetzungen des Teilgetriebes und der Anbindung lässt sich eine besonders kompakt bauende, leichte und wirkungsgradgünstige Hochdrehzahlmaschine nutzen.

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