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Technik Automatikgetriebe

Mehr Effizienz und Komfort

Automatikgetriebe, BMW 520d Foto: Hans-Dieter Seufert 6 Bilder

Um die Wandler-Automatik sparsamer zu machen, braucht es nicht zwangsläufig mehr Fahrstufen. Größere Spreizung und geringere innere Verluste heißen die Stichworte.

25.12.2014 Klaus-Ulrich Blumenstock Powered by

Zwischen Motor und Antriebsräder hat die Automobiltechnik das Getriebe gesetzt. Natürlich ist dies nicht einer Laune der Ingenieure geschuldet, sondern einerseits der eher ungünstigen Drehmomentcharakteristik des Verbrennungsmotors und andererseits den höchst unterschiedlichen Einsatzbedingungen eines Autos. Beides gilt es seit jeher mit dem Getriebe so zusammenzubringen, dass der Motor so oft wie möglich in seinem effizientesten Betriebsbereich agieren kann.

Von fünf zu acht Gangstufen

Bei Pkw-Automatikgetrieben galten dabei bis zum Jahr 2000 fünf Gangstufen als Optimum. 2001 brachte ZF mit der 6HP-Generation eine Sechsstufenautomatik auf den Markt. Damit legten die Spezialisten aus Friedrichshafen mehr als nur einen Zahn zu. Entscheidender Vorteil war vor allem die deutlich erweiterte Spreizung der Übersetzungsstufen – also der Faktor zwischen erstem und letztem Gang – auf den damaligen Spitzenwert von 6,04. Dieser Fortschritt kommt sowohl dem Beschleunigungsvermögen als auch dem Kraftstoffverbrauch zugute. Dass die Techniker es damit zugleich schafften, die Anzahl der Einzelteile um rund 30 Prozent zu reduzieren, war den Fortschritten in Berechnungsmethoden und Versuchstechnik zu verdanken – und dem erstmaligen Einsatz des sogenannten Lepelletier-Radsystems, einer Weiterentwicklung des Ravigneaux-Radsatzes.

Darunter verstehen die Techniker eine erweiterte Variante von Getriebezahnrädern (sogenannte Sonnen- und Planetenräder) zu einem Planetenradsatz. Vorteil des Lepelletier-Radsystems: Es erleichtert deutlich das Vermehren der Gangstufen.

Nachdem Mercedes 2003 mit seiner 7G-Tronic mit sieben Stufen zwar die Gangzahl, nicht jedoch die Spreizung gesteigert hatte, diktierte es schon die Logik der Weiterentwicklung, dass ZF mit dem Typ 8HP im Jahr 2009 einen weiteren Schritt unternahm. Obwohl die Einbaudimension gegenüber dem Vorgänger unverändert blieb, und trotz der zusätzlichen Übersetzungsstufen, sank das Gewicht des neuen Automatikgetriebes um immerhin drei Prozent.

ZF-8HP-Getriebe seit Juli im BMW 5er

Technisch markiert ein völlig neues Radsatzkonzept den Fortschritt des Achtgangautomaten. Bei nur vier Radsätzen lässt es sich mit lediglich fünf Schaltelementen umsetzen – nämlich drei Lamellenkupplungen und zwei sogenannten Bremsen. Und weil weniger Schaltelemente auch weniger Betätigungsaufwand und weniger Schleppverluste bedeuten, lässt sich damit auch der Gesamtwirkungsgrad deutlich verbessern. Von rund sechs Prozent möglicher Verbrauchsminderung spricht ZF – nicht zuletzt eine Konsequenz der auf 7,0 ausgeweiteten Spreizung, die ein noch feinfühligeres Anpassen der Übersetzung an die Motorcharakteristik ermöglicht.

Durch die von der Politik stetig weiter verschärften Grenzwerte für CO2-Emissionen und damit Verbrauchswerte hat ZF das 8HP-Getriebe inzwischen weiterentwickelt. Die zweite Generation kommt seit Juli im BMW 520d zum Einsatz. Schrittweise werden auch alle weiteren Autohersteller, die ZF mit dem 8HP bislang beliefert, auf diese Generation wechseln.

Weiterentwicklung bedeutet in diesem Fall eine Fülle wenig spektakulärer, aber durchaus wirkungsvoller Verfeinerungen im Detail, die unterm Strich weitere Verbrauchsverbesserungen von drei Prozent versprechen. Um die Getriebeverluste noch weiter zu senken, wartet die zweite Generation mit einer nochmals erhöhten Spreizung auf 7,8 auf, was die Drehzahl über alle Gänge hinweg um durchschnittlich 50 Umdrehungen pro Minute senkt. Zudem arbeitet die Ölpumpe mit einem von bisher fünf auf 3,5 bar reduzierten Systemdruck und benötigt dadurch weniger Energie. Positiv wirkt sich zudem eine neue Lamellenseparierung aus: Zusätzliche in den Lamellenpaketen der Schaltelemente integrierte Federn gewährleisten, dass die Reibschaltelemente nahezu vollständig geöffnet werden und dadurch weniger Schleppmoment verursachen. Die Verlustleistung sinkt gegenüber der ersten 8HP-Generation um über zwei Drittel.

ZF tendiert zu "downspeeding"

Mit diesem Getriebekonzept trägt ZF auch dem inzwischen stark ausgeprägten Trend zur Absenkung der Motordrehzahlen Rechnung – dem sogenannten "downspeeding". Darin sehen die Automobilhersteller einen Schlüsselfaktor auf dem Weg zu noch höherer Effizienz bei konventionellen Antriebssträngen.

Zusätzlich bietet das neue Achtgang-Automatikgetriebe weiter optimierte Spar-Funktionen: Durch Abkoppeln des Getriebes bei gleichzeitiger zeitweiliger Motorabschaltung lässt sich bei Bedarf im sogenannten Segelmodus nun bis zu einer Geschwindigkeit von 160 km/h weiteres Sparpotenzial herauskitzeln.

Am anderen Ende der Temposkala hat ZF die optionale Start-Stopp-Funktion des 8HP, die der hydraulische Impulsspeicher ermöglicht, weiter verbessert: Nachdem das Fahrzeug ausrollt und zum Stehen kommt, schaltet sie den Motor nun ohne merkliche Verzögerung ab – anstatt wie bislang erst nach 1,5 Sekunden.

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