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Getriebetechnik 9-Gang-Automatik

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Getriebetechnik, Schaltung Foto: Hans-Dieter Seufert 30 Bilder

Das ist die Haute Cuisine des Getriebebaus: Mercedes und Range Rover starten im E 350 Bluetec und im Evoque mit neu entwickelten Neungang-Automatikgetrieben. Können die Neungänger in der Praxis wirklich so viel mehr? Plus: drei Vergleiche Handschalter gegen DSG- oder Automatikversion.

07.06.2014 Thiemo Fleck

Zwei Firmen bieten erstmals Automatikgetriebe mit neun Gängen an: Mercedes den E 350 Bluetec und Range Rover den Evoque als SD4. Bei letzterem stammt das Getriebe vom Spezialisten ZF, der etwa auch Audi und BMW mit feinen Achtgangautomaten beliefert. Mercedes baut sein Getriebe in bewährter Tradition selbst und verfügt somit über die derzeit einzige längs eingebaute Pkw-Neungangautomatik für Heck- und Allradantrieb. Das ZF-Getriebe ist vorne quer eingebaut und mit Allrad ebenso wie ohne einsetzbar. Unlängst hat VW angekündigt, ein 10-Gang-DSG aufzulegen.

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Report Getriebetechnik
auto motor und sport 11/2014
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Beide Automaten arbeiten mit hintereinandergeschalteten Planetenradsätzen, die durch intelligentes Öffnen und Schließen radialer Reibkupplungen unterschiedliche Übersetzungsstufen erlauben. Während Mercedes die Planetensätze "in line" hintereinander verbaut, sind sie bei ZF zum Teil ineinander verschachtelt. Dazu ersetzt ZF zwei Reibkupplungen durch nahezu reibungsfrei laufende Klauenschaltelemente. Müssen neun Gänge wirklich sein? Um das herauszufinden, stellen sich drei gleich motorisierte Fahrzeugpaare mit unterschiedlichen Getriebekonzepten dem Vergleich.

Der VW-Konzern setzt seit Jahren auf das Siebengang-DSG, das mit hoher Effizienz und gutem Schaltkomfort überzeugt. Das Eingreifen über optionale Paddel am Lenkrad ist im Grunde nur zum Herunterschalten vor Kurven nötig, denn selbst bei Bergabfahrt schaltet das Getriebe selbsttätig zurück und entlastet so die Bremsen. In der Dynamik wie im Verbrauch kommt der Doppelkuppler recht nahe an den von kundiger Hand bewegten Handschalter heran: Gerade mal eine Zehntelsekunde auf Tempo 100 und einen Zehntelliter Sprit pro 100 km braucht das DSG mehr. Mit kürzerer Anfahrübersetzung, aber nicht signifikant längerer Endübersetzung gibt es gegenüber dem Handschalter keine großen Unterschiede. Längere Rangierfahrten am Berg bringen die Kondition der Trockenkupplung schnell an ihre Grenzen. Dennoch lautet die Empfehlung für den Golf 1.6 TDI: DSG.

Opel setzt dagegen auf eine konventionelle Sechsgangautomatik mit hydraulischem Wandler. Mit kürzerem ersten Gang und längerem sechsten ist sie der Handschaltung in der Spreizung überlegen, doch fehlt die Start-Stopp-Funktion. Die Schaltvorgänge selbst fallen konstant recht komfortabel aus, bei Rangierfahrten am Berg zeigt der Opel keine Schwächen. Allerdings schaltet er bergab nicht wirksam zurück, beschleunigt schwächer als der Handschalter und braucht fast einen halben Liter pro 100 km mehr. Zum Cascada passt das Handschaltgetriebe besser.

BMW-Automatik spart Sprit

Für die meisten Modelle bietet BMW eine längs eingebaute Achtgangautomatik aus dem Hause ZF an. Im "Eco Pro"- und "Comfort"-Modus glänzt sie mit kaum spürbaren Schaltvorgängen bei niedrigen Drehzahlen, im "Sport+"-Modus sind die Schaltvorgänge knackig-sportlich bei bis zu 5.400 Touren. Ungewolltes automatisches Hochschalten gibt es nicht. Klarer Sieger ist die Automatik des BMW in Sachen Schaltspontaneität: Nach nur 760 Millisekunden geht’s voran. Die Handschaltung hat auch und Verbrauch das Nachsehen, ein Verdienst der weiten Spreizung des Automaten. So ist dessen achter Gang übersetzt als der sechste des Handschalters. Das macht leise, besonders bei Autobahnfahrt. Zusammen mit bester Dosierbarkeit und effizientem Rückschalten bei Bergabfahrt verdient die Automatik eine klare Empfehlung, 2.150 Euro Mehrpreis für das feine Achtganggetriebe lohnen sich.

Die quer eingebaute ZF-Automatik im Range Rover bietet nochmals mehr Spreizung. Das bedeutet: Im ersten Gang tourt der Evoque bei 1.000 Touren kraftvoll mit knapp 7 km/h durchs Gelände. Der neunte Gang ist hingegen so lange übersetzt, dass bei Höchstdrehzahl von 4.500 Touren Tempo 330 drin wäre, entsprechende Motorleistung vorausgesetzt. Das tatsächliche Ziel ist jedoch eine deutliche Drehzahlabsenkung bei Autobahnfahrt. So stehen nun im Neunten bei Tempo 130 sparsame und vergleichsweise leise 1.800 Touren auf der Uhr. Ebenso gefällt die perfekte Dosierbarkeit beim Rangieren, bei der Anpassung ans Fahrzeug fehlt allerdings noch der letzte Schliff.

Erkennbar am häufig unnötigen Hin- und Herschalten bei Tempo 100 sowie der leicht differierenden Schaltqualität zwischen den einzelnen Fahrstufen. Auch die Bremswirkung durch automatisches Rückschalten bergab könnte besser sein. Manuelles Rückschalten über beide Paddel am Lenkrad ist jederzeit, standardmäßig aber nur in "S" möglich. Wenn die Funktion zuvor im Menü des Bordcomputers entsprechend konfiguriert wurde, kann auch in "D" am Lenkrad geschaltet werden.

Mercedes übersetzt am längsten

Bei ausreichender Motorleistung würde der letzte Gang des Mercedes gar bis Tempo 373 reichen, doch im Vordergrund der Auslegung steht spürbar der Komfort. Als einziger Kritikpunkt fällt bei den Messungen das etwas zögerliche Ansprechen auf. In der Dosierbarkeit sowie in der Konstanz und Qualität der Schaltvorgänge setzt die 9G-Tronic jedoch Maßstäbe. Insbesondere bei Fahrt mit Tempomat reagiert die Automatik vorbildlich auf Bergab-Etappen und hält durch sanftes Zurückschalten sowie automatischen Bremseingriff das Tempo konstant. Sportliche Dynamik gehört nicht zu den Stärken der Mercedes-Automatik in der E-Klasse.

Doch das ist, wie ZF und BMW mit dem Achtgänger im aktuellen 3er zeigen, nur eine Sache von Abstimmung und Software-Programmierung. In zukünftigen Mercedes-Modellen darf der neue Neungänger sicherlich auch deutlich sportlichere Gene zeigen. Ein maximal übertragbares Drehmoment von gewaltigen 1.000 Newtonmetern lässt hier viel Raum für Spekulationen.

ZF 9HP als Quereinbau für Frontantrieb

Als Anfahrelement der neuen ZF-Neungangautomatik 9HP fungiert ein hydrodynamischer Drehmomentwandler. Ein mehrstufi ges Torsionsdämpfersystem schluckt dabei unerwünschte Drehschwingungen vom Motor, erlaubt ein frühes Schließen der Wandlerkupplung und damit niedertourigsparsames Fahren ohne Defizite im Komfort. Neun Vorwärtsgänge verwirklichte ZF mit vier Einfachradsätzen und sechs Schaltelementen, das übertragbare Drehmoment liegt bei 480 Newtonmetern. Wegen des engen Raumangebots bei Front-Quer-Einbau sind die Planetenradsätze nicht auf der Längsachse hintereinander, sondern intelligent ineinander verschachtelt angeordnet.

Neu ist zudem der Einsatz von zwei hydraulisch betätigten Klauenkupplungen. Die Vorteile liegen in der kompakten Bauweise sowie deren hohem Wirkungsgrad. Im Unterschied zu Lamellenkupplungen oder -bremsen erzeugen sie im geöffneten Zustand kaum Restreibung und tragen somit zur Verbrauchssenkung bei. Allerdings sind Klauenkupplungen nicht unter Last schaltbar, was eine besondere, darauf abgestimmte Schaltstrategie erfordert. Die Gangspreizung (erster zu letztem Gang) des 9HP beträgt im Evoque 9,81. Das bedeutet in der Praxis eine Kriechgeschwindigkeit von knapp 7 km/h bei 1.000 Umdrehungen.

Damit kann der Evoque für kraftvoll-langsame Geländefahrten auf ein klassisches Untersetzungsgetriebe verzichten. Andererseits ist der neunte Gang auf theoretische 327 km/h übersetzt. Die Drehzahl bei Autobahntempo 130 sparsame und leise 1.800 Touren. Eine Start-Stopp-Funktion schafft das ZFGetriebe sogar ohne zusätzliche elektrische Ölpumpe. Da beim Wiederstart lediglich ein Reibschaltelement geschlossen werden muss, ist die Reaktionszeit recht kurz.

Mercedes 9G-Tronic: optimiert für Längseinbau

Wegen der besseren Komforteigenschaften nutzt auch die neue Neungangautomatik von Mercedes einen hydrodynamischen Wandler als Anfahrelement. Zeitgemäß optimiert, erreicht er einen Wirkungsgrad von nun 92 Prozent. Gleich am Getriebeeingang werden zudem Vibrationen des Motors ausgefiltert. Statt eines Zweimassenschwungrads setzt Mercedes dazu auf einen Doppelturbinen-Torsionsdämpfer, der zusätzlich mit einem Fliehkraftpendel ausgestattet ist. Das erlaubt sparsam-niedrige Tourenzahlen ohne Komfortverlust. Das Getriebe selbst besteht aus vier hintereinanderliegenden einfachen Planetenradsätzen und sechs als Lamellenkupplungen oder -bremsen ausgeführten Schaltelementen.

Ein Planetenradsatz besteht aus Hohlrad, innerem Sonnenrad und vier dazwischenliegenden Planetenrädern, die das Getriebe letztlich für ein Drehmoment von bis zu 1.000 Newtonmetern fit machen. Die weite Spreizung von 9,15 erlaubt etwa eine Kriechgeschwindigkeit von 9,5 km/h bei 1.000/min und vollem Kraftschluss im ersten Gang sowie eine theoretische Höchstgeschwindigkeit von Tempo 373 bei 4.200 Touren im neunten Gang. Das reduziert Geräusche und senkt den Kraftstoffverbrauch.

Fazit

Sind mehr Gänge wirklich besser? Nicht in jedem Fall. Entscheidend ist die Spreizung. Natürlich helfen viele Schaltstufen, bei jedem Tempo sparsam mit niedrigen Drehzahlen zu fahren, doch bei der Performance ist die ZF-Achtgangautomatik in der BMW-Abstimmung derzeit schwer zu übertreffen. Perfekte Harmonie zwischen Motor und Getriebe, besten Schaltkomfort, höchste Effizienz und Sportlichkeit gibt es nur, wenn Hard- und Software optimal abgestimmt sind.

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