"Ich habe keine Angst, dass das Getriebe mit dem E-Auto verschwindet"

Bei der Konzeption erster Elektroautos kam die Furcht auf, dass mit dem Einzug des idealen Antriebs, des aus dem Stillstand heraus drehmomentstarken Elektromotors, auch das Getriebe verschwindet. Doch nun sind sogar drei Gänge wahrscheinlich. Die ATZ ging dieser und anderen Fragen in einem Interview mit dem Direktor des Instituts für Fahrzeugtechnik, Professor Ferit Küçükay, von der TU Braunschweig nach.

Die Getriebebranche steht durch das Elektroauto vor einem großen Wandel. Wie viele Gänge kann ich als Getriebelieferant noch anbieten?
Sollte das Elektrofahrzeug wirklich eines Tages flächendeckend kommen, habe ich dennoch keine Angst, dass das Getriebe verschwinden wird. Das liegt an folgender Tatsache: Wenn man mit einem vollbeladenen Kleinfahrzeug eine steile Hofeinfahrt befährt, benötigt man circa 1500 Newtonmeter Drehmoment an der Antriebsachse und für die Höchstgeschwindigkeit auf der Autobahn etwa 1500/min Drehzahl am Antriebsrad. So eine E-Maschine hätte wahrscheinlich die gleiche Masse wie das Fahrzeug selbst. Ein Getriebe mit einer Übersetzung von 10 in Kombination mit einer E-Maschine mit 150 Newtonmetern und einer Maximaldrehzahl von 15.000/min kann hier Abhilfe schaffen.

Schafft man das mit einem Gang, oder sind zwei Gänge erforderlich?
Ich sehe durchaus Möglichkeiten, zwei oder sogar drei Gänge bei E-Fahrzeugen anzubieten. Mehrganggetriebe sind sowohl Überland als auch in der Stadt in Verbindung mit E-Antrieben überaus sinnvoll. Nach unseren Abschätzungen kann mit einem Zweiganggetriebe im NEFZ eine Effizienzsteigerung von zehn Prozent erreicht werden - das ist eine Menge! Denn der Elektromotor liefert ja nicht in allen Last- und Drehzahlpunkten die besten Wirkungsgrade.

Der Zulieferer ZF hat auf der IAA 2011 den Radnabenantrieb Electric Twist Beam (Elektromotor-Getriebe-Einheit pro Rad) als neue Spielart vorgestellt. Was sind die Vorteile?
Ich halte das für eine gute Lösung, hat hier doch eine funktionale Verdichtung stattgefunden. Dies bringt einige Vorteile mit sich, zum Beispiel die ungefederten Massen zu verringern, indem man den Motor nicht ins Rad einbaut, sondern an die Verbundlenkerachse anbindet. Ferner schafft man dadurch noch mehr Platz für Batterien. Deshalb sehe ich durchaus Chancen für diesen Antrieb im Sektor der Mikro- und Kleinfahrzeuge für die Stadt.

Wo sind noch Potenziale zur Wirkungsgradverbesserung beim Automatikgetriebe zu heben, Stichwort Geradverzahnung?
Denken Sie bitte nicht nur an die kämmenden Zahnräder, schließlich enthält das Getriebe noch mehr verlustbehaftete Bauteile, die im Zusammenspiel - bezogen auf den NEFZ - einen Wirkungsgrad von 80 bis 95 Prozent ergeben! Hier gibt es also eine Menge Verbesserungspotenzial. Es gilt beispielsweise mit niedrigen Zahn-Oberflächenrauigkeiten, mit Klauen- statt Lamellenkupplungen, einer bedarfsorientierten Ölpumpe sowie mit Fest-Los-Lagerungen den Getriebewirkungsgrad weiter zu verbessern. Das Getriebe trägt aber auch dadurch zur Effizienzsteigerung des Gesamtantriebs bei, indem es die Antriebsmaschine immer im wirkungsgradoptimalen Betriebsbereich arbeiten lässt. Hierzu brauche ich eine hohe Übersetzungsspreizung des Getriebes, die wiederum mehrere Gänge erfordert, damit die Fahrbarkeit nicht beeinträchtigt wird. Nach unseren Berechnungen machen Spreizungen von 9 bis 10 und gleich viele Gänge durchaus Sinn.

Sind denn neun oder zehn Gänge noch komfortabel?
Ja, wenn die Schaltungen für den Kunden unauffällig stattfinden. Und das gelingt umso besser, je kleiner die Stufensprünge sind.

Wie sieht es mit der Effizienz eines solchen Getriebes aus?
Nicht zwangsläufig schlechter, wenn man die Entwicklung der Stufenautomaten betrachtet. Die Kunst besteht darin, dass man mit möglichst wenigen Schaltelementen und reibungsoptimierten Bauteilen den inneren Wirkungsgrad des Getriebes in einem guten Bereich hält. Die heutigen Acht- und Neunganggetriebe haben nur fünf oder sechs Schaltelemente und damit die gleiche Anzahl wie manche Fünfgang-Automatikgetriebe. Mit mehr Gängen, die automatisch geschaltet werden, gelingt es übrigens besser, die Antriebsmaschine bei allen Fahrsituationen effizient zu betreiben. Deshalb ist der Zyklusverbrauch eines Automatik-Fahrzeugs häufig besser als der eines Fahrzeugs mit Handschalter. Die genannten Komfort- und Verbrauchsvorteile haben dazu geführt, dass ihr Anteil auf 50 Prozent des gesamten Produktionsvolumens gestiegen ist - trotz Mehrkosten.

Daimler hat gerade sein erstes Doppelkupplungsgetriebe vorgestellt, welches das CVT mit dem Namen Autotronic in der B-Klasse ablöst. Ist das CVT damit aus dem Rennen?
DKG sind eine überaus interessante Alternative, nicht nur zum CVT, sondern auch zum AT. Das CVT ist aber keineswegs raus. Vielleicht in Deutschland, aber nicht in Japan. Jedes siebte, produzierte Automatik- Fahrzeug wird mit einem CVT bestückt, mit steigender Tendenz. Das liegt daran, dass sich das CVT im asiatisch-pazifischen Raum einer großen und wachsenden Beliebtheit erfreut, aber nicht in Europa. Jatco investiert in die CVT-Technik - seit Jahren. So können bezüglich Bauraum, Kosten und Wirkungsgrad, beispielsweise durch einen kleineren Variator in Kombination mit einem Zweiganggetriebe, erhebliche Verbesserungen erzielt werden.

Benötigt man die neuen Wandler-Automatikgetriebe von ZF und Mazda überhaupt im kleineren Front/Quer-Sektor, wo das DKG dominiert?
Weltweit betrachtet dominieren im Front/Quer-Sektor die Stufenautomaten. Das muss natürlich nicht so bleiben. DKG sind in allen Belangen konkurrenzfähig, was das DSG von Volkswagen bewiesen hat. Konkurrenz belebt das Geschäft. Die Wandler-Automaten hätten sicherlich nicht den heutigen guten Stand erreicht, wenn sie nicht unter einem massiven Druck der DKG gestanden hätten. Umgekehrt machen DKG Fortschritte. So stellt der Wirkungsgrad trockener DKG derzeit den Benchmark für diese Klasse dar.

Was ist Ihr Lieblingsgetriebe und Auto?
Hinsichtlich des Getriebes kann ich die Frage nicht pauschal beantworten. Ich genieße in einem Langstreckenfahrzeug die Vorteile eines Wandler-Automatikgetriebes, während ich in einem sportlichen Roadster Herr des Geschehens sein will, indem ich manuell schalte. Mein Lieblingsauto ist ein VW Käfer meines Jahrgangs 1953, mit dem ich oft zur Arbeit fahre. Mich fasziniert die Einfachheit des Fahrzeugs, mit dem man auch heute von A nach B kommt.

Herr Professor Küçükay, ich bedanke mich herzlich für das interessante Gespräch.

(Fotos: Frank Bierstedt)

Autor(en): Michael Reichenbach

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