Mit integrierter Hybridoption: Neues 8-Gang-Doppelkupplungsgetriebe von ZF für Sportfahrzeuge

Komplett neu entwickelter Hybrid-Getriebebaukasten

Auf der Grundlage eines komplett neuen 8-Gang-Doppelkupplungsgetriebes (8DT) entwickelte ZF gemeinsam mit Porsche einen modularen Hybrid-Getriebebaukasten, der alle aktuellen und zukünftigen Antriebstrends für Sportfahrzeuge bedient. Das neue Sportgetriebe für Heck- oder Allradantrieb überzeugt durch sehr schnelle Schaltzeiten, enormen Komfort, hohe Effizienz und maximale Flexibilität. Ein wesentliches Entwicklungsziel war die optionale Elektrifizierung: Dank eines neuen Radsatzkonzepts kann ein 100 kW starkes Hybridmodul ohne Längenzuwachs im Vergleich zum aktuellen 7DT-Sportgetriebe integriert werden. Dies gilt auch für den optional integrierten Allradverteiler, der die Vorderachse verbrauchsoptimal via Hang-on-Prinzip antreibt. Zu der um bis zu 28 Prozent reduzierten Verlustleistung des Grundgetriebes tragen die sehr hohe Spreizung von 11,17, der zusätzliche achte Gang sowie ein bedarfsgerechtes Beölungssystem bei. Die weiter optimierte elektronische Getriebesteuerung entwickelte und produziert ZF selbst. Das neue Getriebe läuft im ZF-Werk Brandenburg vom Band. In Serie startete das 8DT im neuen Porsche Panamera.

Optionales Hybridmodul ermöglicht elektrifizierte Dynamik und lokal emissionsfreies Fahren

Sowohl die Drehmomentfestigkeit, die sportliche Performance und der Komfort als auch die Effizienz des neuen 8-Gang-Doppelkupplungsgetriebes stiegen gegenüber dem aktuellen 7DT – bei nahezu unverändertem Bauraumbedarf. Die Entwickler konnten die Verlustleistung um bis zu 28 Prozent senken und die bereits sehr schnellen Schaltzeiten weiter optimieren. „Die ersten sechs Gänge und deren enge Stufung dienen der optimalen Beschleunigung bis zur Höchstgeschwindigkeit, die Gänge 7 und 8 sind dagegen als Overdrive ausgelegt, so dass sie die Drehzahl und damit den Spritverbrauch bereits ohne Elektrifizierung deutlich senken“, erläutert Greiner.

Variantenreich: Modularer Hybrid-Getriebebaukasten

Das neue 8-Gang-Doppelkupplungsgetriebe steht für Front-Längs-Konfiguration in vier unterschiedlichen Varianten (Standard, Allrad, Hybrid, Allrad-Hybrid) in jeweils drei Drehmomentklassen bis maximal 1.000 Nm bereit. Die Drehmomentklasse definiert sich dabei über unterschiedlich ausgelegte Doppelkupplungsmodule, das Grundgetriebe samt Radsatz bleibt stets unverändert. Dies gilt auch für die Getriebehydraulik, das Schaltungssystem, die Parksperre sowie das elektronische Steuergerät samt Software.

Um das 8DT-Grundgetriebe möglichst kurz und kompakt zu gestalten, wurde ein neues Radsatzkonzept mit zwei Vorgelegewellen und einer Summierwelle konstruiert. Aus der weitgehenden Mehrfachnutzung der Festräder, die alle auf den Getriebeeingangswellen angeordnet sind, ergeben sich weniger Radebenen, wodurch das Grundgetriebe deutlich kürzer ausfällt. Erst dadurch konnte das Hybridmodul ohne Längenzuwachs in den begrenzten Bauraum integriert werden. Diese Radsatzarchitektur hat zudem den Vorteil, im Sinne des Baukastenprinzips neben Front-Längs-Anwendungen künftig weitere Antriebsstrang-Konfigurationen bedienen zu können.

Lokal emissionsfrei: Integrierte Hybridoption

Für die optionale Hybridvariante des neuen 8-Gang-Doppelkupplungsgetriebes hat ZF ein sehr kompaktes Hybridmodul maßgeschneidert: es integriert Torsionsdämpfer, Trennkupplung samt Aktuatorik sowie die elektrische Maschine und findet direkt in der Kupplungsglocke Platz. Die Abmessungen des Gesamtgetriebes verändert es nicht, sehr wohl aber dessen Eigenschaften: Mit 100 kW Spitzenleistung, 55 kW Dauerleistung und 400 Nm Drehmoment kann ein Fahrzeug rein elektrisch – also mit abgekoppeltem und abgeschaltetem Verbrennungsmotor – auf bis zu 140 km/h beschleunigt werden. Auch alle weiteren Hybridfunktionen werden dadurch möglich, vom Rekuperieren bis hin zum Boosten.

Mehr Sicherheit und Vortrieb: Integrierter Allradverteiler

Bei der Allradvariante des 8DT leitet ein integrierter Allradverteiler das Drehmoment bedarfsgeregelt an das Vorderachsgetriebe weiter. Die Hang-on Allradkupplung ist als nasslaufende Lamellenkupplung ausgeführt, dessen Lamellenpaket wird im Dauerschlupf betrieben. Je nachdem, welches Drehmoment gerade fahrsituationsabhängig an der Vorderachse gefordert ist, variiert der Kupplungsdruck. Dadurch reagiert das System äußerst spontan auf jede Fahrsituation.

Intelligente Mechanik: Neue elektronische Getriebesteuerung

Die elektronische Getriebesteuerung (EGS) und die Getriebe-software des 8DT wurden von ZF eigenständig entwickelt. Die EGS ist nicht integriert, sondern extern verbaut. Dies verhindert, dass die Elektronik die Höhe der Getriebesumpftemperatur limitiert  – bis zu 150 Grad Celsius sind dadurch möglich.

Die elektronische Steuerung lässt das 8DT nicht nur hochdynamisch, sondern stets auch möglichst effizient und verbrauchsoptimiert im Verbund mit anderen Systemen im Fahrzeug agieren. In einem speziellen Eco-Modus senkt sie in dafür geeigneten Fahrzuständen das Getriebe-Druckniveau und somit den Leistungsbedarf ab, ohne den Komfort und die Performance zu beeinträchtigen. Im Start-Stopp-Modus kann der Verbrennungsmotor bereits ab 10 km/h abgeschaltet werden, während das Fahrzeug ausrollt. Ferner ist Segeln mit abgestelltem Motor auch bei hohen Geschwindigkeiten möglich.

Für mehr Effizienz sorgt im 8DT auch das bedarfsgerecht und wirkungsgradoptimal arbeitende Beölungssystem, indem es jedes Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes separat und situationsabhängig versorgt. Mechanisch besteht es aus zwei Pumpen, die über das Hydraulik-Steuergerät gekoppelt sind. Für die Koordination und Regelung dieser komplexen Abläufe sorgt die in der Getriebesteuerung hinterlegte Software Cool Oil Flow Management (COFM). Diese ermittelt den jeweils aktuellen Volumenstrombedarf aller Getriebekomponenten kontinuierlich und abhängig vom Fahrzustand. Daraufhin stellt sie die benötigten Ölströme ein und berücksichtigt beide Pumpen zur bedarfsgerechten Versorgung. Zudem ermittelt das COFM den Kühlbedarf der Verzahnungen gangspezifisch und stellt den notwendigen Ölstrom immer jenem Teilgetriebe zur Verfügung, das sich gerade im Kraftfluss befindet.