Systematisch zur besten Getriebevariante

Ein Vorentwicklungsprozess von IAV findet die systemoptimale Lösung für jeden Anwendungsfall

Noch dominieren bei europäischen Lkws automatisierte Schaltgetriebe (AMTs) den Markt im Schwerlastverkehr. In vielen Fällen ließe sich aber durch eine andere Lösung der Kraftstoffverbrauch verringern. IAV hat einen Vorentwicklungsprozess entwickelt, der zu Beginn alle möglichen Varianten berücksichtigt und am Ende die systemoptimale Lösung liefert.

Die Auswahl an Getrieben ist groß – von Handschaltgetrieben über AMTs bis hin zu Planetenund Doppelkupplungsgetrieben. In europäischen Lkws dominieren aber noch immer die AMTs, weil sie im Hinblick auf Fertigungskosten und Effizienz eine besonders g ü n s t i g e Lösung sind. „Das könnte sich in Zukunft aber ändern“, prophezeit Rico Resch, Projektleiter Getriebe/ Hybridsysteme, Synthese/Konzepte bei IAV. „So setzen immer mehr OEMs beispielsweise Downspeeding ein, um den Kraftstoffverbrauch zu senken. Wegen der geringeren Drehzahlen im Antriebsstrang braucht man dann aber ein höheres Drehmoment auf der Getriebeeingangsseite, um am Rad die gleiche Leistung zu erzielen. Darum sind derzeit lastschaltbare Getriebe wie Doppelkupplungsgetriebe ein viel diskutiertes Thema.“

Optimale Lösung für jeden Einzelfall

Das Beispiel zeigt: Es gibt nicht ein einziges ideales Getriebe für Nutzfahrzeuge – es kommt vielmehr darauf an, für jeden Einzelfall die optimale Lösung zu finden. Genau das ist das Ziel des systematischen Vorentwicklungsprozesses, mit dem IAV an diese Aufgabe herangeht. Dabei untersuchen die Experten für jede Getriebeart zwei bis drei unterschiedliche Varianten und filtern diejenige Lösung heraus, die – etwa mit Blick auf den Wirkungsgrad – die größten Vorteile verspricht.

Im ersten Schritt kommt die IAV-Antriebsstrangsynthese (siehe Seite 56) zum Einsatz, die für den grundlegenden Aufbau des Antriebsstrangs mögliche Konfigurationen liefert – zum Beispiel Vorschläge für den Motor und das Getriebe sowie dessen Übersetzungsreihe. Sie ist eine wichtige Eingangsgröße für die IAV-Getriebesynthese, die im nächsten Schritt aus Millionen von Varianten den besten Kompromiss liefert. Es folgen eine 2-D-Konstruktion mehrerer Optionen und die Berechnung ihrer Verlustkennfelder. Diese wiederum nutzen die Entwickler, um mit dem IAV-Tool Velodyn for Com Apps eine Simulation der Längsdynamik durchzuführen und damit den späteren Verbrauch zu berechnen. „Er ist eines der wichtigsten Entscheidungskriterien für die Serienentwicklung“, so Resch. „Daneben spielen aber auch die Kosten eine zentrale Rolle, weshalb wir bei der Auswahl des besten Konzeptes immer auch unsere Spezialisten für das Cost-Assessment zurate ziehen.“

Baukastensystem für verschiedene Szenarien

Um die Leistungsfähigkeit des systematischen Vorentwicklungsprozesses zu demonstrieren, haben Resch und seine Kollegen ein Getriebe für einen schweren Lkw im Off-Road-Einsatz entwickelt. „Hier sind eine hohe Antriebsleistung und eine ständig verfügbare Antriebskraft gefragt, möglichst ohne Unterbrechungen“, erklärt Resch. „Das spricht für ein Doppelkupplungsgetriebe oder ein Planetenautomatikgetriebe, allerdings gibt es auf dem Markt auch AMTs mit speziellen Schaltprogrammen.“ Bei der Untersuchung erwies sich ein Neungang-Planetenautomat mit zwei Rückwärtsgängen wegen seiner hohen Drehmomentdichte und der flexiblen Lastschaltbarkeit als eine vielversprechende Option.

Der IAV-Vorentwicklungsprozess ermöglicht aber nicht nur die Entwicklung eines einzigen Getriebes – vielmehr lässt sich ein ganzes Baukastensystem ableiten, das für Derivate wie etwa Busse eine kostengünstigere Lösung liefern kann. Im konkreten Beispiel kann aus dem Neungang-Planetenautomatikgetriebe mit zwei Rückwärtsgängen ein Automat mit sechs Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang abgeleitet werden, der eine große Zahl von Carry-Over-Parts enthält und dadurch Kosten spart.