Handschaltgetriebe und Hybridantrieb miteinander vereint

Hybrid mit Automatikgetriebe haben viele Hersteller im Angebot. Die elektronische Kupplung E-Clutch soll nun dem günstigeren, wartungsarmen und langlebigen Handschaltgetriebe den Weg in die Hybridisierung ebnen.

Automatikgetriebe sind seit Jahren auf dem Vormarsch sowohl in Personenwagen als auch in Nutzfahrzeugen. In Premiummodellen wie z. B. Audi A 8, Mercedes-Benz S-Klasse, Jaguar XJ oder Porsche Panamera zählt das manuelle Schaltgetriebe längst zu einer ausgestorbenen Art. Auf dem Weltmarkt sieht die Situation dagegen völlig anders aus: Dort wird noch in jedem zweiten Neuwagen nach alter Väter Sitte von Hand geschaltet. In rund 40 Mio. Fahrzeugen pro Jahr werden somit noch immer Handschaltgetriebe verbaut, weil sie deutlich billiger, wartungsärmer und langlebiger als Automatikgetriebe sind.

Mit einer elektronischen Kupplung – im Fachkreisen als E-Clutch bekannt – will Zulieferer Schaeffler jetzt das Beste aus zwei Welten miteinander verbinden und die mechanisch oder hydraulisch betätigte Kupplung in drei unterschiedlichen Ausbaustufen automatisieren.

Damit ließen sich kraftstoff- und emissionssenkende Fahrstrategien künftig auch in Fahrzeugen mit Handschaltgetrieben realisieren, vom sogenannten „Segeln“ (Motor wird beim Ausrollen vom Getriebe getrennt) bis hin zum elektrisch unterstützten Fahren. „Unsere E-Clutch ebnet dem Handschaltgetriebe den Weg in die Hybridisierung und damit in neue Märkte und Segmente“, erläutert Matthias Zink, Leiter des Schaeffler-Unternehmensbereichs Getriebesysteme, den Kurs auch in günstigere Fahrzeugklassen.

In der Basisversion der E-Clutch mit Namen MT plus wird das Grundprinzip der hydraulischen Kupplungsbetätigung beibehalten, aber ein zusätzlicher Aktuator in die Druckleitung eingebaut. Er ermöglich das Segeln: Geht der Fahrer vom Gas, übernimmt MT plus das Auskuppeln, Motor und Getriebe werden getrennt. Auf diese Weise lässt sich laut Schaeffler im künftigen Verbrauchsmesszyklus WLTP (Worldwide harmonized Light Vehicle Test Procedure) ab 2017 der Verbrauch um mindestens 3 % verringern, wenn der Motor beim Segeln abgestellt wird. Bei Versuchsfahrten im realen Stadtverkehr mit einem Opel Corsa (1,2 l/ 51 kW) seien sogar bis zu 8 % Einsparung erreicht worden.

Bei der nächsten Ausbaustufe „Clutch-by-wire“ wird die mechanische oder hydraulische Funktion des Kupplungspedals im Ausrücksystem vollständig ersetzt. Die nun fehlende Gegenkraft wird von einem neu entwickelten Pedalkraftsteller erzeugt. Er enthält einen Sensor, der die Pedalstellung an den Kupplungsaktor meldet, sodass der Fahrer die Automatisierung der Kupplungsbetätigung gar nicht unmittelbar wahrnimmt. Das Öffnen und Schließen der Kupplung übernimmt ein intelligenter Aktor, der die gesamte Elektronik, den Elektromotor und einen Spindeltrieb enthält. Die anwendungsspezifische Anbindung an die Kupplungsbetätigung erfolgt durch ein mechanisches oder hydraulisches Modul. Der modulare Aufbau senkt Entwicklungs- und Systemkosten, sodass der Kostenvorteil manueller Schaltgetriebe erhalten bleibt.

Die Endstufe von Schaefflers E-Clutch stellt das elektronische Kupplungsmanagement EKM dar, das völlig auf das Kupplungspedal verzichtet. Das Signal zum Auskuppeln gibt ein Sensor, sobald der Fahrer den Schalthebel berührt. Altgediente Autofahrer werden sich dabei an den „Saxomat“ von Fichtel & Sachs im Volkswagen Käfer der 60er-Jahre erinnert fühlen: Er bestand aus einer automatischen Kupplung, hydraulischem Wandler und Dreigang-Schaltgetriebe.

Das Einkuppeln erfolgt automatisch, wenn ein Gang eingelegt wird. Der höhere Automatisierungsgrad von EKM macht zudem die Integration eines Elektromotors in den Antriebsstrang möglich. Der kann in einem 48-V-Bordnetz kurzzeitig den Fahrzeugantrieb übernehmen, beispielsweise beim Einparken oder in Stop-and-go-Phasen.

„Mit EKM wird der technisch elegante und wirtschaftliche Einstieg in die Mildhybridisierung möglich, wie er so mit einem Automatikgetriebe nicht darstellbar wäre“, sagt Roland Welter, Leiter der Produktlinie Gesamtsystem Kupplungen bei Schaeffler. Nach seinen Worten kann die E-Clutch völlig neue Perspektiven für das manuelle Schaltgetriebe eröffnen.

Alle drei Versionen befinden sich gegenwärtig bei mehreren Fahrzeugherstellern in der Erprobungsphase. Eine Einführung in die Serie hält Welter bis Ende nächsten Jahres für denkbar.

Autor des Artikels:

Hans W. Mayer