Technik: Schaefflers e-Clutch- Konzept.

Technik: Schaefflers e-Clutch- Konzept.

Das Ringen um mehr Effizienz bei der Fortbewegung ist sicher die größte Aufgabe der Automobilindustrie – Design, Connectivity und Image spielen aus Kundensicht natürlich eine mindestens ebenso große Rolle, doch gerade der politische Druck, aber auch der öffentliche Ruf nach Veränderungen, stellt die Branche vor ein nicht leicht zu lösendes Problem.

Denn die Möglichkeiten sind vielfältig, allerdings auch das Risiko groß: neue Entwicklungen sind teuer und mitunter Irrläufer, die sich im Nachhinein als nicht unbedingt zielführend herausstellen. An dieser Stelle schlägt die Stunde der Zulieferer. Als kleinere und damit agilere Unternehmen, spezialisieren gerade sie sich auf intelligente Lösungen, die altbekannten Baugruppen zu beachtlichen Effizienzsprüngen verhelfen können. Das ist vor allem mittelfristig eine große Chance, solange Elektrotraktion, Brennstoffzelle und andere Zukunftstechnologien noch mit technischen, vor allem aber Infrastruktur- wie Akzeptanzproblemen zu kämpfen haben.

Eine dieser Entwicklungen konnten wir nun erfahren: Schaefflers e-Clutch-Konzept.

Die Entwickler aus Herzogenaurach sehen vor allem in der Automatisierung der Kupplung bei herkömmlichen Handschaltgetrieben großes Kraftstoffeinsparpotenzial. Gerade mit Hinblick darauf, dass heute noch gut 50% aller jährlich produzierten Kraftfahrzeuge mit manuellen Getrieben ausgeliefert werden – das sind immerhin 40 Millionen PKW – ist dieser Ansatz interessant. Denn bisher lassen sich bei Schaltgetrieben kraftstoffsparende Funktionen wie etwa das Segeln, oder auch eine Hybridisierung mit einer intelligenten Kraftflussverteilung zwischen Elektromaschine, Getriebe und Verbrennungsmotor nur unzureichend bis gar nicht integrieren.

Besonders die Segelfunktion schätzt man bei Schaeffler als sehr wichtig ein, kurzfristig kann sie im neuen WLTP-Fahrzyklus drei Prozent Kraftstoff sparen, im innerstädtischen Stop-and-Go rechnen die Entwickler sogar mit einer realistischen Ersparnis von über acht Prozent. Möglich ist die Segelfunktion bereits in der kleinsten Ausbaustufe, der drei angebotenen e-Clutch-Varianten. Sie nennen es MT plus und dahinter verbirgt sich ein relativ einfacher Mechanismus: zum bekannten Geberzylinder, der den vom Kupplungspedal aufgebauten Hydraulikdruck an den Nehmerzylinder an der Kupplung weitergibt, verbaut Schaeffler einen zweiten, parallelen Geberzylinder, der von einem Elektromotor mit Druck versorgt werden kann.

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Dieses System ermöglicht es, dass das Fahrzeug selbsttätig auskuppeln kann. Der Fahrer braucht weder das Pedal zu treten, noch den Gang herauszunehmen. Es reicht den Fuß vom Gaspedal zu nehmen und schon kuppelt das MT plus-System aus und der Motor dreht entweder im Leerlauf weiter, oder wird ganz abgestellt. Beim Wiedergasgeben schaltet der Motor sofort wieder zu und die Kupplung wird wieder kraftschlüssig eingekuppelt.

Die zweite, etwas komplexere Variante, verzichtet völlig auf eine Hydraulikverbindung von Pedal zu Kupplung: clutch-by-wire. Am Kupplungspedal sitzt ein sogenannter Kraftaktuator, der im ersten Schritt nur misst, wie stark der Fahrer das Pedal tritt und gibt diese Information an ein Steuergerät weiter. Dieses speist dann wieder einen Elektromotor in einem in Nähe der Kupplung montierten Geberzylinder, der den für das kuppeln nötigen Hydraulikdruck aufbaut. Hauptvorteil für den gesteigerten Bauteilaufwand ist die höhere Dynamik des Systems. Anders als beim MT plus, bei dem das automatische Auskuppeln nur beim Segeln erfolgt, kuppelt das clutch-by-wire-System in jeder Situation ohne direkte Verbindung zum Fahrer. Folglich sind die Bauteile deutlich größer und stärker dimensioniert, was sie dazu befähigt auch bei schlagartigen Bremsungen und schnellem Beschleunigen zügiger zu agieren, als es der Fahrer bei einem herkömmlichen Kupplungssystem schaffen würde. Außerdem ermöglicht der Kraftaktuator am Kupplungspedal eine Variation der Pedalgegenkraft. So kann diese etwa im Stau deutlich reduziert werden, oder aber in einem Sport-Modus künstlich überhöht werden.

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Bei beiden Systemen hat allerdings der Fahrerwunsch Vorrang: wann immer er den Fuß auf das Kupplungspedal stellt, wird der Mechanismus aktiv. Erst in der letzten und technisch aufwändigsten Variante entfällt diese Möglichkeit, denn das EKM genannten System verzichtet komplett auf das drittel Pedal. Das Getriebe ist weiterhin ein herkömmliches Handschaltgetriebe, allerdings kommen die Informationen zum Gangwechsel alleine vom Schalthebel. Sobald der Fahrer den Hebel betätigt wird ausgekuppelt und beim vollständigen Einlegen eines anderen Ganges wird wieder eingekuppelt.

Hier sind nun viele weitere Spielarten, als bloßes Segeln und schnellere Kupplungsbetätigung vorstellbar. Etwa eine Hybridisierung durch die Integration von einem oder mehreren Elektromotoren. Da der Fahrer keinen direkten Einfluss mehr auf den Kraftschluss hat, können die Steuergeräte das Zusammenspiel von Elektro- und Verbrennungsmotor optimal steuern. Auch eine Überhitzung der Kupplung durch zu langes Schleifenlassen wird mit dem EKM-System unterbunden.

Dass diese Techniken allesamt nicht neu sind zeigt vor allem, dass sogar Ferraro 1989 im Mondial T gegen Aufpreis ein dem EKM entsprechendes System mit elektromechanischer Kupplungsbetätigung in Abhängigkeit des Schalthebels verbaute. Heute sind die Vorzeichen allerdings andere: es geht weniger um Fahrspaß, als um Einsparung. Sowohl was Kraftstoff, als auch Gesamtkosten angeht. Denn nicht jeder Kunde ist bereit den hohen Aufpreis für Hybrid-Modelle zu zahlen. Wenn nun durch geschickte Kupplungssteuerungen eine Integration von Elektro- und Verbrennungsmotor mit einem herkömmlichen – und damit günstigen – Handschaltgetriebe ermöglicht wird, dürfte das der Verbreitung von Hybriden auch in die kleinen Fahrzeugklassen hinein sehr dienlich sein.

Da nicht nur Schaeffler an solchen Lösungen forscht, sondern mit Bosch, Valeo und Co auch die anderen Großen der Branche, dürften wir uns bald auf mehr Komfort beim Schalten freuen, ohne darauf komplett auf die Handarbeit verzichten zu müssen.