Der gute alte Verbrennungsmotor hat im Gegensatz zur Dampfmaschine und zum Elektromotor ein prinzipielles Problem: Er vermag seine nutzbare Kraft nur in einem eng begrenzten Drehzahlbereich abzugeben. Deshalb braucht er ein Getriebe, damit die Drehzahl des Motors an die Fahrgeschwindigkeit des Autos angepasst werden kann.
Schaltgetriebe mit fünf Gänge als Standard
Hierzulande wird meistens ein Schaltgetriebe gewählt, als Standard mit fünf Gängen, manchmal auch sechs, und bei Porsche gibt es eine Siebengang-Schaltbox. ZF bietet sogar eine Automatik mit neun Gängen an, die 9HP.
Das theoretische Optimum sind unendlich viele Gänge, weil der Motor dann stets im optimalen Bereich mit der effizientesten Übersetzung läuft. Zudem kann die Spreizung – also die Übersetzung zwischen langsamstem und schnellstem Gang – so gewählt werden, dass der Motor bei höheren Geschwindigkeiten niedrig dreht. Beim Subaru Outback Diesel liegt die CVT-Übersetzung beispielsweise bei 6,4, beim Audi A4 Multitronic bei 6,7. Die Spreizung eines Fünfgang-Schaltgetriebe liegt unter fünf, die der ZF-9HP aber bei enormen 9,8.
Kommen wir zum stufenlosen Automatikgetriebe CVT (Continuously Variable Transmission), das vor allem in Japan sehr beliebt ist. Der Trick mit der variablen und stufenlosen Übersetzung ist denkbar einfach: Eine Kette oder ein stählernes Schubgliederband überträgt die vom Motor kommende Kraft auf zwei Reibscheibenpaare (Variatoren). Indem die kegelförmigen Scheiben axial verstellt werden, ändert sich die Übersetzung stufenlos.
Prinzip der Kettenschaltung des Fahrrads
Das Prinzip ist von der Kettenschaltung des Fahrrads bekannt, wo die Übersetzungen ebenfalls dadurch geändert werden, dass die Kette auf unterschiedlich große Zahnräder vorn und hinten gewechselt wird.
Die Scheiben des Primär-Variators werden hydraulisch so stark zusammengepresst, dass zwischen ihnen und der Kette kein Schlupf entsteht. Die Kette hat dabei deutliche Vorteile gegenüber dem Schubgliederband, läuft reibungsärmer und kann größere Kräfte übertragen. Luk gibt einen Wirkungsgrad von bis zu 98 Prozent an – das ist Schaltgetriebe-Niveau.
Was theoretisch einfach funktioniert, muss praktisch aber noch lange nicht gut sein. Besonders die einfachen CVT-Getriebe in Kleinwagen haben den unangenehmen Effekt, dass die Drehzahl beim Gasgeben der eigentlichen Geschwindigkeit vorauseilt. Der Motor heult auf, gerade so, als würde die Kupplung ständig schleifen. Dieser Gummiband-Effekt war dem Image des CVT nicht eben zuträglich. Deshalb haben viele Fahrzeughersteller wie Ford, Opel, Renault oder Mercedes auf Doppelkupplungsgetriebe oder automatisierte Schaltgetriebe umgestellt.
Audi und Subaru zeigen, wie es geht
Dass es auch ganz anders geht, beweisen Audi mit der Multitronic und Subaru mit der Lineartronic. Statt des Schubgliederbands wird hier eine sehr aufwendige Laschenkette von Luk verwendet. Dank elektronischer Steuerung und dem möglichen Simulieren von Gangstufen arbeiten diese Getriebe ohne hörbaren Gummiband-Effekt und schalten auch im Schiebebetrieb nicht nervös hin und her, wie es manche Doppelkupplungsgetriebe tun.
Wer möchte, kann sogar manuell schalten, was blitzschnell und ohne Zugkraftunterbrechung funktioniert. Die elektronische Steuerung ist zudem flexibel und adaptiv, wartet mit Programmen wie Bergauf- und Bergabfahrkontrolle, automatischer Stufenschaltung oder Ganghalten auf. Damit kann ein CVT endlich überzeugen.
DAF – Pionier des CVT
Der Holländer Hub van Doorne dachte sich die Variomatic aus, die er ab 1958 in seinen ersten DAF-Pkw einbaute. Der DAF 600 holte aus seinem 0,6-Liter-Boxermotor 22 PS. Sein stufenloses CVT-Getriebe, die Variomatic, funktionierte mit Keilriemen. Damit konnte er rückwärts genauso schnell fahren wie vorwärts – zumindest theoretisch. Nach über 800.000 produzierten Kleinwagen, allesamt mit CVT, übernahm Volvo 1975 die Firma. Vor allem in den Niederlanden sieht man auch heute noch den einen oder anderen DAF.
Wir übersetzen stufenlos
CVT-Getriebe sind hierzulande wenig verbreitet. In Japan ist jeder dritte Neuwagen mit so einem stufenlosen Getriebe ausgestattet, das vor allem im dichten Stop-and-go-Verkehr der großen Metropolen seine Komfortvorteile ausspielen kann. Weltweit liegt der Anteil von CVT unter allen Getrieben bei neun Prozent.
Die einfachen Versionen mit Schubgliederband sind wegen ihres Gummiband-Effekts europaweit auf dem Rückzug, aber es gibt sie noch. Mitsubishi offeriert beispielsweise den neuen Space Star mit einer optionalen CVT-Automatik für den 1,2-Liter-Dreizylindermotor. Ähnliche Getriebe mit Schubgliederband haben die meisten Japaner im Portfolio, Nissan und Toyota beispielsweise für fast alle ihre Modelle.
Subaru und Audi wählen einen anderen Weg, setzen in ihren Lineartronic beziehungsweise Multitronic genannten CVT auf die starke Laschenkette von Luk, die bis zu 400 Nm übertragen kann, und bieten damit echte Alternativen zu Vollautomaten oder Doppelkupplungsgetrieben an. Elektronisch geregelt legen diese CVT feine Manieren an den Tag, nerven nicht mit dem Gummiband-Effekt und helfen mit ihrer langen Übersetzung beim Spritsparen.
