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Im Team zum Automatikgetriebe von morgen

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Aktuell geht das neue 8-Gang-Automatikgetriebe für Pkw in Serie. Neben modernster Technik für den Hybrid- und Verbrenner-Einsatz ist dieses ZF-Projekt ein Beispiel für gelungene Entwicklungs- und Produktionslogistik. Ein Blick hinter die Kulissen.
Andreas Neemann,
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Andreas Neemann hat seinen ersten ZF-Magazintext im Jahr 2001 zum 6HP-Automatgetriebe geschrieben. Seither begleitet der Automotive-Autor mit Faible für komplexe Themen den Konzern in vielen Publikationen für interne wie externe Leser.
Es gleicht dem Zieleinlauf bei einem Marathon. Nach Jahren der intensiven Vorbereitung startet ZF nun die Serienproduktion seines neuen 8-Gang-Automatikgetriebes für Pkw. Inzwischen in der vierten Generation angekommen, ist dieses Getriebe ein Meilenstein für die Next Generation Mobility. Auch wenn es im Hauptwerk für Pkw-Getriebe in Saarbrücken montiert wird, sehr viele seiner Komponenten kommen aus anderen ZF-Standorten, die sich darauf spezialisiert haben.

Elektronik aus Auerbach, Bayreuth und Klášterec

Elektronik aus Auerbach, Bayreuth und Klášterec

Wie am Getriebe selbst hat ZF auch an der Komponente iTCU (integrated Transmission Control Unit), also an der integrierten Getriebesteuerung gegenüber der Vorgängerversion einiges verbessert. Verbaut ist ein neuer und leistungsfähigerer Chip. Dank Funktionsintegration in die Mechatronik machten die Ingenieure einige Bauteile überflüssig. Im Vergleich zum Vorgänger wiegt die Einheit nun 24 Prozent weniger bei deutlich mehr Leistung. Die Steuerungssoftware ist am ZF-Entwicklungszentrum in Friedrichshafen entstanden, im Verbund mit den Softwarezentren von ZF im indischen Hyderabad und im tschechischen Pilsen. Damit die Software zuverlässig funktioniert, benötigt sie Sensorinformationen. Viele der Sensoren sind in der iTCU selbst verbaut. Sie kommen aus dem bayerischen ZF-Standort Bayreuth. Dort werden sie vormontiert und inklusive Kabelbaum ins 40 Kilometer entfernte Werk Auerbach geliefert. Bereits im Jahr 2019 hat das Werk Auerbach neue Anlagen bestellt, um die Serienfertigung des Getriebes vorzubereiten. Heute stehen hier neun Montage- und Prüflinien für die iTCU des neuen 8-Gang-Automaten. Auf steigende Abrufzahlen ist ZF also vorbereitet.
Eine ebenfalls elementare Komponente ist die Leistungselektronik, die in den Hybridvarianten des 8-Gang-Automatikgetriebes den Hochvolt-Stromfluss für den Antrieb koordiniert. Sie fällt in der jüngsten Getriebegeneration deutlich kompakter aus und ist nun erstmals ins Getriebegehäuse integriert. Hergestellt wird sich bei ZF am tschechischen Standort Klášterec.

Montage-Linie für das neue 8-Gang-Automatikgetriebe in Saarbrücken

(An-)Fahrtechnik aus Schweinfurt und Pančevo

(An-)Fahrtechnik aus Schweinfurt und Pančevo

Traditionell kommen bei ZF die Anfahrelemente für Automatikgetriebe aus Schweinfurt. Technisch wurde diese Komponente in den vergangenen zehn Jahren komplexer. Schließlich werden neben Torsionsdämpfer und Drehmomentwandler elektrische Maschinen immer stärker zum wesentlichen Anfahrelement. Viele der 8-Gang-Automatikgetriebe der kommenden Jahre werden in Mildhybrid- und in Plug-in-Hybrid-Fahrzeugen (PHEVs) einen Teil ihrer Arbeit rein elektrisch und lokal emissionsfrei verrichten. Die PHEV-Varianten neuen Getriebegeneration erhalten daher deutlich kräftigere E-Maschinen als bisher: Ihre Leistung von 160 kW bei einem Drehmoment von 450 Nm reicht aus, um auch Oberklasse-Limousinen kraftvoll über längere Strecken rein elektrisch zu bewegen.
Teilansicht des Getriebegehäuses

Erstaunlich: Trotz Leistungssteigerung kommt die E-Maschine mit dem gleichen Bauraum aus wie der Vorgänger. Außer im Werk Schweinfurt produziert ZF die elektrischen Maschinen auch im serbischen Pančevo. Beide Werke verfügen über nahezu identische Produktionslinien. So lässt sich auf kurzfristig steigende Abrufzahlen flexibel reagieren.

Cleverer Torsionsdämpfer

Cleverer Torsionsdämpfer

Ebenfalls lange vor dem Serienanlauf entwickelten ZF-Ingenieure in Schweinfurt das Torsionsdämpfer-Konzept weiter. Nun lässt sich der Torsionsdämpfer mit unterschiedlichsten Verbrennungsmotoren kombinieren. Er ist damit eine Art Adapter zum Motor. Das Bauteil trägt dazu bei, die notwendige Variantenvielfalt eines weltweit eingesetzten Pkw-Automatikgetriebes möglichst effizient zu erreichen. Außerdem sollten für die Mildhybrid-Varianten aus Drehmomentwandler und E-Maschine eine kompakte, einfach in das Getriebegehäuse zu integrierende Einheit werden. Ziel war auch, möglichst viele Varianten zu bieten, ohne die Produktion unnötig komplex zu machen.
E-Motor-Montage: Zusammenfügen von Stator und Rotor

Modernste Montage in Saarbrücken

Modernste Montage in Saarbrücken

Platz zu schaffen für den Serienstart des neuen Automatikgetriebes war eine der großen Herausforderungen am Hauptmontagestandort Saarbrücken, wo ebenfalls Einzelteile des Getriebes entstehen. Schließlich musste die Produktion der Vorgängerversion ungestört auf Hochtouren weiterlaufen. Die Fertigung der Getriebegehäuse auszulagern, schuf Platz für zwei neue Montagelinien, von denen aktuell eine aktiv ist. Auch ging es darum, die Prozesse für steigende Stückzahlen sicher zu machen, da zum Jahresende 2022 mit zunehmenden Kundenabrufen zu rechnen ist. Parallel zum Anstieg der Produktionszahlen verlaufen auch die Investitionen in den Maschinenpark, beispielsweise für die Endprüfung. Längst haben die Verantwortlichen bei ZF die Hochlaufphase akribisch durchgeplant und die Planung von den Leitkunden abnehmen lassen.
Montage mit modernster Technik

Technik und Produktion: geplant bis ins letzte Detail

Technik und Produktion: geplant bis ins letzte Detail

Übrigens, die Produktion der neuen, vierten Generation des 8-Gang-Automatikgetriebes ist stärker automatisiert als beim Vorgänger. So werden nun die Mechatroniken nicht mehr von Hand eingebaut, sondern maschinell. Grund: Bei nahezu identischen Außenabmessungen besitzt der neue 8-Gang-Automat deutlich mehr Innenleben. So hat ZF bei allen Hybridvarianten die Leistungselektronik nun ins Getriebegehäuse integriert. Das vereinfacht die Montage bei den Fahrzeugherstellern erheblich, denn externe Kabelverbindungen oder spezielle Gehäuseelemente sind jetzt überflüssig. Die Technik aller Varianten des neuen Achtgängers – für Verbrennungsmotoren, für Mildhybrid-Fahrzeuge und für Plug-in-Hybride – findet Platz im gleichen Getriebegehäuse. All diese Vorteile ergeben sich aus dem Zusammenführen des Spezialistenwissens bei Entwicklung und Produktion innerhalb des ZF-Netzes.
Montagelinie für Inverter im Werk Klášterec