Mercedes-Benz Classic: Mercedes-Benz - Schrittmacher für automatisierte Lkw-Getriebe
Stuttgart
17.12.2010
  • Entlastung des Fahrers, Schonung des Triebstrangs und Steigerung der Effizienz
  • 1985 wird die automatisierte Schaltung EPS vorgestellt
  • Automatisierung der Kupplung folgt 1996
Stuttgart. Zwei Dinge sind es hauptsächlich, mit denen Mercedes-Benz im Jahr 1985 die Weichen für den Lkw der Zukunft stellt: Es kommen die neuen Motoren OM 442 A sowie OM 442 LA – und die neue Schaltung EPS. Die Abkürzung steht erst für „elektronisch-pneumatische Schaltung“, später für „Electronic Power Shift“. Beide Elemente, Motoren und EPS, sind eng miteinander verzahnt. Denn das Werk gibt diese automatisierte Schaltung aus guten Gründen serienmäßig jenen Lkw mit auf den Weg, die mit diesen neuen und besonders drehmomentstarken Motoren von jeweils 14,6 Liter Hubraum bestückt sind.
Der stärkste Lkw Europas
Beim V8-Motor mit der Bezeichnung OM 442 LA zum Beispiel handelt es sich seinerzeit um nichts Geringeres als den stärksten serienmäßigen Lkw-Motor Europas. Eine Nennleistung von 320 kW (435 PS) sowie ein maximales Drehmoment von 1765 Nm stehen damals einzigartig und werden für die folgenden zwei Jahre auch einzigartig bleiben. Selbst die moderatere Variante OM 442 A, die eine Turboaufladung hat, aber keine Ladeluftkühlung wie der OM 442 LA, überflügelt das bisherige Lkw-Flaggschiff von Mercedes-Benz immer noch beim maximalen Drehmoment: Bis zu 1600 Nm beträgt die Kraft, mit der dieser 260 kW (354 PS) leistende 14,6-Liter-V8 die Kurbelwelle konfrontiert. Zum Vergleich: Der vorherige Spitzenmotor lässt es bei maximal 1550 Nm bewenden.
Drehmoment in Hülle und Fülle
Ganz neu bei diesen Motoren ist zudem die Art der Leistungsentfaltung. „Tafelberg“ lautet Mitte der 1980er Jahre das Schlagwort für einen breit angelegten Bereich des maximalen Drehmoments, das nun nicht mehr an einem eng umrissenen Gipfelpunkt (meist zwischen 1200 und 1300/min) kulminiert, sondern sich über einen weiten Drehzahlbereich erstreckt. Der OM 442 LA bestreicht das Spektrum von 1100 bis 1600/min, beim OM 442 A reicht es von 1100 bis 1500/min.
Deutlich gesteigerte Kraftreserven schafft dies im unteren Drehzahlbereich. Das führt dazu, dass an Steigungen später als bisher üblich und insgesamt sowieso weniger geschaltet werden muss. Unterm Strich kann der Fahrer dank dieser Motorenphilosophie ein gegenüber dem bisher Üblichen deutlich gesenktes Drehzahlkollektiv in die Pflicht nehmen, dennoch das Potenzial der Motoren voll ausschöpfen und somit besonders sparsam sowie zugleich schnell seine Bahn ziehen.
Fahrer nachhaltig entlastet
Keine Frage also, dass Kupplung und Getriebe unter diesen Umständen mit deutlich höheren Anforderungen als bisher fertig werden müssen. Eines der Mittel, den Fluss der Kraft von den potenten V8-Motoren hin zum Getriebe besonders schonend zu gestalten, ist die neue automatisierte Schaltung EPS. Auch für die Produktion und Werkslogistik bringt dieses Verfahren Vorteile, gestaltet sich das Stecken von Kabeln als einzige Verbindung von Schaltknauf zum Getriebe doch wesentlich einfacher als das Montieren von Schaltgestängen, die zudem in vielerlei Varianten vorzuhalten sind. Das gilt ganz besonders auch bei Omnibussen, bei denen der Weg vom Schaltknüppel bis hin zum Getriebe oft mehr als 10 Meter beträgt. „Noch wichtiger“, so weist die hausinterne Publikation „Scheinwerfer“ auf einen weiteren Vorteil der Automatisierung hin, sei die „nachhaltige Entlastung der Fahrer von der Schaltarbeit“.
Kraft muss der Fahrer für das Schalten in der Tat so gut wie keine mehr aufbringen. Denn durch die EPS wird das Schaltgestänge entbehrlich. An seine Stelle treten bei der EPS Servogeräte, die den Gangwechsel im Getriebe pneumatisch betrieben vornehmen: Magnetventile und Schaltzylinder erledigen das, was vordem den Bizeps des Manns am Steuer strapazierte. Angesteuert werden diese Servogeräte über ein Schaltgerät, das die Schaltbefehle des Fahrers über den Schalthebel entgegennimmt.
Bei diesem Schalthebel handelt es sich nun nicht mehr um einen mal mehr, mal weniger üppig in das Kabineninnere hineinragenden Knüppel, sondern um einen kurz bauenden Knauf mit der Funktion eines Schaltsticks. Ausgedient haben dabei die altbekannten Schaltschemata wie Doppel-H oder Range-Schaltung mit Einfach-H-Schaltbild: EPS reduziert deren Komplexität auf eine einfache Vor-Zurück-Logik, bei der das Vorschieben des Sticks für Hochschalten, das Zurückschieben für Herunterschalten steht.
Schaltschema vereinfacht
Die Betätigung der Splitgruppe nimmt der Fahrer über einen Kippschalter vor, den er – wie von den bisherigen Handschaltungen gewohnt – vorn am Schaltknauf findet. Anders aber als bei den gewohnten Schaltungen sitzt oberhalb des Splitschalters ein so genannter Funktionsknopf, der immer dann zu aktivieren ist, wenn Gänge übersprungen werden sollen oder der Rückwärtsgang in Aktion treten soll. Standardposition des Schaltknaufs ist die Mittellage. In den Leerlauf (Neutralstellung) begibt sich das Getriebe, wenn ein kleiner Klaps den Schaltstick aus der Mittellage kurz nach links schwenken lässt.
Zu achten hat der Fahrer darauf, dass er die Kupplung sorgfältig und so weit drückt, bis sie auch einwandfrei trennt. Ein Sensor am Kupplungspedal verhindert das Schalten, sollte eine vollständige Trennung nicht gegeben sein. Das schützt sowohl die Kupplung als auch die Synchroneinrichtung des Getriebes vor unnötiger Belastung, verlangt aber auch ein gewisses Maß an Geduld vom Fahrer. Denn der ist oftmals ein flotteres Schalten gewohnt, sofern er die Technik beherrscht, beim Handschaltgetriebe den Gang unmittelbar bei Lastwechsel herauszunehmen und den gewünschten Gang – bei Bedarf mit einer entsprechenden Portion an Zwischengas versehen – fix nachzulegen.
Großer Anklang bei den Fahrern
Trotzdem gewinnt die EPS in ihren frühen Jahren gerade unter den Fahrern sehr an Beliebtheit: „Die größte Unterstützung für EPS erhalten wir von den Fahrern“, zieht Entwickler Ernst Göhring zwei Jahre nach Einführung des Systems als Fazit. Die geringfügig längeren Zugkraftunterbrechungen bei der Automatik können die drehmomentstarken Motoren eben locker kompensieren. Unterm Strich ist es für den Fahrer ein Segen, nur einen leichtgängigen Knauf bewegen zu dürfen, statt ein ums andere Mal via Schaltgestänge und per Armkraft im Getriebe arbeiten zu müssen.
Im Detail sieht eine typische Schaltung mit EPS so aus: Der Fahrer betätigt die Kupplung und zieht den Schaltknauf bis zu einem Sperrpunkt in die dem Schaltwunsch entsprechende Richtung. Damit aktiviert er das sogenannte Gebergerät, das eine „Anfrage“ an den Rechner startet, der in einem Soll-Ist-Vergleich überschlägt, ob die vom Fahrer gewünschte Gangstufe zulässig ist.
Liegt sie im Bereich des Möglichen, ohne dem Getriebe oder der Kupplung zu schaden, kommt die Antwort prompt. Sie besteht in diesem Fall aus der – mit dem EPS-typischen „Klick“ – verbundenen Freigabe des Knaufs ein kurzes Stückchen über den Sperrpunkt hinaus bis zum Endanschlag, worauf die neue Gangstufe im Getriebe geschaltet wird und der Fahrer nur noch die Kupplung wieder ausrücken lassen muss, um den Kraftschluss wieder herzustellen. Der Schaltknauf bewegt sich dann wieder von selbst in Mittellage.
Fehlschaltungen in Drehzahlbereiche hinein, die über das maximal Zulässige hinausgehen und somit eine potenzielle Gefahr für Motor oder Kupplung darstellen, sind mit EPS nicht möglich. Denn der angewählte Gang erhält keine Freigabe, sofern eine solche Gefahr besteht. In diesem Fall bleibt die eingelegte Stufe erhalten, während schon beim Anwählen des Gangs ein akustisches Warnsignal ertönt.
Ganganzeige im Display
Welcher Gang aktuell eingelegt ist, darüber setzt den Mann am Steuer ein rechteckiges Display ins Bild, das mittig oberhalb der Instrumententafel montiert ist. Die acht Hauptgänge der 16-Ganggetriebe sind dabei als horizontale Ziffernfolge aufgeführt; über die Splitgruppe gibt ein oberhalb sowie unterhalb angebrachtes Pfeilsymbol Auskunft. Sind also zum Beispiel die Ziffer 6 sowie der obere Pfeil markiert, bedeutet dies: Eingelegt ist der sechste Gang in der oberen Splitgruppe.
Für den Fall des Falles ist mittig unten zudem ein kleines Kästchen integriert, das als Vorläufer der heute gängigen Fehlercodes anzusprechen ist. Es zeigt dem Werkstattpersonal, in welchem Strompfad eine Störung aufgetreten ist. Eine eventuelle Störung signalisiert das kleine Display durch Aktivieren eines Warnsymbols in Gestalt von ins Fallen geratenden Strichen.
Suchfunktion für die passende Gangstufe
Für heutige Begriffe noch relativ beschränkt, für damalige Verhältnisse aber schon erstaunlich flexibel sind die Variationsmöglichkeiten der automatisierten Schaltung. So wählt das System als Anfahrgang grundsätzlich den ersten Hauptgang, wenn der Schaltknauf auf Neutralstellung nach vorn geschoben wird. Betätigt der Fahrer dabei zugleich den Funktionsknopf, dann gelangt er damit aus Neutralstellung aber gleich direkt in den zweiten Hauptgang.
Generell lässt die Schaltlogik – bei Betätigen des Funktionsknopfes – auch ein Überspringen von Gängen zu. Bedingung dabei allerdings: Beim Hochschalten muss eine Zieldrehzahl von mehr als 750/min gewährleistet sein, beim Herunterschalten darf die maximal zulässige Drehzahl nicht überschritten werden. Mit von der Partie ist schon bei der ersten Generation der EPS eine äußerst bequeme Suchfunktion: Rollt der Lkw zum Beispiel im Leerlauf an eine Ampel heran, genügt ein Anlegen des Schaltknaufs, um den Rechner den für die jeweilige Geschwindigkeit passenden Gang finden zu lassen.
Mit von der Partie ist bei dieser frühen Elektronik selbstverständlich auch eine Art Notprogramm. Bei den Lastwagen, die zum Zeitpunkt der EPS-Präsentation noch mit Getrieben von der Zahnradfabrik Friedrichshafen (ZF) ausgestattet sind, kann das System über einen Extra-Schalter pneumatisch in den Leerlauf oder in den zweiten Gang geschaltet werden. Bei den Omnibussen, die bereits mit den von Mercedes-Benz selbst gefertigten neuen Getrieben namens G4 ausgestattet sind, kann außerdem der Rückwärtsgang per Notschalter pneumatisch eingelegt werden.
Elektronik schafft höhere Effizienz
Konzipiert ist die EPS „als wirkungsvoller Beitrag nicht nur zu einer ökonomischen Fahrweise, sondern auch zur aktiven Fahrsicherheit“, so die hausinterne Publikation „Scheinwerfer“. Die elektronisch-pneumatische Schaltung fungiert zudem als einer von mehreren Bausteinen für ein ganzes Paket an effizienzsteigernden Maßnahmen, das die damalige Daimler-Benz AG als „integrales Antriebskonzept“ vorstellt.
Dazu gehört in erster Linie auch die neue Motorcharakteristik der Aggregate OM 442 A sowie OM 442 LA, die das maximale Drehmoment über einen besonders breiten Drehzahlbereich abgeben. Dass diese Motoren über den gesamten nutzbaren Drehzahlbereich besonders sparsam laufen, dafür steht eine verfeinerte Einspritztechnik namens Zwei-Feder-LDA; die Abkürzung steht für „ladedruckabhängiger Volllastanschlag“. Sie macht es möglich, die Einspritzmenge über das gesamte Drehzahlband hinweg exakt auf Leistungsbedarf und Luftüberschuss abzustimmen.
Im Spitzenmotor OM 442 LA kann Daimler-Benz als erster Lkw-Hersteller der Welt zudem eine elektronische Diesel-Regelung (EDR) liefern. Besseres Startverhalten, nochmals gesenkter Kraftstoffverbrauch, integrierte Option auf Drehzahl- und Geschwindigkeitsbegrenzung sowie besseres Leistungsverhalten in größeren Höhen und nicht zuletzt auch ein günstigeres Emissionsverhalten: Das sind die Argumente, die das Werk pro EDR anführt.
Emissionsgrenzwerte locker unterboten
Elektronisches Management hält seinerzeit nicht nur bei Schaltung und Getriebe Einzug, sondern auch beim Motor. Doch selbst ohne die EDR unterschreiten beide Top-Aggregate die damals als künftige Limits zur Debatte stehenden Abgasgrenzwerte nach ECE R 49 (serienverbindlich ab 1990, heute als Euro 0 bezeichnet) um circa 20 Prozent. Weitere Elektronik, die der Optimierung des Gesamtsystems Transport dienen soll, hält das Werk in Gestalt des neuen „Mercedes-Benz-Assistent“ parat: Als Vorläufer der heutigen Telematik Fleetboard erlaubt diese Technik computergestützte Touren- und Fuhrparkoptimierung.
Ganz ohne Tücken ist die frühe Elektronik nicht. Selbsterklärend arbeitet das System beileibe nicht. Zu den etwas komplizierteren Manövern bei EPS gehört zum Beispiel das Einlegen des Rückwärtsgangs: Das funktioniert nur, wenn zuvor der Leerlauf eingelegt wurde, das Fahrzeug stillsteht und mindestens 5 Sekunden lang ausgekuppelt ist.
Wer das nicht Punkt für Punkt beachtet, der zieht den Schaltknauf erfolglos mit gedrücktem Funktionsknopf nach hinten und muss seine Lektion erst noch lernen. Es kommt schon mal vor, dass es in Stellenangeboten heißt: „Fahrer mit EPS-Erfahrung gesucht“.
Defizite bei der Zuverlässigkeit
Stark rückt die EPS schließlich ins Kreuzfeuer der Kritik, als 1987 ein Tankzug auf einer Gefällestrecke in Hessen außer Kontrolle gerät und im Zentrum der Stadt Herborn vor dem Eiscafé „Rialto“ explodiert. Mangelhafte Bremsen sind als Unfallursache schnell ausgemacht. Doch sagt der Fahrer auch aus, die EPS habe seinen Rückschaltbefehl nicht ausgeführt, er habe deshalb die Motorbremse nicht nutzen können. So dreht sich die Debatte um das Unglück zeitweise zu großen Teilen darum, ob ein entsprechendes Zurückschalten die Katastrophe nicht vielleicht doch hätte verhindern können. Eine klare Antwort auf diese Frage gibt es nicht.
Am Ende spielt die EPS bei der juristischen Aufarbeitung des Unglücks keine Rolle mehr. Zur Sprache kommt aber dennoch die Fehlerbilanz des Systems, die ein beredtes Zeugnis von der Anfälligkeit der Elektronik in den 1980er Jahren ablegt: Von 29 401 EPS-Fahrzeugen waren in zwei Jahren knapp 8300 mit insgesamt 17 000 Beanstandungen an Daimler-Benz gemeldet worden. Von 400 Bussen mit elektronisch-pneumatischer Schaltung wurden 200 mit insgesamt 500 Defekten gemeldet.
EPS ab 1988 Standard auf breiter Front
Als Mercedes-Benz im Jahr 1988 die SK-Reihe (Schwere Klasse) vorstellt, kommt die EPS serienmäßig für alle Lkw ab 213 kW (290 PS), und die Kinderkrankheiten der halbautomatisierten Schaltung sind passé. Weltweit ist Mercedes-Benz damit der erste Hersteller, der seinen Kunden eine automatisierte Schaltung ohne Aufpreis an die Hand gibt. Die wichtigste Neuerung in Zusammenhang mit der EPS sind die nun nicht mehr von ZF bezogenen Getriebe, sondern hauseigen gefertigte Schaltboxen mit ins Gehäuse integrierten Schaltzylindern für die EPS.
Das Gehäuse selbst besteht aus Aluminium, was die neuen Getriebe rund 100 Kilogramm leichter macht als ihre Vorgänger. Wahlweise sind sie mit neun oder 16 Schaltstufen erhältlich. In Spreizung und Stufung unterscheiden sie sich kaum von den bislang eingebauten Ecosplit-Getrieben von der ZF.
Schlanker als vordem fällt der EPS-Schaltknauf in den SK-Fahrzeugen aus und ist obendrein eleganter in eine flache Konsole auf dem Motortunnel integriert. Die Ganganzeige sitzt nicht mehr oben auf den Armaturen, sondern ist – oberhalb des Drehzahlmessers positioniert – fester Bestandteil der Instrumententafel geworden. An der Schaltlogik ändert sich im Prinzip nichts. Aber die Schaltzeiten sind kürzer geworden, das Einlegen der Gänge geschieht weicher und komfortabler als vorher.
Vom CAN-Bus profitiert die Automatik enorm
Grundlegend wandelt sich das Bild erst wieder, als der SK-Nachfolger Actros im Jahr 1996 antritt. Mit Ausnahme der Getriebe, die sich immer noch am bekannten Muster von Viergang-Grundgetriebe mit Range- und Splitgruppe orientieren, ist an diesem Fahrzeug so gut wie alles neu. Auch bekommt die automatisierte Schaltung ein ganz neues und weitaus moderneres Gepräge. „Telligent-Schaltung“ heißt nun, was ehedem auf den Namen EPS hörte und profitiert kräftig von den ungeahnten Möglichkeiten, die aus der CAN-Bus-Vernetzung des Actros resultieren.
Die Schaltung kommuniziert nun über den CAN-Bus mit all den anderen elektronischen Systemen des Fahrzeugs. An die Stelle des Schaltknüppels ist eine neue Bedienwippe getreten, die mehr als Joystick denn als Schalthebel anzusprechen ist. Vorn entspringt ihr eine kleine Lippe, über die der Fahrer die Splitschaltungen vornimmt. Generell bleibt es dabei, dass ein Drücken der Wippe nach vorn fürs Hochschalten, ein Ziehen nach hinten für eine Zurückschaltung stehen.
Es kommt der Name „Telligent“ nicht von ungefähr: Schaltete die EPS nach jeder Bewegung mit dem Schaltknüppel einen Gang herauf oder herunter, so führt die gleiche Bewegung im Actros zur Wahl des der Fahrsituation optimal entsprechenden höheren oder niedrigeren Gangs. Eingang in die Kalkulation der Elektronik finden nun Fahrgeschwindigkeit, Fahrzeugbeschleunigung sowie der Fahrwiderstand. Mit ins Kalkül zieht der Computer darüber hinaus die Lage des günstigsten Drehmoments für die richtige Anschlussdrehzahl oder die höchstzulässige Motordrehzahl im Motorbremsbetrieb.
Schaltempfehlungen mundgerecht serviert
Der Schaltcomputer zeigt dem Fahrer zudem eine Schaltempfehlung im Display auf der Instrumententafel an, das wie gehabt mittig oberhalb des Drehzahlmessers angebracht ist. Nichts ist einfacher für den Fahrer, als diesem Vorschlag zu entsprechen: Angezeigt werden ihm der gerade aktive Gang und die gerade in Betrieb befindliche Splitgruppe, blinkend bekommt er die Schaltempfehlung zu sehen. Um ihr zu entsprechen, muss er lediglich die Kupplung treten. Falls er die Vorschläge des Schaltcomputers korrigieren möchte, gilt das altbekannte Schema: ganze Gänge per Joystick, halbe Gänge per Splitschalter, der weiterhin am Joystick angebracht ist. Das gemeinsame Betätigen beider Elemente schaltet drei halbe Gänge in einem Arbeitsgang.
Grundsätzlich gehen die Gangwechsel schneller als vorher vonstatten, ohne deswegen die Synchronisierung des Getriebes stärker zu belasten. In der Praxis eine echte Erleichterung ist, dass vor allem auch der stets zeitkritische Wechsel vom fünften in den vierten Gang und umgekehrt erheblich schneller geworden ist. Generell haben es die Konstrukteure geschafft, die Zugkraftunterbrechung auf ein solch geringes Maß zu drücken, dass es mit der Telligent-Schaltung sogar möglich wird, festgefahrene Fahrzeuge durch schnelles Wechseln zwischen Vorwärts- und Rückwärtsgang regelrecht herauszuschaukeln.
Automatisierte Kupplung macht den Komfort perfekt
Die neue – ebenfalls mit dem Actros gebrachten – Telligent-Schaltautomatik übernimmt außerdem zusätzlich das Kuppeln. Auf den gleichen Wechselgetrieben basierend wie bei der Telligent-Schaltung handelt es sich bei der Telligent-Schaltautomatik um ein vollautomatisiertes Getriebe, bei dem eben nicht nur die Schaltung, sondern auch die Kupplung automatisiert ist.
Klassische Vollautomaten auf Wandlerbasis bieten in der Regel nicht genügend Gangstufen, um damit zum Beispiel im Fernverkehr ökonomisch genug unterwegs sein zu können. Teurer als gängige Wechselgetriebe sind Vollautomaten beim Einstandspreis ohnehin. Ihr Metier in Nutzfahrzeugen sind und bleiben bis heute Spezialanwendungen wie kommunale Müllabfuhr oder andere von Stop-and-go geprägte Einsätze, bei denen sich herkömmliche Kupplungen schwer tun.
Pedal nur noch für den Notfall
Ein Kupplungspedal ist im Actros mit Telligent-Schaltautomatik also nicht mehr nötig und auch nicht mehr sichtbar. Dennoch stattet Mercedes-Benz die solchermaßen automatisierten Lkw noch für ein paar Jahre mit einem hochgeklappten Kupplungspedal aus, damit es der Lkw bei Systemausfall mechanisch gekuppelt bis zur nächsten Werkstatt schaffen kann.
An die Stelle von Kupplungspedal und Fußkraft des Fahrers treten im Actros mit Telligent-Schaltautomatik eine Motor-Kupplungs-Regelung sowie eine elektromotorische Kupplungsbetätigung. Beide Systeme sind in den CAN-Datenbus integriert und kommunizieren auf diese Weise mit allen anderen Bordcomputern.
Zum Anfahren genügt es, den Joystick aus der Neutralstellung nach vorn zu schieben und einfach Gas zu geben: Die Telligent-Schaltautomatik legt den von ihr für sinnvoll erachteten Gang ein und schließt die Kupplung, sobald der Fahrer die Drehzahl genügend erhöht. Gangwechsel während des Fahrens berechnet und bereitet der Bordcomputer automatisch vor, die interne Kommunikation des Lkw koordiniert und steuert das Zusammenwirken von Motor, Kupplung und elektronisch-pneumatischer Schaltung.
Vielfältige Eingriffsmöglichkeiten für den Fahrer
Manuell eingreifen kann der Fahrer bei der Telligent-Schaltautomatik jederzeit, indem er den Joystick oder die Wippe für die Splitschaltungen betätigt (weitere Möglichkeiten: Kickdown oder frühzeitiges Lupfen des Gaspedals). Bei Bedarf kann der Mann am Steuer auch ganz in den manuellen Modus wechseln und – wiederum via Joystick sowie Split-Wippe – selbst Regie bei den Gangwechseln führen. Ein- und Auskuppeln muss er dann nicht, das erledigt die automatisierte Kupplung.
Öffnen und Schließen der Kupplung gehen mit so wenig Schlupf wie möglich vor sich: Das schont die Kupplung. Bei der Schaltstrategie stehen im Vordergrund: möglichst geringer Kraftstoffverbrauch, Vermeiden von Pendelschaltungen sowie weder ein Überdrehen des Motors noch ein untertouriges Fahren. Miteinbezogen ins Kalkül ist stets auch das aktuelle Fahrzeuggewicht. Die Telligent-Schaltautomatik errechnet das jeweils aktuelle Gesamtgewicht aus den Beschleunigungswerten beim Anfahren.
Begeistertes Echo
Wie wacker sich die Telligent-Schaltautomatik in der Praxis schlägt, erhellt ein Vergleichstest des Fachmagazins „lastauto omnibus“ aus dem Jahr 1999: Das System „ist schon nach kurzer Zeit exakt darüber im Bilde, wie schwer der Lkw geladen hat“, steht dort zu lesen. Woraus nicht nur eine tadellose Schaltstrategie resultiert, sondern auch für Leerfahrten gilt: „Nur die Telligent-Schaltautomatik erkennt auf Anhieb die Leichtigkeit des Seins und richtet sich vernünftig nach den Gegebenheiten, holt sich einen hohen Anfahrgang und pflegt untertourige Fahrweise.“
Was die Schaltstrategie sowie den Verbrauch mit 40 Tonnen Gesamtgewicht angeht, bemerkt der Autor: „Das System klopft die befahrene Topographie laufend und mit einer unerhörten Findigkeit auf den Grad der Steigung ab und kalkuliert die gebotene Schaltstrategie flexibel und mit einer geradezu aberwitzigen Treffsicherheit.“ Das Resümee lautet: „Um die Mercedes-Automatik beim Verbrauch zu übertreffen, da muss der Fahrer exzellent und zudem auch schwer in Form sein.“
Keine Frage also, dass die Telligent-Schaltautomatik für den Transporteur das Mittel der Wahl ist, um den Flottenverbrauch zu senken. Auch der beste Fahrer bleibt von Formschwankungen nicht verschont. Die Elektronik hingegen praktiziert konstant eine spritsparende und triebstrangschonende Fahrweise, kennt weder Müdigkeit noch Ablenkung.
Spitzenposition im Wettbewerb
Hauptsächlich dank der umfangreichen elektronischen Vernetzung des Actros ist die Telligent-Schaltautomatik dem Wettbewerb weit voraus. Die Abgasnorm Euro 2 ist seinerzeit Standard, Euro 3 steht vor der Tür: Längst sind die Motorenkennfelder komplizierte Gebilde geworden, und der Mensch kann kaum mehr abschätzen, wie verbrauchsgünstig er bei welcher Last mit welcher Drehzahl fährt. Viel einfacher hat es da der Rechner, in dessen Elektronik sämtliche Kennfelder des Motors hinterlegt sind.
Damit nicht genug der Finessen: Gerade mal 0,3 bis 1,0 Sekunden dauert eine Schaltung des automatisierten Getriebes, das zudem mit einem Extra-Schnellschaltmodus dienen kann. Der tritt bei Steigungen ab 7 Prozent automatisch in Aktion und stellt sicher, dass die Zugkraftunterbrechung minimal ausfällt. Hat der Fahrer den Tempomat gesetzt, rücken die Schaltpunkte im Actros mit Telligent-Schaltautomatik auch ein wenig nach oben, auf dass die gewünschte Geschwindigkeit möglichst eng gehalten werde. Automatisch schaltet das System dann auch wieder hinauf und beschleunigt zurück bis zur gesetzten Marschgeschwindigkeit, wenn die Steigung zuvor zu Tempoverlust und Gangwechsel gezwungen hat.
Betätigt der Fahrer im Gegenzug bergab die Motorbremse, dann schaltet die Telligent-Schaltautomatik fürs Erste so zurück, dass sich Drehzahlen um die 1500/min einstellen. Äußert der Fahrer durch einen zusätzlichen Tritt auf die Betriebsbremse weiteren Verzögerungbedarf, zieht dies eine nochmalige Drehzahlerhöhung und somit Steigerung der Motorbremsleistung per weiteres Herunterschalten nach sich.
Mit eingeflossen in die Logik des Systems ist – als eine der Lehren aus dem Herborn-Unglück – das Sicherheitsfeature: So lange der Fahrer über manuellen Eingriff daran nichts ändert, bleibt im Schubbetrieb der eingelegte Gang bis zum bitteren Ende drin. Die Telligent-Schaltautomatik ist zudem das einzige automatisierte Wechselgetriebe, das ein Abstellen des Lkw mit eingelegtem Gang erlaubt.
Automatik für den Bau
Nur ein Jahr nach der Einführung der Actros-Straßenfahrzeuge folgen 1997 die Bauvarianten des neuen Schwer-Lkw. Serienmäßig treten sie mit einer hydraulischen Schaltung an, die das bis dahin übliche Schaltgestänge ablöst. Auf Sonderwunsch gibt es den Bau-Actros dann aber auch mit einer besonderen Variante der Telligent-Schaltung: Sie trägt den besonders harschen Gegebenheiten auf dem Bau dadurch Rechnung, dass die Halbautomatik (es bleibt zu kuppeln) in den ersten vier Gängen immer dann besonders schnell schaltet, wenn Längs- oder Quersperre aktiviert sind.
Auch haben die Väter der Telligent-Schaltung für den Baueinsatz die Vorwahlzeit für das Anwählen der einzelnen Gänge von den im Straßenfahrzeug üblichen zehn auf 30 Sekunden erhöht, um dem Fahrer mehr Flexibilität beim Fahren im Gelände einzuräumen. Nicht zuletzt ist es jetzt bei der Telligent-Schaltung auch möglich, direkt und ohne Umweg über die Neutralstellung zwischen Vorwärts- und Rückwärtsgang hin- und herzuschalten: So lässt sich ein festgefahrener Lkw notfalls auch herausschaukeln. Voraussetzung für diesen Schaukelbetrieb ist allerdings, dass mit dem Rückwärtsgang begonnen wird.
Bis 2004 und zum Actros 2 wird es noch dauern, bis die Telligent-Schaltautomatik reif auch für den Bau wird. Verschwunden ist dann (wie bei den 2002 vorgestellten Straßenfahrzeugen des Actros 2) die Extra-Schaltkonsole, die speziell bei den mit Motortunnel versehenen Lkw beim Durchstieg zwischen Fahrer- und Beifahrerseite doch immer etwas im Weg stand. Die elegantere Lösung im Actros 2 besteht aus einer Schaltwippe, die vorn an einem zweiten Ausleger unter der Armlehne sitzt und sich bei Bedarf wie diese locker nach hinten wegklappen lässt.
Renaissance der Unsynchronisierten
Für die Straßenfahrzeuge ist derweil aber schon eine ganz neue Getriebegeneration im Anmarsch. Sie ist auf den Namen „PowerShift“ getauft und verzichtet auf die Synchronisierung im Hauptgetriebe. Damit ist teils etwas Gewicht reduziert, teils bei gleichem Gewicht das maximal mögliche Eingangsdrehmoment erhöht, weil die Komponenten robuster ausgelegt werden können.
Nicht nur die automatisierten Getriebe, auch die Motoren haben eine rasante Entwicklung durchgemacht. Statt maximal 1765 Nm wie noch im Jahr 1985 beträgt das maximale Drehmoment des stärksten aller Mercedes-Benz-V8 nun 2800 Nm. Die Brot-und-Butter-Klasse mit ehedem 1600 Nm bewegt sich nun beim Drehmomentmaximum in Bereichen von 2000 bis 2200 Nm. Abzusehen ist auch, dass damit das Ende der Fahnenstange noch nicht erreicht ist.
Zwölf Gänge sind genug
Konsequenz daraus: Implantation von bis zu drei ins Schnelle übersetzten Gängen bei den Overdrive-Getrieben, die systembedingt niemals so sparsam laufen können wie Direktgang-Getriebe mit ihrem direkten Durchtrieb im höchsten Gang. Weitere Konsequenz aus der Entwicklung hin zu immer drehmomentstärkeren Motoren: Die seit Jahrzehnten gewohnten 16 Gänge sind tendenziell überflüssig, sinnvoll nur noch bei Spezialanwendungen. Zwölf Gänge, so lautet die Erkenntnis, tun es mittlerweile genauso gut – und kommen in der Produktion ohnehin günstiger zu stehen.
Im Jahr 2006 stellt Mercedes-Benz die neue PowerShift-Getriebegeneration vor, die genau diesen Vorgaben folgt. Im Mittelpunkt stehen unsynchronisierte, aber vollautomatisierte Schaltgetriebe mit zwölf Gangstufen, die für maximale Eingangsdrehmomente von 2100, 2800 und 3300 Nm konzipiert sind. Einen Overdrive gibt es nur noch beim kräftigsten Vertreter dieses Trios (G 330-12 genannt), der fürs Erste aber nicht aus der Deckung hervorkommt, weil er hauptsächlich für Baufahrzeuge und Schwertransporte vorgesehen ist. Bis PowerShift dann aber tatsächlich in einer speziellen Bau-Variante spruchreif wird, soll noch etwas Zeit ins Land ziehen.
Direkter Durchtrieb im höchsten Gang
Der Fokus liegt bei der Präsentation im Jahr 2006 also auf den zwei Direktgang-Varianten G 211-12/G 281-12, die in Lkw von 235 bis 324 kW/338–441 kW, also 320 bis 440 PS/460 bis 600 PS zu haben sind. Sie stellen das besonders stückzahlträchtige Segment und werden deshalb als „Volumengetriebe“ bezeichnet. Entstanden sind sie just auf der Basis ihrer Vorgänger mit 16 synchronisierten Gängen. Im Gleichschritt mit diesen altbekannten Schaltboxen folgen sie auch dem Konstruktionsprinzip der Range-Split-Multiplikation von Hauptgängen (und nur diese sind jetzt neuerdings unsynchronisiert). Und sie verfügen jeweils über einen direkt übersetzten höchsten Gang.
Doch statt vier Gängen im Hauptgetriebe sind es nun nur noch deren drei, welche die Basisübersetzung eins bis drei stellen. Mittels synchronisierter Nachschaltgruppe in Planetenbauweise (auch Rangegruppe genannt) werden daraus im Folgenden die Gänge eins bis sechs. Die Vorschalt-Splitgruppe unterteilt diese sechs Schaltstufen schließlich jeweils ein weiteres Mal in eine schnelle und langsame Übersetzung, woraus unterm Strich insgesamt zwölf Gänge resultieren.
Die Zahl der Rückwärtsgänge hat sich bei PowerShift von zwei auf vier verdoppelt. Mit im Boot sind somit jeweils zwei schnelle Rückwärtsgänge, die sich bei längeren Passagen im Krebsgang (Autobahnbaustellen oder Tunnels zum Beispiel) als hilfreich erweisen.
Reichhaltige Palette an Extras
Stark erweitert ist im Vergleich zur Telligent-Schaltautomatik auch sonst das Spektrum an Zusatzfunktionen. Eco-Roll, Power-Modus, Tempomat mit flexibler Hysterese sowie Freischaukel-Modus und Rangier-Modus lauten die Extras, mit denen PowerShift den Fahrer verwöhnt. Der Rangier-Modus, für schwieriges Andocken an die Rampe oder ähnliche Zeitlupenkunststücke gedacht, bewirkt Folgendes: Bei einer Drehzahl, die maximal auf rund 100/min beschränkt ist, steuert der Gasfuß das Öffnen und Schließen der Kupplung subtil über den gesamten Weg des Gaspedals. Traumhaft feinfühliges und zugleich kupplungsschonendes Rangieren wird auf diese Weise möglich.
Wer sich im Schnee oder auf anderem weichen Grund festgefahren hat, der aktiviert ganz einfach den Freischaukelmodus. Ist dieser Schalter gedrückt, öffnet die Kupplung sofort, sobald der Fuß vom Gaspedal geht. Und schließt ebenso fix, wenn der nächste Gasstoß folgt. Sollte dieses Manöver nicht genügen, kann der Rückwärtsgang schnurstracks zur Hilfe eilen. Der lässt sich bei PowerShift direkt vom ersten Gang und ohne den bisher unumgänglichen Umweg über die Neutralstellung anwählen.
Größer denn je ist mit PowerShift die Freiheit bei der Feinjustierung von Tempo- sowie Bremsomat. Von zwei bis 15 km/h über dem gesetzten Marschtempo reicht die Spanne, innerhalb derer sich Schwungspitzen mit einer Einschränkung frei definieren lassen: Über Werte jenseits von 94 km/h lässt das System grundsätzlich nicht mit sich reden. Genau dieses Fenster gilt auch für den neuen Freilauf Eco-Roll, für den Mercedes-Benz – entsprechende Topografie vorausgesetzt – zusätzliche Spritersparnis verspricht.
Rollen im Freilauf senkt den Verbrauch
Eco-Roll wird bei jedem Fahrzeugneustart aktiv und nutzt in definierten Betriebszuständen die Schwungenergie des rollenden Lastzugs so weit wie möglich aus, indem bei leichtem Bergabrollen die Getriebeneutralstellung aktiviert wird. Bremsbefehle, ob vom Fahrer ausgehend oder automatisch vom Bremstempomat initiiert, machen die Freilauffunktion ebenso umgehend wieder rückgängig wie das Überschreiten einer bestimmten Höchstgeschwindigkeit.
Der Power-Modus schließlich rückt die Schaltpunkte dergestalt nach oben, dass dem Fahrer die größtmögliche Leistung zur Verfügung steht. Dadurch erhöht sich die Agilität des Fahrzeugs, was bei schweren Bergpassagen oder beim Einfädeln auf der Autobahn von Vorteil sein kann. Damit die auf Ökonomie und Komfort ausgelegte Schaltstrategie von PowerShift dadurch aber auf Dauer nicht zu kurz kommt, schaltet sich der Power-Modus nach 10 Minuten von selbst wieder ab, sollte der Fahrer das Abschalten vergessen haben.
Aktivieren kann der Fahrer die neuen Funktionen von PowerShift über ein eigens eingerichtetes Schaltfeld mit sechs spezifischen Kippschaltern, die er zur Rechten des Lenkrads in Reichweite seines Arms findet. Für das Schalten selbst bleibt es bei der bewährten Schaltwippe an einem Ausleger unterhalb der Armlehne.
Bewährte Optionen bleiben erhalten
Auch beim Notfahrprogramm (zwei Vorwärtsgänge, ein Rückwärtsgang), bei der Option auf Anrollen oder Anschleppen sowie beim automatischen Einlegen des Leerlaufs bei Stillstand des Fahrzeugs bleibt PowerShift derweil Elementen treu, die sich bei der Telligent-Schaltautomatik über Jahre hinweg bewährt haben.
Neu ist aber: Auch wenn der Fahrer den ganzen Tag im manuellen Modus geschaltet hat, bekommt er am nächsten Morgen grundsätzlich erst einmal den Automatik-Modus serviert. Auch besteht die Option auf Abstellen mit eingelegtem Gang bei PowerShift nicht mehr. Und zumindest die Zwölfgangvarianten von PowerShift stehen brutto rund 500 Euro günstiger in der Preisliste als die automatisierten 16-Ganggetriebe mit Telligent-Schaltautomatik. Doch haben 16 Gänge auch bei PowerShift noch nicht ganz ausgedient. Als 16-gängiges Direktganggetriebe ist zum Beispiel die auf maximal 2400 Nm Eingangsdrehmoment ausgelegte Schaltbox G 241-16 zu haben. Ergänzend dazu gibt es das Getriebe G 281-16, das für maximal 2800 Nm Eingangsdrehmoment ausgelegt ist, mit doppeltem Overdrive arbeitet und ebenso wie das Getriebe G 241-16 hauptsächlich für Spezialeinsätze wie den Schwertransport gedacht ist.
Automatisierung breit gestreut
Automatisierte Getriebe gibt es 20 Jahre nach der Einführung der EPS schon längst nicht mehr allein im Lkw-Flaggschiff Actros. Von 2002 an ist im Atego ab 18 Tonnen Gesamtgewicht die Telligent-Schaltung analog zum Actros erhältlich. Und seit 2003 werkelt auch im Mittelklässler Atego optional ein automatisiertes Getriebe à la Telligent-Schaltautomatik. Es basiert auf der Schaltbox G 85-6, arbeitet also mit nur sechs statt 16 oder zwölf Gängen und ist gerade im Nahverkehr ein wahrer Segen. Fällt dort doch – bedingt durch viele Stopps und große Anteile im innerstädtischen Verkehr – wesentlich mehr Schaltarbeit als im Fernverkehr an.
Auch die Baureihe Axor kommt im Lauf der Jahre nicht nur in den Genuss der Telligent-Schaltung (ab 2004), sondern zieht im Jahr 2007 ebenfalls mit der Option auf das vollautomatisierte PowerShift-Getriebe G 211-12 nach, das gegenüber der 16-Gang-Telligent-Schaltbox 50 Kilogramm, im Vergleich zum Neungang-Handschalter 40 Kilogramm Gewicht spart. Allerdings ist die im Axor eingesetzte PowerShift-Variante nicht ganz so üppig mit Zusatzfunktionen gesegnet wie das Pendant im Flaggschiff Actros. Der Rangier-Modus ist das einzige Extra, mit dem PowerShift im Axor aufwarten kann.
Und selbst den Unimog stattet das Werk nun schon seit Jahren serienmäßig mit der halbautomatisierten Telligent-Schaltung aus. Gegen moderaten Aufpreis ist für diesen auch eine vollautomatisierte Variante namens AutomaticShift lieferbar. Sie erlaubt in Verbindung mit der serienmäßigen Wendeschaltung EQR (Electronic Quick Reverse) sogar einen schnellen Wechsel zwischen Vorwärts- und Rückwärtsfahrt, bei dem zum Umschalten nicht angehalten werden muss.
PowerShift die Zweite
Nur ein Jahr später – im März 2008 – stellt Mercedes-Benz in der dritten Generation des Actros bereits die zweite Generation der PowerShift-Getriebe vor und schickt den Lkw als weiteres Novum serienmäßig mit dieser Technik ins Rennen. Neu bei PowerShift 2 sind eine integrierte Neigungssensorik sowie eine verfeinerte Schaltstrategie. Laufend misst dabei die Sensorik die Neigung der Fahrbahn, zieht dabei stetig und noch genauer als bisher die Fahrzeuggeschwindigkeit sowie die Stellung des Gaspedals mit ins Kalkül, um so die optimale Schaltstrategie zu finden.
Großes Augenmerk gilt auch dem Schaltkomfort: Die verfeinerte Sensorik an der Vorgelege- und Hauptwelle des Getriebes ermöglicht es der Elektronik, weicher und dennoch schneller die Gänge zu wechseln. Die Steuerungs-Software ist dergestalt optimiert, dass sie Anfahrschwingungen im Antriebsstrang gewissermaßen erahnt und ihrem Auftreten durch eine verbesserte Steuerung des Drehmomentaufbaus vorbaut. „Anti-Ruckel-Regelung“ heißt dieses Feature, das die Nick- und Wankbewegungen der Kabine deutlich reduziert. Subtiler denn je geht zudem der Rangier-Modus zu Werke.
Neuer Geländemodus voller Finessen
Auf dem Fuße folgt zur Internationalen Automobil-Ausstellung (IAA) 2008 die Geländevariante von PowerShift. Den Offroad-Modus aktiviert – ähnlich wie schon bei der Gelände-EPS – das Einlegen der Längssperre. „Lastabhängige Drehzahlerhöhung“ nennt das Werk eine der Besonderheiten, mit denen Offroad-PowerShift besonders glänzen kann. Dabei fühlt die Kupplung quasi vor, bei welcher Drehzahl sie formvollendet schließen kann, um die Fuhre auch bei hohen Fahrwiderständen sanft in Bewegung zu setzen. Reicht die Anfahr-Drehzahlspanne beim Straßenfahrzeug nur bis 750/min, so ist sie bei den Baufahrzeugen mit Offroad-Modus auf bis 1100/min erweitert.
Reicht die Zugkraft für das angepeilte Manöver nicht aus, dann wird die Kupplung erst gar nicht geschlossen. Bevor die Kupplung also möglicherweise thermisch überlastet wird, hat der Fahrer den Krebsgang zu nutzen. Auch der Rangiermodus ist für die Geländeversion von PowerShift noch einmal optimiert. „Traumhaft feinfühlig lässt sich der Kipper sowohl vorwärts als auch rückwärts dirigieren“, schreibt das Magazin „lastauto omnibus“ nach einer ersten Fahrt.
Schneller als bei den Straßenfahrzeugen mit PowerShift-Getrieben gehen die Gangwechsel im Geländemodus obendrein vonstatten. Die integrierte Anti-Ruckel-Regelung schafft nicht nur generell hohen Schaltkomfort, sondern hilft eben – durch ein genaues Definieren des richtigen Moments – auch bei der Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit. Und generell geht PowerShift im Geländemodus ein Stück weit forscher beim Gangwechsel vor, wie es sich offroad eben empfiehlt: Es schaltet früher zurück als sonst und später hinauf.
Robustheit, die Ihresgleichen sucht
Ein einfacher Overdrive unterscheidet das bei den Baufahrzeugen eingesetzte Getriebe G 330-12 von den Volumenmodellen für die Straßenfahrzeuge. Bei der Hardware sind es hauptsächlich die Getriebearme (die Aufhängung des Aggregats) aus Stahl statt aus Aluminium, die den Unterschied zu allen anderen PowerShift-Schaltboxen machen.
So aber ist die Schaltbox G 330-12 mit einem maximal möglichen Eingangsdrehmoment von 3300 Nm nicht nur härtesten Strapazen auf dem Bau gewachsen, sondern kann sich auch im Schwerlastbereich bewähren. Die Latte liegt hoch: Bis 250 Tonnen Zuggesamtgewicht muss das G 330-12 verkraften können.
Zu haben ist diese stärkste Variante der PowerShift-Getriebe in allen 6x4- und 8x4-Varianten der Baufahrzeuge von Mercedes-Benz. Dass die Allradversionen fürs Erste noch ausgenommen sind, hat hauptsächlich folgenden Grund: Eine zufriedenstellende Integration der Elektronik in das große Ensemble an Differenzialsperren, das einen Allradler nun einmal prägt, braucht ihre Zeit.
Die Quote stimmt
Anders als bei den Straßenfahrzeugen bietet das Werk PowerShift beim Baufahrzeug nicht serienmäßig an. Generell setzen sich Neuerungen auf dem Bausektor nur deutlich zögerlicher um als im Straßentransport, bei dem die Haltedauer der Lkw zudem eine viel geringere ist. Doch ist Produktmanager Vincent Angellier zuversichtlich, dass sich die Ausstattungsquote von unter 10 Prozent zum Zeitpunkt der Vorstellung Anfang 2009 bald ändern wird: „Ich rechne mit einer Steigerung auf 40 bis 50 Prozent in den kommenden Jahren“, sagt er.
Im Sturm genommen hat PowerShift jedenfalls nur eine IAA später auch schon die Straßenfahrzeuge der Baureihe Axor. Auf der IAA 2010 in Hannover kündigt
Mercedes-Benz an, dass PowerShift-Getriebe serienmäßig nicht mehr einzig im Flaggschiff Actros zu haben sind, sondern künftig auch als Standard für die Straßenfahrzeuge der Baureihe Axor kommen werden.
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