Doppelkupplungsgetriebe von Porsche

Was ist ein Doppelkupplungsgetriebe?

Ein Doppelkupplungsgetriebe ist ein automatisiertes Schaltgetriebe, das mit zweier Teilgetriebe einen vollautomatischen Gangwechsel ohne Zugkraftunterbrechung ermöglicht. Die Getriebesteuerung wählt die Gänge selbstständig oder so wie es der Fahrer möchte (Schaltwippe/Hebel) im Rahmen der zugelassenen Drehzahlbereiche. Im Gegensatz zu Automatikgetrieben mit hydraulischem Drehmomentwandler erfolgt die Übertragung des Moments über eine von 2 Kupplungen, die 2 Teilgetriebe mit dem Antrieb verbinden. Dieses Prinzip ermöglicht einen Gangwechsel ohne Zugkraftunterbrechung, indem gleichzeitig eine Kupplung schließt, während die andere öffnet.

Wie funktionieren die Schaltvorgänge?

Eine elektronische Getriebesteuerung entscheidet entsprechend den Schaltprogrammen, der Drehzahl bzw. Geschwindigkeit und der Anforderung des Piloten über die Gangwahl und steuert die Schaltvorgänge. Die integrierte Aktorik betätigt die Teilgetriebe und die Kupplungen elektromechanisch oder hydraulisch.

Vor dem Schalten wird zunächst im lastfreien Zweig der zu schaltende Gang eingelegt. Dann wird die Kupplung des vorgewählten Ganges geschlossen und die des bisher belasteten Ganges gleichzeitig geöffnet. Durch elektronisch aufeinander abgestimmtes „Schleifen“ der beiden Kupplungen geschieht in dieser Phase die Anpassung der Motordrehzahl an die neue Getriebeübersetzung. Es wird somit ohne Zugkraftunterbrechung geschaltet. Die Dauer dieser Phase wird, um einen deutlichen Ruck zu vermeiden, vom Drehzahlunterschied abhängig gemacht und beträgt einige Hundertstel- bis Zehntelsekunden. Das Fahrzeug wirkt deutlich agiler und beschleunigt schneller.

Ohne Zugkraftunterbrechung kann dabei allerdings nur von einem geraden in einen ungeraden Gang und umgekehrt geschaltet werden. Die Steuerung wählt aus diesem Grund situationsabhängig einen vorübergehenden Stützgang aus dem anderen Teilgetriebe aus. Ist beispielsweise bei Fahrt im dritten Gang mit relativ niedriger Drehzahl und relativ hoher Last mechanisch auch der zweite Gang eingelegt, so muss nur die Doppelkupplung betätigt werden, um das Moment tatsächlich über den vorgewählten Stützgang (in diesem Fall der Zweite) zu übertragen und dessen Übersetzung wirksam werden zu lassen. Wird in der Beispielsituation aber manuell oder durch Kick-down (Durchtreten des Gaspedals) der erste Gang angefordert, schaltet das Getriebe trotzdem kurz in den Zweiten und erst dann in den Ersten.

Wie bedient man ein DKG?

Das Doppelkupplungsgetriebe ist ein automatisches Getriebe. Die Bedienung des Getriebes entspricht weitestgehend der Handhabung anderer vollautomatischer Getriebe. Eingriffe des Fahrers sind nur in Form von Betätigungen des Wählhebels bei Fahrtantritt, zum Rückwärtsfahren und Parken erforderlich oder in besonderen Situationen, wie ein zu hoher Gang bei starkem Gefälle, empfohlen. Wünscht der Fahrer die manuelle Gangwahl, kann er dies beispielsweise über Schaltwippen am Lenkrad oder durch Tippen (nach vorn oder hinten) des Wählhebels einer zweiten Gasse auslösen.

PDK – Porsche Doppelkupplungsgetriebe.

In den 1980er Jahren entwickelte Porsche für den Renneinsatz eine technische Weltneuheit und gewann damit Rennen: Das Doppelkupplungsgetriebe.

Im Jahr 2013 kehrt diese fortschrittliche Getriebetechnologie auf die Rundstrecke zurück: Der neue Porsche 911 GT3 hat das schnellste und leistungsfähigste Porsche-Doppelkupplungsgetriebe, wird auch in Kurzform PDK genannt, das Porsche in einem Serienfahrzeug einsetzt. Fast 30 Jahre, die mit einer langen Pause begannen und in einer stürmischen Erfolgsgeschichte mündeten. Je nach Modellreihe werden heute mehr als drei Viertel aller Porsche-Fahrzeuge mit PDK-Getriebe ausgeliefert – Tendenz weiter steigend.

Der ab dem Jahr 1984 eingesetzte Porsche 962 ist mit 54 Siegen und zahlreichen Meisterschaften der wohl erfolgreichste Rennsportwagen. Für ihn wurde das erste Porsche-Doppelkupplungsgetriebe entwickelt. In der Langstrecken-Weltmeisterschaft bewährte sich diese Getriebekonstruktion. Die Serienentwicklung wurde damals jedoch nicht weiterverfolgt, da die Elektronik und die Rechnerkapazitäten noch nicht ausgereift waren, um die hohen Komfortansprüche für den Betrieb in einem Straßenfahrzeug zu erfüllen.

2008: Erstes PDK für Sportwagen im 911 Carrera

Mit den Fortschritten in der Steuerungselektronik änderte sich dies nach der Jahrtausendwende. Porsche griff die Entwicklung wieder auf und präsentierte 2008 das erste Doppelkupplungsgetriebe für Seriensportwagen im 911 Carrera. Es löste das konventionelle Automatikgetriebe Tiptronic S ab und ist ideal auf die Sportwagen zugeschnitten: Das Porsche-Doppelkupplungsgetriebe vereint die Fahrdynamik und den sehr guten mechanischen Wirkungsgrad eines manuellen Schaltgetriebes mit dem hohen Schalt- und Fahrkomfort eines Automatikgetriebes. Schaltvorgänge absolvierte das Doppelkupplungsgetriebe bereits bei seinem Debüt um bis zu 60 Prozent schneller als ein Automatikgetriebe. Es ermöglicht zudem den Gangwechsel ohne Zugkraftunterbrechung und reduzierte Kraftstoffverbräuche.

Die Gänge des PDK sind auf zwei Teilgetriebe verteilt, die über zwei parallele Lastschaltkupplungen mit dem Motor verbunden sind. Die ungeraden Gänge sowie der Rückwärtsgang sind mit der Kupplung I verbunden – dieses Paket bildet das erste Teilgetriebe. Die geraden Gänge sind dagegen als zweites Teilgetriebe mit der Kupplung II verbunden. Prinzipiell werden die einzelnen Gänge wie bei einem mechanischen Handschaltgetriebe über Schaltgabeln gewählt, die beim PDK jedoch elektrohydraulisch betätigt werden. Dabei sind die Gänge eins bis sechs sportlich ausgelegt – die Höchstgeschwindigkeit erreichen die Fahrzeuge im sechsten Gang. Der siebte Gang hat zur Kraftstoffeinsparung eine lange Übersetzung.

Das PDK stieß von Anfang an auf ein überragendes Kundenecho. Ein Jahr nachdem der 911 Carrera das neue Getriebe als Option erhielt, hielt es als Wunschausstattung auch in Boxster und Cayman Einzug. Bei der Weltpremiere des Panamera 2009 waren alle drei Startmodelle bereits serienmäßig mit dem Doppelkupplungsgetriebe ausgestattet. Das PDK funktioniert in allen drei Baureihen zwar gleich, ist aber für jede Modellfamilie allein schon aus Gründen der drei unterschiedlichen Antriebskonzepte eine spezifische Entwicklung.

2013: Comeback des rundstreckentauglichen PDK im 911 GT3

Mit dem neuen 911 GT3 erreichen die Fähigkeiten des PDK ein neues Plateau. Speziell für den Hochleistungssportwagen haben die Motorsport-Ingenieure das Doppelkupplungsgetriebe sowohl mechanisch, als auch steuerungstechnisch tiefgreifend überarbeitet. Resultat ist ein Getriebe, das dem Fahrer alle fahrdynamisch wichtigen Eigenschaften des bisher manuellen Schaltgetriebes bietet und mit den Performance-Vorteilen des Doppelkupplungsgetriebes ergänzt. Im Rundstreckeneinsatz kann es deshalb vergleichbar einem sequenziellen Schaltgetriebe gefahren werden – mit noch mehr Potenzial und emotionalem Fahrspaß.

„Blitzschaltungen“ mit äußerst kurzen Reaktions- und Schaltzeiten

Schaltstrategie und Reaktionszeit des PDK im 911 GT3 sind konsequent auf maximale Performance entwickelt und unterscheiden sich grundlegend von der der anderen Porsche-Sportwagen. Der Fahrer spürt das insbesondere beim manuellen Hochschalten in Form einer „Blitzschaltung“: Hierbei sind Reaktionszeiten von unter 100 Millisekunden möglich. Zur Steigerung der Fahr-Performance erfolgen die Blitzschaltungen mit einer Momentenüberhöhung und die Gangwechsel werden mit einer hochdynamischen Anpassung der Motordrehzahl an den neu gewählten Gang umgesetzt. Dabei liegen die Schaltzeiten in einer Größenordnung, die bisher dem Motorsport vorbehalten war.

Paddle-Neutral: Auskuppel-Funktion beim PDK des 911 GT3

Die Fahrdynamik eines auf optimale Rundenzeiten gefahrenen Sportwagens wird auch von der Kupplung mitbestimmt. Deshalb verfügt das PDK im 911 GT3 über die Funktion „Paddle-Neutral“. Zieht der Fahrer an beiden Schaltpaddles gleichzeitig, werden die Kupplungen des PDK geöffnet und der Kraftfluss zwischen Motor und Antrieb unterbrochen. Werden beide Schaltpaddles wieder gelöst, schließt die Kupplung bei ausgeschaltetem PSM blitzartig. Ist das PSM eingeschaltet, wird die Kupplung schnell, aber weniger impulsartig geschlossen.

Diese Funktion bietet im Wesentlichen zwei Vorteile: So kann der Fahrer zum Beispiel das Fahrverhalten eines bei Nässe in der Kurve untersteuernden Fahrzeuges durch Ziehen der Paddles neutralisieren und so zusätzliche Seitenführungskraft an den Rädern der Hinterachse aufbauen. Der zweite Aspekt betrifft die individuelle Beeinflussung der Fahrdynamik durch das impulsartige Einsetzen der Antriebskraft beim Einkuppeln. Vergleichbar einer traditionellen Kupplung in Verbindung mit einem Handschaltgetriebe kann so bei dynamischem Einlenken das Fahrzeugheck bewusst destabilisiert werden.

Adaptive Schaltung mit sportlichen Strategien

Das PDK bietet auch dem Fahrer des neuen 911 GT3 die Alternative, das Schalten der adaptiven Getriebesteuerung zu überlassen. Grundsätzlich besitzt das PDK des neuen 911 GT3 nur zwei Schaltstrategien: Sport und Race Track. Damit erfolgen die Gangwechsel beim neuen 911 GT3 immer schnell. Schaltabläufe und Schaltpunkte orientieren sich an der Dynamik des Fahrers. Im Race-Track-Modus orientiert sich das PDK an Schaltkennfeldern, die auf die Anforderungen des reinen Rundstreckenbetriebs zugeschnitten sind. Die Gänge werden länger gehalten und Hochschaltungen erfolgen erst bei höheren Drehzahlen. Die Rundstreckenabstimmung bedeutet außerdem, dass das Schaltprogramm auch bei gemäßigt sportlicher Fahrweise unverändert performance-orientiert bleibt. Damit bewegt sich der Hochleistungssportwagen immer in leistungsorientierten Betriebspunkten und es steht zu jedem Zeitpunkt ein erhöhtes Zugkraftpotenzial zur Verfügung, ohne dass der Fahrer den Gang wechseln muss.

Kürzer übersetzte Gänge: Schneller auf der Nürburgring-Nordschleife

Die mechanischen Veränderungen des 911 GT3-PDK gegenüber den Doppelkupplungsgetrieben in den anderen Porsche-Modellen betreffen im Wesentlichen den inneren Aufbau. So wird durch den Einsatz von leichteren Zahnrädern und Radsätzen die Drehzahldynamik des Hochdrehzahlmotors optimal unterstützt. Zudem sank dadurch das Gesamtgewicht des PDK-Getriebes um rund zwei Kilogramm. Kürzere Gangübersetzungen ergeben eine völlig neue Charakteristik, die Höchstgeschwindigkeit erreicht der 911 GT3 im siebten und damit höchsten Gang. In Verbindung mit der um 15 Prozent kürzeren Hinterachsübersetzung besitzt der neue 911 GT3 damit in allen Gängen deutlich kürzere Gesamtübersetzungen als die 911 Carrera-Modelle.

Im Ergebnis setzt der neue 911 GT3 mit seinen Fahrleistungen erneut Bestmarken. Vor allem an zwei Werten hat das PDK entscheidenden Anteil: Bei voller Beschleunigung aus dem Stand passiert der 911 GT3 nach 3,5 Sekunden die 100 km/h-Marke und erreicht in weniger als zwölf Sekunden Tempo 200. Und die Nürburgring-Nordschleife als anerkannt schwierigste Rennstrecke der Welt bewältigt der neue 911 GT3 in unter 7:30 Minuten.

Quelle: Porsche, Wikipedia