Alles über 100 Jahre ZF
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ZF-Getriebe-Historie: Schalten und walten

Konstanz und Wandlungsfähigkeit muss ein Getriebe bieten. Beides zieht sich wie ein roter Faden durch die Geschichte der ZF-Getriebe für den Lkw.

Mit dumpfem Grollen aus dem Maschinenraum, begleitet von unüberhörbarem Rauschen aus dem Räderwerk der Schaltbox – so fährt der Magirus M 145 mit seiner gewaltigen Langhaube vor, als Feuerwehrfahrzeug im tannengrünen Dress der 40er-Kriegsjahre. Vermutlich tat er in Friedrichshafen Dienst, bevor er von einem privaten Sammler angekauft wurde und heute eine der Perlen aus der historischen Sammlung von ZF ist.

Als grüner Exot in der Ahnenreihe der üblicherweise rot lackierten Feuerwehrzeuge steht dieser Magirus M 145 mit seinem Einheitsgetriebe von ZF beispielhaft für die Lkw-Technik der Vorkriegszeit. Viel ist nicht mehr erhalten aus dieser Epoche. Als einer der Letzten seiner Art ist dieser Langhauber von 1940 sogar ein besonderer Glücksfall: Viele zivile Lkw wurden in seinem Jahrgang nicht mehr gebaut, der schon ganz im Zeichen der Kriegswirtschaft stand. Von der sagenhaften Typen- und Herstellervielfalt der 20er- und 30er-Jahre ist nur noch wenig übrig.

Dabei waren schon die sogenannten Goldenen Zwanziger gerade auch für die Lkw-Industrie nicht immer ein Zuckerschlecken. Es kam nicht von ungefähr, dass Daimler und Benz schon 1926 fusionierten, wie zwölf Jahre später auch Magirus und Klöckner-Humbolt-Deutz. Zwang zu Größe beherrschte damals schon das Wirtschaftsleben. Die Rahmenbedingungen haben es in sich: Nach dem Ersten Weltkrieg herrschte eine Strukturkrise in der deutschen Automobilindustrie. Es folgten die Inflation und nach einer kurzen Phase der Stabilisierung die Weltwirtschaftskrise von 1929.

Goldene Zwanziger: Einheitsgetriebe kommt wie gerufen

Wie gerufen kam somit in den Zwanzigern das "ZF-Einheitsgetriebe", mit dem das Werk erstmals die Idee eines Getriebebaukastens umsetzte, die sich bis zum heutigen Tag bewährt hat. Dabei handelte es sich um ein ebenso einfaches wie robustes Schieberadgetriebe mit drei bis vier Gängen, das  in mehrerlei Varianten und zunächst fünf Gehäusegrößen sowohl für Pkw als auch Nutzfahrzeuge konzipiert wurde.

"Größtmögliche Einfachheit im Mechanismus", so informiert ein zeitgenössischer Prospekt, bedeute "höchste Vollendung". Und bringt es als eines der Rezepte für den Erfolg auf den Punkt: "Je einfacher die Konstruktion, desto kräftiger können die Einzelteile bei kleinsten Abmessungen gehalten werden, desto größer ist aber auch die Zuverlässigkeit im Betrieb."

Eine rustikale Angelegenheit ist das Lkw-Fahren damals allemal, wie eine kleine Proberunde im Magirus-Feuerwehr-Lkw von 1940 zeigt: Doppelkuppeln und Zwischengas sind unerlässlich, soll der Gangwechsel einigermaßen geräuscharm vonstattengehen. Passt die Drehzahl nicht, stellt sich mächtiges Sirren und Kratzen ein – das geradverzahnte Räderwerk gibt sich gern auch bockig und kennt dann kein Pardon.

Gedenksekunde beim Raufschalten

Besonders heikel ist die Übung beim bemerkenswert langen Sprung zwischen drittem und vierte Gang (Übersetzung 1,98 auf 1,00): Da geht’s nicht ohne ausgeprägte Gedenksekunde beim Raufschalten, auf dass die Motordrehzahl sich in aller Ruhe den nötigen langsameren Puls aneignen kann. Beim Runterschalten aber heißt es, den Motor ein wenig zu quälen: Durch vehementes Gasgeben jubelt die Drehzahl in jene kehlig trompetende Höhen, bei der die Zahnräder ihr Einverständnis dann durch ein markiges Rumpeln kundgeben, mit dem sie schließlich ineinandergreifen. Damals war das eben State of the Art.

Auf seine Art ist das Einheitsgetriebe ein Sieg der wirtschaftlichen Vernunft: ZF kann dasselbe Getriebe für mehrere Kunden fertigen und erzielt Kostenvorteile durch entsprechende Stückzahlen. Am Ende ist das Einheitsgetriebe ein grandioser wirtschaftlicher Erfolg: Es ist robust und langlebig – ZF verkauft insgesamt rund 300.000 Einheiten.

Allerdings hat die Sache mit dem Einheitsgetriebe auch mehrerlei Haken. Zum einen resultiert aus der Geradverzahnung eben alles andere als ein laufruhiges Getriebe – zumindest für heutige Ohren. Der 75-jährige Antrieb sirrt munter vor sich hin und produziert bei hochtouriger Fahrt einen markigen Pfeifton. Zum anderen ist der Gangwechsel wegen der gewissen Störrischkeit der geradverzahnten Räderpaarungen ein Geschäft für echte Könner. Zum Dritten gelangen vier Grundgänge schnell an ihre Grenzen, sobald die Endgeschwindigkeit der Fahrzeuge höhere Sphären erreicht.

1947 kommt das Klauengetriebe

Genau das ist dann in der Wirtschaftswunderzeit generell der Fall. Bestens gerüstet ist ZF dafür aber mit dem 1947 vorgestellten Klauengetriebe für Lkw – auch "Allklauengetriebe" genannt. Damit hatte ZF bereits in den 30er-Jahren einige Erfahrung gesammelt. Den Anfang macht das Duo aus AK 6-50 und AK 5-33, das AK 6-75 geht 1950 in Serie. AK 6-50 und AK 6-75 besitzen jeweils sechs unsynchronisierte, aber durchweg klauengeschaltete Vorwärtsgänge. Deren schrägverzahnte Gangräder treten nicht nur akustisch deutlich zahmer auf als ihre Vorfahren beim Einheitsgetriebe, sondern zeigen auch beim Schalten selbst höheres Entgegenkommen. Denn sie kommen mit der Drehzahldifferenz zwischen den Gangrädern doch spürbar besser zurecht als die geradverzahnten Schieberad-Gesellen aus der Vorkriegsfamilie der Einheitsgetriebe. Rund 20 Jahre war diese Getriebebauweise, später auch mit Kegelsynchronisierung im gleichen Gehäuse zu haben, fortan der Standard in schweren Lastwagen.

Als typischer Vertreter dieser Epoche bestreitet ein Langhauber namens LAK 329 von Mercedes unseren Vergleich, den das Autohaus Russ mit Sitz in Nürtingen und Dettingen in liebevoller Detailarbeit picobello in Schuss gebracht hat. Kaum ist der Motor des 1961 gebauten Allradkippers per Zugknopf gestartet und der erste Gangwechsel fällig, wird schnell klar, was schon die zeitgenössischen Tester an diesem Klauengetriebe begeistert hat.

"Es geht so unwahrscheinlich leicht", rühmt Richard Gebauer, der legendäre Chefredakteur von lastauto omnibus, den Schaltkomfort, "dass es eine Freude ist, damit umzugehen." Doch gilt auch für den Umgang mit dem liegend eingebauten Klauengetriebe ZF AK 6-55 immer noch zu beherzigen, was eine von ZF in den 60er-Jahren herausgegebene "Getriebefibel" folgendermaßen zusammenreimt: "Wo hohe Touren sinnlos walten, sollst du am besten gar nicht schalten."  Ähnlich lautet die Empfehlung für den Drehzahlkeller. Das Motto heißt: "Schalten, wenn der Motor tief gefallen, ist schon das Schädlichste von allem."

Zwischen den Extremen aber flutschen die Gänge bei dem mittlerweile mehr als 50 Jahre alten Klassiker auch heute noch wie geschmiert, sobald die Drehzahl einigermaßen stimmt. Verglichen mit dem gut 20 Jahre älteren und sich raubauzig gebärdenden Magirus-Langhauber schnurrt der Triebstrang des 329er-Benz, der es im direkt übersetzten höchsten Gang immerhin auf 74 km/h Höchstgeschwindigkeit bringt,  dezent wie eine Nähmaschine vor sich hin.

Allradantrieb in den 1960ern sehr beliebt

Dass Allradantrieb zu Zeiten des 1961 gebauten LAK 329 äußerst beliebt ist, kommt nicht von ungefähr. Die Käufer haben seinerzeit nicht nur der hohen Geländegängigkeit wegen geradezu einen Narren an der Achsformel 4x4 gefressen. Der (in diesem Fall zuschaltbare) Allradantrieb hat noch einen weiteren Vorteil: Hält dieses zusätzliche Zahnwerk doch auch noch einen Geländegang parat, der ganz à la Berggang-Option beim Magirus-Feuerwehr-Lkw Gang für Gang die Endgeschwindigkeit erheblich verknappt, die Zugkraft aber merklich erhöht. So ist der LAK 329 am Ende mit einer Art verkapptem Zwölfgang-Getriebe versehen, das sich allerdings auf die Variante „Berggang“ mit jeweils verkürzter Übersetzung pro Gang beschränkt. Auch wenn zwölf Gänge so nur quasi aus zwei verschiedenen Schubladen zu haben sind: Die weitere Entwicklung hin zu noch mehr Gangstufen und einem einzigen, in sich feiner gestuften Getriebe ist nicht mehr zu bremsen. Schon in den 60er-Jahren fassen mit Vorschaltgruppe ausgestattete und somit zwölfgängige Klauengetriebe ebenso Fuß wie synchronisierte Varianten. "ZF AK 6-80" lautet bald der Name des damaligen Standardgetriebes für schwere Lkw. Die Ziffer 80 steht für maximal 800 Nm Eingangsdrehmoment.

Das allerdings ist ein Wert, bei dem es die Motorenbauer nicht bewenden lassen. Schon ab 1. April 1963 gilt das Postulat von sechs PS pro Tonne, in den frühen 70er-Jahren ertönt dann die Forderung nach acht PS pro Tonne. Rasant ändert sich zwischen Ausklingen des Wirtschaftswunders und Aufkommen der Ölkrisen generell das Gesicht der Lkw. Langhauber wie der Mercedes-Benz LAK 329 treten ganz schnell ab, der Frontlenker setzt sich zunehmend durch. Zugleich klettert das zulässige Gesamtgewicht des Lastzugs von den drastischen, auf den damaligen deutschen Verkehrsminister Seebohm zurückgehenden Beschränkungen in den 50er-Jahren zügig von 24 auf 32 Tonnen (60er-Jahre), um dann in den 70er-Jahren endlich bei 38 Tonnen zu landen.

Drehmomentstärkere Motoren sind die Folge, für die das jahrzehntelang bewährte Konzept der fünf- oder sechsgängigen Klauengetriebe nicht mehr die ideale Lösung darstellt. Mit dem Novum einer Nachschaltgruppe kommt als einer der markanten Zwischenschritte zum heute noch gängigen Ecosplit-Klassiker anno 1969 das ZF Range-Getriebe 5 S 110 GP: ein Achtgang-Getriebe mit Crawler, gewappnet für 1.100 Nm Eingangsdrehmoment.

Ecosplit-Getriebe mit 16 Gängen

Für 16 Gänge fehlt jetzt nur noch die Vorschaltgruppe. Ein viergängiges Grundgetriebe mit Vor- sowie Nachschaltgruppe: Das ist das Kennzeichen der neuen Ecosplit-Getriebe von ZF, deren Stern bereits in den frühen 80er-Jahren aufgeht.

Gleich drei mit solch einem 16-gängigen Ecosplit-Getriebe versehene Lkw sind zu diesem Vergleich angereist: als Vertreter der 80er-Jahre ein Mercedes 1928 aus der Reihe NG80 als ganz besonderer Allradkipper, da, wie damals in der Schweiz üblich, nur 2,30 Meter breit. Ferner ein Iveco-Magirus-Eckhauber vom Typ 330-30 AN, der die großartige Tradition der seinerzeit als „Bullen“ beworbenen Haubenfahrzeuge aus Ulm bis in die 90er-Jahre aufrecht erhält. Dritter im Bunde ist schließlich wiederum ein Baufahrzeug: ein 460 PS starker Vierachskipper von DAF. Der stämmige Holländer aus der CF-Reihe ist mit der Abgasstufe Euro 6 unschwer als Kind unserer Tage zu erkennen.

Wie schon für den Langhauber Mercedes LAK gilt auch für den Eckhauber 330-30 AN von Iveco, dass der Triebstrang beim Lkw eben oft moderner sein kann als das Drumherum. Doch ist solch ein Hauber gerade auf dem Bau nicht ohne (siehe Kasten S.12). 16 S 130 lautet die Typenbezeichnung der im Magirus-Eckhauber verbauten Schaltbox, die es auf eine Spreizung von 13,48 bringt: rund 40 Prozent mehr als beim Standard-Klauengetriebe der vorigen Epoche und typisch für die erste Generation der Ecosplit-Getriebe.

Etwas moderater beim Eingangsdrehmoment tritt hingegen das 16 S 112 genannte Getriebe des von Harald Müller liebevoll restaurierten Allradkippers Mercedes 1928 an. Es ist die kleinste Ausführung der seinerzeit vierköpfigen Ecosplit-Familie, die bis hinauf zum mächtigen 16 S 190 reicht. Das Getriebe 16 S 121 erweist sich aber als gerade recht für das ebenfalls moderate Drehmoment des 14,6-Liter großen V8 in Saugerversion.

Erstaunlich aber ist im direkten Vergleich, wie gut sich die beiden Getriebe dieser grundverschiedenen Baufahrzeuge heute noch schalten lassen – trotz der vielen Jahre auf dem Buckel und der vielen Kilometer unter harten Bedingungen. Beiden gemeinsam ist auch die mit den Ecosplit-Getrieben erstmals eingesetzte und sehr leicht zu bedienende Doppel-H-Schaltung: Das Aktivieren oder Ausschalten der Nachschaltgruppe vollzieht der Klaps mit dem Schalthebel über den kleinen Widerstand zwischen den beiden nebeneinander liegenden H-Schemata hinweg. Es gibt kein umständliches Umlegen eines Bereichsschalters mehr mit anschließendem nochmaligen Schalten der gleichen Gassen des Einfach-H. Dass diese zwar etwas kompliziertere, aber platzsparende klassische Lösung bis heute noch ihre Berechtigung hat, zeigt als dritter Ecosplit-Proband in diesem Vergleich der DAF-Kipper von heute: Er setzt auf genau diese traditionelle Lösung.

Schaltunterstützung Servoshift reduziert Bedienkräfte

Die Schaltunterstützung Servoshift gehört beispielsweise zu den vielen Unterschieden, die zwischen der heutigen vierten Ecosplit-Generation und ihren Vorfahren bestehen. Die pneumatisch funktionierende Schaltunterstützung Servoshift reduziert die Bedienkräfte auf ein Minimum. Doch als sie im Jahr 1998 eingeführt wird, hat ZF dem Ecosplit-Getriebe bereits eine spannende Alternative zur Seite gestellt, die es dem Fahrer in bestimmten Einsätzen nochmals leichter macht. Die Rede ist vom automatisierten Wechselgetriebe AS Tronic, das seinen Einstand im April 1997 gibt: In den Lkw der Iveco feiert das mit zwei Vorgelegewellen arbeitende Getriebe Premiere, kommt dann auch bei MAN sowie DAF zum Einsatz – und bewährt sich nicht nur in Europa: Auch der koreanische Hersteller Hyundai zum Beispiel setzt bei seinen schweren Lkw schon längst auf die AS Tronic von ZF.

Aktuell steht mit dem brandneuen TraXon-Getriebe inzwischen die jüngste Entwicklung automatisierter Nutzfahrzeuggetriebe in den Startlöchern. Noch ist das ZF-TraXon so neu, dass es bisher nirgendwo in Serie eingebaut wird. Aber in dieser Vergleichsrunde zeigt ein roter MAN TGX mit dem neuen D38-Motor, was die Neuentwicklung alles kann. Der 560 PS starke Münchner ist einer der hauseigenen Versuchsträger von ZF. Von Versuch ist jedoch nichts zu spüren. Hier tritt das MAN-Flaggschiff mit dem Modernsten an, was es bei ZF derzeit als Schaltwerk für den Lkw gibt.

TraXon: Dreiwellengetriebe verkürzt Bauraum

TraXon basiert ebenfalls auf dem Prinzip des Dreiwellengetriebes, das es erlaubt, den Bauraum besonders kurz zu halten. Noch einmal erhöht ist das mögliche Eingangsdrehmoment: 2.800 Nm lautet das Limit nun für die Direktgangausführungen, 3.500 Nm sind es für die Overdrive-Version. Gegenüber der AS Tronic konnte ZF sowohl den Wirkungsgrad des Getriebes als auch die Spreizung noch einmal erhöhen. Zudem ist TraXon gespickt mit einer ganzen Reihe an neuen Funktionen, wie ein beeindruckender Probelauf im roten MAN 18.560 zeigt. Zu ihnen gehört etwa das "Fahren auf Leerlaufregler", ein Kriechlauf, der ohne Betätigung des Gaspedals und ohne Öffnen der Kupplung funktioniert – besonders praktisch im Stop- and-go-Verkehr. Die auf GPS-Daten basierende Streckenerkennung „PreVision GPS“ passt die Schaltvorgänge vorausschauend an die Topografie an und nutzt diese auch für den Rollbetrieb, um weiter die Effizienz zu steigern.

Für außergewöhnliche Fahrsituationen besitzt TraXon hauptsächlich drei neue Funktionen. Zum besonders präzisen Rangieren gibt es außer der Kriechfunktion jetzt auch einen extrakurz übersetzten Rückwärtsgang. Optional sind zwei schnelle Rückwärtsgänge zu haben, etwa für flotte Manöver auf Autobahnbaustellen. Dort könnte auch die neue Freischaukelfunktion nützlich werden.

Weit in die Zukunft weist beim neuen ZF-TraXon die Systemfähigkeit. Als erstes modulares Getriebekonzept der Welt ist es mit verschiedenen Anbauelementen kombinierbar, die keine Wünsche offen lassen: Die Palette reicht von Ein- oder Zweischeibenkupplungen über ein Doppelkupplungs- sowie ein Hybridmodul bis hin zum Schwerlastmodul TraXon Torque. Auch für eine Start-Stopp-Automatik ist TraXon vorbereitet.

Es hat sich viel getan in all den Jahrzehnten zwischen dem tannengrünem Feuerwehrfahrzeug von damals und dem karminroten Versuchs-MAN mit TraXon. Der Fortschritt in simplen Zahlen ausgedrückt: Eingangsdrehmoment um den Faktor 5 erhöht – Gewicht aber bloß um den Faktor 3. Der Gewinn, auf den es am meisten ankommt, liegt aber bei Funktionalität sowie Komfort. Und dieser Sprung ist so groß, dass er sich in Zahlen gar nicht mehr beschreiben lässt.

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Kostenlos herunterladen Technische Daten des Test-Sextetts (PDF)

Autor

Foto

Thomas Küppers

Datum

27. August 2015
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