DSG 6

In unseren heutigen Fahrzeugen gibt es kaum noch etwas, das nicht von Sensoren, Aktuatoren und Computersystemen gemessen und gesteuert wird. Solche Systeme können, wenn sie richtig konzipiert sind, viel schneller und genauer “handeln” als Menschen es jemals tun können. Auch das Handschaltgetriebe hat so manche Veränderung erlebt. Immer häufiger sind diese Getriebe mit Mechatronik ausgestattet, die dem Fahrer das Kuppeln und Schalten völlig abnimmt. Ein bekanntes Beispiel ist das DSG 6-Getriebe der Volkswagen AG.

Wie aber funktioniert ein DSG-Getriebe? Und welche Rolle kann ACtronics spielen, wenn ein DSG 6 Probleme macht?

Der Name, der sich hinter der Abkürzung DSG verbirgt, deutet schon auf den Unterschied zum Handschaltgetriebe hin. DSG steht nämlich für Direktschaltgetriebe oder Direct Shift Gearbox. Das System arbeitet sehr viel schneller als ein herkömmliches Getriebe, unter anderem weil der jeweils nächste Gang immer schon vorgewählt ist. Im Gegensatz zum Handschaltgetriebe hat ein DSG 6 nämlich nicht eine Kupplung, sondern zwei. Und auch die Eingangswelle ist doppelt ausgeführt. Wir haben es also mit zwei Teilgetrieben zu tun, die in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Ein Teilgetriebe ist für die ungeraden Gänge zuständig, das andere für die geraden Gänge. Man kann sich vorstellen, dass dies einige Vorteile mit sich bringt, aber auch so manche nicht zu unterschätzende technische Herausforderung bereithält.

TCU-DSG 6-Draw

Wir wollen zunächst etwas genauer auf die mechanische Konfiguration eingehen:
Damit zwei Eingangswellen mit einer einzigen Kurbelwelle arbeiten können, braucht man eine besondere Konstruktion. Das DSG 6-Getriebe hat deshalb eine große hohle Eingangswelle (grün), in der eine zweite Eingangswelle mit kleinerem Durchmesser (rot) frei laufen kann. Auf diese Weise wird für zwei Eingangswellen und ihre technischen Vorteile nicht mehr Platz benötigt als für eine. Beide Wellen können nämlich gleichzeitig mit einem eigenen Zahnrad verbunden sein. Dies hat den Vorteil, dass beim Weiterschalten nur Welle 1 ausgekuppelt werden muss und Welle 2 gleich wieder einkuppelt. Die Zeit, die es braucht, um auf ein anderes Zahnrad zu schalten, fällt also völlig weg. Dieser Vorgang findet zu einem anderen Zeitpunkt statt, und zwar in den ruhigen Momenten, in denen eigentlich kein Schalten nötig ist (dazu später mehr in einem praktischen Beispiel).

Andererseits erfordern zwei Eingangswellen aber auch zwei Kupplungen. Und wie muss ein Kupplungssystem aussehen, bei dem beide Eingangswellen mit dem Motor verbunden werden können? Dass ein Pedal dafür nicht die richtige Lösung ist, war schnell klar. Also wurde eine automatisch angesteuerte Kupplung entwickelt. Die gewählte nasse Scheibenkupplung ist eine Kombination aus einer Kupplung mit kleinerem Durchmesser für die grüne Eingangswelle und einer Kupplung mit größerem Durchmesser für die rote Eingangswelle, die beide frei im selben Gehäuse laufen. Wie aber schafft man es, dass beide Kupplungen das gleiche Drehmoment aufnehmen können? Dieses Problem wurde gelöst, indem man die Kupplung mit dem kleineren Durchmesser dicker ausführte. So kann die kleinere Kupplung pro mm2 mehr Drehmoment aufnehmen. Bei der Kupplung mit dem größeren Durchmesser ist dies nicht erforderlich; sie ist deshalb dünner ausgeführt. Beide Kupplungen können auf diese Weise das gleiche Drehmoment aufnehmen, obwohl sie verschiedene Durchmesser haben.

DSG 6 Erklarung

Die Kupplung wird von zwei Solenoiden betätigt. Diese können sowohl das “grüne” als auch das “rote” Teilgetriebe ansteuern und so eine der beiden Wellen mit dem Motor verbinden. In einer großen Bewegung des Systems wird also die eine Kupplung ausgerückt und einen Bruchteil später die zweite Kupplung eingerückt. Und genau das beschleunigt den Schaltvorgang gegenüber der Handschaltung ganz erheblich: Statt auskuppeln, Zahnrad verschieben und einkuppeln genügt eine einzige Handlung von zwei Solenoiden, um den Gang zu wechseln.

Der mechanische Teil des Getriebes ist also gut durchdacht, aber völlig unbrauchbar, wenn nicht die entsprechende intelligente Mechatronik hinzukommt. Das System muss nämlich völlig selbstständig kuppeln und schalten – jederzeit und unter allen Bedingungen, ohne zu “zögern” oder eine Fehlentscheidung zu treffen.

DSG 6 Erklarung

Hier kommt die Transmission Control Unit (TCU) ins Spiel. Die TCU ist sozusagen das “Gehirn” des DSG-Getriebes. Sie besteht einerseits aus Elektronik, die anhand von Fahrzeugparametern und Sensorwerten die Entscheidungen treffen muss. Außerdem enthält die TCU Aktuatoren, die die eingebauten Kupplungs- und Schaltsolenoiden betätigen können. Und genau das ist der Gedanke, der hinter dem Begriff Mechatronik steht: Mechanik und Elektronik in einem Teil vereint (wie z.B. bei einem elektrisch gesteuerten Gasventil).
Wir wollen hier nicht zu sehr ins Detail gehen. Wissen muss man aber, dass die TCU sehr unterschiedliche Eingangsinformationen erhält: von der Stellung von Gas- und Bremspedal bis hin zu Informationen vom elektronischen Steuergerät (ECU), wie z.B. der Motordrehzahl. All diese Informationen werden ständig verarbeitet, und wenn Handlungsbedarf besteht, werden gleich die Solenoiden angesteuert. Die TCU ist also quasi immer damit beschäftigt, die Zukunft vorherzusagen. Und es ist gar nicht so einfach, die komplizierten Handlungsabläufe jederzeit gut zu steuern.

Wir wollen die Rolle, die diese Mechatronik im DSG-Getriebe spielt, anhand eines Beispiels aus der Praxis genauer beschreiben. In den zugehörigen schematischen Abbildungen ist der hydraulische Vorgang bei der Ansteuerung der Solenoide dargestellt.

Annahme: Sie beschleunigen aus dem Stand so schnell wie möglich auf 80 km/h, müssen dann aber vor einer roten Ampel gleich wieder abbremsen.

Sogar im Stillstand ist die Mechatronik schon aktiv; noch bevor Sie anfahren, passiert alles Mögliche. Die Kupplungen werden von den Solenoiden in der Neutralstellung gehalten; die rote Eingangwelle ist an das Zahnrad von Gang 1 geschaltet, und die grüne Eingangswelle ist sogar schon mit dem Zahnrad von Gang 2 verbunden. (Siehe die erste Abbildung in diesem Artikel.)

In dem Augenblick, in dem das Gaspedal kräftig eingetreten wird, wird die Mechatronik aktiv. Anhand der Eingangsinformation “Gaspedalstellung” muss die Elektronik Entscheidungen treffen. Der Solenoid der “roten” Kupplung wird angesteuert und die rote Eingangswelle kuppelt sofort ein. Wie schnell und wie heftig dies erfolgt, wird anhand von mehreren Variablen berechnet, z.B. wie tief das Gaspedal eingetreten wird und wie hoch die Motordrehzahl gerade ist. Das Weiterschalten muss schnell, aber auch möglichst geschmeidig erfolgen.

DSG-6 Erklarung

Wenn die maximale Drehzahl von Gang 1 erreicht ist, wird es Zeit, in den zweiten Gang zu schalten. Wieder sorgen u.a. Gaspedalstellung und Motordrehzahl für die Eingangsinformationen; die Elektronik entscheidet, dass geschaltet werden muss, und die Solenoide der Kupplung werden angesteuert. In diesem Fall wird die Kupplung der roten Eingangswelle ausgerückt und die grüne Eingangswelle kuppelt. Das Fahrzeug kann weiter beschleunigen.

DSG-6 Erklarung

Nachdem der zweite Gang eingelegt ist und immer noch beschleunigt wird, steht die nächste Entscheidung an. Die rote Eingangwelle ist immer noch an das Zahnrad von Gang 1 geschaltet. Ist es sinnvoll, diese Schaltung beizubehalten, oder ist es besser, auf das Zahnrad von Gang 3 zu schalten? Die Eingangsinformationen “Drehzahl steigt” und “Gaspedal immer noch tief eingetreten” veranlassen die Elektronik, einen hydraulischen Aktuator anzusteuern, der die rote Eingangwelle an das Zahnrad von Gang 3 schaltet. Gang 3 ist damit vorgewählt.

DSG-6 Erklarung

Und dann ist die Geschwindigkeit von 80 km/h erreicht, und an der roten Ampel muss gleich wieder abgebremst werden. Vom Gaspedal kommt keine Information mehr, dafür wird ein eingetretenes Bremspedal “gemeldet”. Die Elektronik registriert dies, tut aber erst einmal nichts. Die Drehzahl ist noch hoch genug, und wenn der Fahrer relativ schnell wieder Gas gibt, kann in den bereits vorgewählten 3. Gang hochgeschaltet werden.

Die Drehzahl geht aber immer weiter zurück. Also trifft die Elektronik doch die Entscheidung, einen hydraulischen Aktuator anzusteuern, der die rote Eingangwelle an das Zahnrad für den ersten Gang schalten lässt.

DSG-6 Erklarung

Gang 1 ist damit vorgewählt.

Der Rest lässt sich erraten: Es wird in den ersten Gang zurückgeschaltet, und wenn das Fahrzeug steht, wird die Kupplung in die Neutralstellung gebracht. Der erste Gang bleibt vorgewählt und kann eingelegt werden. Sie können sich jetzt wahrscheinlich vorstellen, dass ein DSG-Getriebe nicht einwandfrei funktioniert, wenn es von der Mechatronik im Stich gelassen wird. Der ganze beschriebene Vorgang dauert übrigens weniger als 10 Sekunden. Und dabei sind die möglicherweise vom Schalthebel kommenden Informationen noch nicht einmal berücksichtigt.

Schalthebel ist eigentlich nicht der passende Ausdruck, vielmehr ist es ein “selector lever”, der die Informationen an die TCU weiterleitet. Er sieht zwar, damit man ihn besser erkennt, genauso aus wie ein altmodischer Schalthebel (siehe die unten stehenden Abbildungen), könnte aber genauso gut ein Drehschalter sein.

Diese zusätzliche Möglichkeit, der TCU Befehle zu erteilen, macht das Treffen von Entscheidungen noch komplizierter. Ob die gewählte Eingangsinformation sofort verarbeitet wird oder nicht, hängt nämlich auch von anderen Variablen ab. Die endgültige Wahl wird von der Elektronik in der TCU getroffen, und im Grunde wird die Information des “selector lever” erst genutzt, wenn alle anderen Eingangsinformationen dies zulassen. Langsam dürfte deutlich sein, wie komplex das System eigentlich ist. Die TCU muss wirklich alles Mögliche beachten.

Und was kann man tun, wenn die TCU nicht mehr einwandfrei funktioniert?

ACtronics hat sich der Problematik angenommen und mehrere mögliche Fehlerursachen innerhalb der TCU gefunden. Entwickelt wurde eine Überholungslösung, mit der wir die TCU so wiederherstellen können, dass sie die Qualität eines Originalteils behält. Außerdem haben wir eine wirklichkeitsgetreue Testanordnung geschaffen, mit der wir die Mechatronik jedes DSG 6-Getriebes gründlich prüfen können. Verlassen Sie sich also nicht grundsätzlich auf die Empfehlung von DSG-Experten und DSG-Doktoren, die Ihnen fast immer sagen werden, dass ein Austausch der TCU die einzige Lösung ist. In vielen Fällen ist eine Überholung nämlich durchaus möglich.

DSG-6-Erklarung

Wussten Sie übrigens, dass unser Service schon beim Transport der TCU anfängt? ACtronics weiß, wie empfindlich Mechatronik sein kann, und hält deshalb spezielle Transportbehälter bereit, in denen das Produkt jederzeit sicher versendet werden kann. Diese Transportbehälter haben Inneneinsätze in der Form des Produkts, so dass sich dieses nicht bewegen kann.

Das DSG 6 mit dem Code DQ250 ist nur ein Beispiel für die vielen Getriebe, bei denen wir die Mechatronik überholen können. Dieses DSG-Getriebe wird in verschiedene Fahrzeugtypen der Volkswagen AG eingebaut. Die TCU, die im Multitronic-Getriebe mehrerer Audi-Modelle eingesetzt wird, ist ein weiteres Beispiel aus unserem Sortiment.

Zum Abschluss noch ein anschauliches Video, in dem erklärt wird, wie ein DSG-Getriebe aufgebaut ist: