Stufenlosgetriebe bei Traktoren – Teil II -Die Varianten sind vielfältig

In Tabelle 1 ist das aktuelle westeuropäische Marktangebot an stufenlosen Traktorgetrieben mit hydrostatisch-mechanischer Leistungsverzweigung dargestellt, geordnet nach Grundstrukturen und Hersteller. Nachfolgend werden die wichtigsten Entwicklungsaktivitäten der Getriebehersteller in den letzten fünf Jahren aufgezeigt sowie einige neuere Getriebekonzepte herausgegriffen und näher beschrieben.

Fendt setzt weiterhin als einziger Hersteller auf ausgangsgekoppelte Getriebe und bietet für das eigene Traktorenprogramm seit mehreren Jahren ausschließlich stufenlose Getriebe an. Die klassischen Vario-Getriebe reichen vom ML70 für die Schmalspur-Baureihen 200 Vario bis zum ML260 für die bisherige 900er-Baureihe. Die mittleren und oberen Getriebemodelle werden auch von den Schwestermarken Massey Ferguson und Valtra sowie von JCB verbaut.

Mit der Großtraktoren-Baureihe 1000 Vario stellte Fendt im Jahre 2015 das weiterentwickelte VarioDrive-Konzept vor. Der hydrostatische Zweig besteht hier aus einer Pumpe und zwei Motoren in Schrägachsen-Bauweise mit je 370 cm³ Förder- resp. Schluckvolumen pro Umdrehung. Im Gegensatz zu den Vario-Getrieben ML220 / ML260 übertragen die beiden Hydromotoren ihre Leistungen nicht auf eine gemeinsame Summierungswelle, sondern auf separate Antriebswellen für Vorder- und Hinterachse. Die von der Pumpe geförderte Ölmenge wird über ein einfaches T-Stück auf die beiden Hydromotoren verteilt, womit sich an den beiden Achsen unterschiedliche Antriebsdrehzahlen einstellen können. Durch diese Längsdifferenzialwirkung werden die Vorderräder bei Kurvenfahrten nicht mehr geschoben, wie das beim klassischen starren Allradantrieb der Fall ist, sondern gezogen; dieser „Pull-in-Turn-Effekt“ ermöglicht engere Wendekreise. Der Lamellenkupplung an der Vorderachsantriebswelle kommt dabei nicht die Funktion einer Allradkupplung, sondern einer Längsdifferenzialsperre zu. Diese wird bei auftretendem Schlupf automatisch mit Öldruck beaufschlagt, durch die proportionale Ansteuerung lässt sich die Drehmomentverteilung zwischen den Achsen anpassen. Bei einer Fahrgeschwindigkeit von 25 km/h wird der Vorderachs-Hydromotor aus Effizienzgründen über eine separate Lamellenkupplung automatisch abgekuppelt, nachdem dieser vorher auf 0° Schwenkwinkel zurückgefahren wurde. Bei VarioDrive handelt es sich damit um einen permanenten, verspannungsfreien Allradantrieb (bis 25 km/h). Weil es nur einen Fahrbereich gibt, muss sich der Fahrer zudem nicht mehr um die Fahrbereichsvorwahl kümmern.

Fendt läutete mit VarioDrive einen Trend zu Antriebskonzepten ein, welche neben Dieselmotor und Getriebe auch Teile des Fahrwerkes beinhalten. Das Konzept kommt mittlerweile auch in der neuen 900er-Baureihe (Modelljahr 2020) zur Anwendung. Im Getriebemodell TA300T für die Vollraupentraktoren 900 Vario MT werden die gleichen Komponenten verwendet, die beiden Hydromotoren wirken hier aber gemeinsam auf die Antriebswelle, die zur Differenziallenkung in der Hinterachse führt.

CNH weitete das Angebot an Traktoren mit stufenloser Getriebetechnik in den letzten Jahren kontinuierlich nach unten aus und bietet die eigenen CCM-Getriebe heute auch für die mittleren und oberen 4-Zylinder-Traktorbaureihen an. Bei allen Getriebemodellen kommen A41CT-Hydrostateinheiten von Bosch-Rexroth zur Anwendung. Bei den kleineren Modellen sind Pumpe und Motor in U-Form angeordnet, weshalb Erstere hier mit einem Durchtrieb versehen und als Verzweigungselement verwendet werden kann. Eine Besonderheit stellt die Doppelkupplungstechnik für den Fahrbereichs- und Fahrtrichtungswechsel bei den kleinen und mittleren Getriebemodellen dar. Am Beispiel der CNH-Getriebe kann schön aufgezeigt werden, wie bei leistungsverzweigten Getrieben Hydrostatik durch Mechanik oder umgekehrt „ersetzt“ werden kann. Das größte „small“-Getriebemodell beispielsweise verfügt über zwei Vorwärtsfahrbereiche und eine Hydroeinheit mit 145/107 cm³ Förder- resp. Schluckvolumen, eingebaut wird dieses in 6-Zylinder-Traktoren mit Leistungen bis 165 kW (225 PS). Die „medium“-Getriebemodelle kommen hingegen mit der kleineren Hydroeinheit mit 110/90 cm³ Förder- resp. Schluckvolumen aus und können dank doppelter Fahrbereichsanzahl trotzdem für Traktoren mit Leistungen bis 232 kW (315 PS) eingesetzt werden.

Same Deutz-Fahr hat das eigene CVT-Getriebe in den letzten Jahren weiterentwickelt und setzt dieses heute unter der Bezeichnung T5400 CVT bei Standardtraktoren mit Leistungen bis 103 kW (140 PS) ein. Das eingangsgekoppelte Getriebe weist zwei Fahrbereiche vorwärts auf, die automatisch gewechselt werden. Zusätzlich gibt es eine vorwählbare Straße-Feld-Übersetzungsstufe. Durch die Anordnung der Hydroeinheit am Getriebeeingang und den Verzicht auf Hohlräder und Lamellenbremsen baut das Getriebe sehr schlank und eignet sich deshalb auch für Schmalspurtraktoren. Hierfür ist die neue Version T3500 CVT vorgesehen, die andere Übersetzungsverhältnisse aufweist und etwas einfacher aufgebaut ist (keine Straße-Feld-Gruppe, keine Lamellenkupplung am Getriebeeingang).

Im Markt etablieren konnten sich in den letzten Jahren auch die stufenlosen Getriebekonzepte der österreichischen Firma VDS. ARGO baut eine auf dem VTP450 basierende Getriebeversion mit drei Fahrbereichen vorwärts und zwei rückwärts seit 2017 in die Baureihen McCormick X6 VT und Landini 6C V-Shift ein. Im ersten Fahrbereich wird die Leistung jeweils rein hydrostatisch übertragen (V/R), die nachfolgenden Fahrbereiche sind leistungsverzweigt. Für hohe Zugkräfte im unteren Geschwindigkeitsbereich wird eine zusätzliche, manuell schaltbare Übersetzungsstufe nachgeordnet, wodurch die Anzahl der Fahrbereiche verdoppelt wird.

Das für den Forst-/Systemschlepper PM-Trac sowie für den neuen Geräteträger K-Trac von Pfanzelt vorgesehene Getriebe VTP1750 weist eine ähnliche Getriebestruktur mit 3/2 Fahrbereichen (V/R) auf, hier wird aber eine größere Hydroeinheit (Bosch Rexroth A41CTZ) verwendet und es gibt keine zusätzliche Übersetzungsstufe.

Das im Universal-Geräteträger SYN TRAC des gleichnamigen Herstellers aus Österreich verbaute VDS-Getriebe basiert ebenfalls auf dem VTP1750, weist neben den drei Vorwärts-Fahrbereichen aber nur den rein hydrostatischen Rückwärts-Fahrbereich auf. Am Getriebeausgang gibt es eine automatisch geschaltete Übersetzungsstufe, womit sich einerseits hohe Zugkräfte, andererseits eine große Geschwindigkeitsspreizung darstellen lassen. Da der SYN TRAC für Fahrgeschwindigkeiten bis 80 km/h ausgelegt ist, ist zusätzlich eine Verstellung des Hydromotors vorgesehen, der wie die Pumpe außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist.

ZF baute das Angebot an Terramatic- und Eccom-Getrieben in den letzten Jahren weiter aus, mittlerweile werden auch große Knicklenker von CNH mit Eccom-Getrieben bestückt. Auffallend bei ZF sind die relativ kleinen Hydrostateinheiten, selbst im Leistungsbereich über 368 kW (500 PS) werden lediglich 110/90er-Einheiten verbaut. Für die Großtraktoren Claas Axion 900 liefert ZF nicht mehr das Eccom 3.0 aus, sondern das Terramatic TMG 45. Die in den Trac-Fahrzeugen Claas Xerion verbauten Eccom-Versionen 4.5 und 5.0 unterscheiden sich durch ein Längsdifferenzial und einen zusätzlichen Nebenabtrieb (beides nur für Eccom 4.5 verfügbar).

Claas setzt bei den Baureihen Arion 500/600 seit 2014 auf das eigene Compound-Getriebe EQ200 mit zwei Fahrbereichen vorwärts und einem Fahrbereich rückwärts. Der automatische Wechsel zwischen den beiden Vorwärts-Fahrbereichen erfolgt hier über ein Doppelkupplungspaket, das Reversieren über negatives Ausschwenken der Hydropumpe. Wie im ersten Beitragsteil ausgeführt, treten bei ausgangsgekoppelten Getrieben – Compound-Getriebe sind im ersten Fahrbereich immer ausgangsgekoppelt – durch diese Reversierart Blindleistungsflüsse auf. Bei dem für das Top-Modell Arion 660 weiterentwickelten EQ220 wird dies umgangen, indem die Pumpe bei Rückwärtsfahrt nicht mehr über das Compound-Planetengetriebe, sondern über ein zusätzliches V/R-Doppelkupplungspaket direkt vom Dieselmotor angetrieben wird. Das Rückwärtsfahren erfolgt damit rein hydrostatisch, wodurch höhere Zugkräfte möglich sind. Gleichzeitig können dadurch die Hydrostatdrücke bei Vorwärtsfahrt verringert und somit die Wirkungsgrade verbessert werden.

John Deere verbaut bei der Baureihe 6R weiterhin ZF-Technik und bei den Baureihen 7R / 8R eigene Compound-Getriebe. Bei den 7R-Traktoren kommt eine Doppeljoch-Hydrostateinheit von Sauer-Danfoss mit zwei in der Schwenkung fest gekoppelten Schrägachsen-Axialkolbenmaschinen zur Anwendung. Diese benötigt keine Drehdurchführungen, hat nur eine Verstelleinrichtung und sehr kurze Verbindungskanäle. Durch die feste Kopplung schwenkt die eine Maschine vom 43°-Maximum in Richtung Null, die andere gleichzeitig von Null in Richtung 43°-Maximum. Die in den 8R-Traktoren verbauten hydrostatischen Maschinen weisen ebenfalls maximale Förder-/Schluckvolumina von 160 cm³ auf, werden aber über Einzeljoche verstellt. Die Verstellbereiche liegen hier bei 0 bis +45° und -45° bis +45°.

Zur Agritechnica 2019 stellte John Deere ein komplett neues Stufenlosgetriebe mit eingangsgekoppelter Grundstruktur vor: Das eAutoPowr. Als variables Stellglied wird hier nicht mehr eine hydrostatische, sondern eine elektrische Einheit verwendet. Generator und E-Motor sind dabei so dimensioniert, dass sie nicht nur den Fahrantrieb versorgen, sondern zusätzlich bis zu 100 kW elektrische Leistung für externe „Verbraucher“ bereitstellen können. Dies können E-Motoren auf Anbaugeräten (z.B. für Gebläse von Sämaschinen) oder Anhängern (z.B. für Triebachsen) sein, aber auch elektrische Antriebe auf dem Traktor selber (z.B. für Lüfter oder Kompressoren). John Deere stellt damit als erster Landtechnik-Hersteller ein Stufenlosgetriebe mit elektrisch-mechanischer Leistungsverzweigung vor. Die Bereitstellung von elektrischer Energie für Anhänger und Anbaugeräte ohne zusätzlichen Generator stellt ein weiteres Novum dar und könnte der Elektrifizierung bei Traktoren endlich zum Durchbruch verhelfen. Die Kunden müssen sich allerdings noch etwas gedulden: Das eAutoPowr wird erst ab 2021 auf den Markt kommen und ist in einer ersten Phase nur für die Modelle 8370R und 8410R vorgesehen. Das eAutoPowr-Getriebe ist ein weiteres Beispiel für den Trend in Richtung gesamtheitlicher Antriebskonzepte.

Im Jahrbuch Agrartechnik (www.jahrbuch-agrartechnik.de) werden regelmäßig aktuelle Traktorgetriebeentwicklungen vorgestellt. Im Kapitel / Unterkapitel Traktoren / Motoren und Getriebe bei Traktoren wurden in den letzten Jahren folgende Stufenlosgetriebe in Form von Getriebeplänen dargestellt und in den Begleittexten näher beschrieben:

Ausgabe 2019: John Deere eAutoPowr

Ausgabe 2017: Fendt TA300T

Ausgabe 2016: ARGO VT-Drive

Ausgabe 2015: Fendt TA400 VarioDrive

Ausgabe 2014: CNH CCM „small“

Ausgabe 2013: ZF TMT09, CNH CCM „large“, Claas EQ200

Ausgabe 2012: John Deere AutoPowr 7R, SDF T5100

Roger Stirnimann, Dozent für Agrartechnik an der Hochschule für Agrar-, Forst- und Lebensmittelwissenschaften HAFL, Zollikofen (Schweiz)