Druck on Demand: der stufenlos regelbare Rotrak-Lader
Toroid-Getriebe erlauben eine stufenlose Verstellung der Ăśbersetzung. Der "Rotrak"-Lader nutzt eine Miniaturausgabe dieser Getriebetechnik, um die besten Eigenschaften von Kompressor und Turbolader zu vereinen
- Gernot Goppelt
Hannover, 9. Februar 2012 – Die "continuous variable transmission" (CVT) hat sich in Autos längst etabliert. Besonders beliebt sind CVTs in Asien, wo man den stufenlosen Schaltkomfort weit mehr schätzt als in Europa. Eine andere Art des stufenlosen Getriebes, das Reibrad- oder Toroid-Getriebe, spielt dagegen im Pkw bisher keine Rolle. Daran will die Firma Torotrak etwas ändern, wenn auch nicht dort, wo man es erwartet.
Das Beste aus zwei Laderwelten
"Rotrak" heißt die neue Entwicklung, eine Kombination aus stufenlosem Getriebe und Kompressor. Das stufenlose Getriebe dient hier nicht der Kraftübertragung vom Motor, sondern stellt die Ladecharakteristik eines Kompressors ein. Der Ladedruck des mechanischen Laders wird damit stufenlos regelbar – und zwar nicht allein durch die Motordrehzahl beeinflusst, sondern beliebig angepasst an die gerade herrschenden Anforderungen.
Druck on Demand: der stufenlos regelbare Rotrak-Lader (4 Bilder)
Der Rotrak-Lader wird wie andere Kompressoren auch per Riemen angetrieben - aber mit variabler Ăśbersetzung per Toroid-Getriebe.
Toroid-Getriebe haben ihren Namen vom "Torus", einem Körper, wie ihn zum Beisiel ein Schwimmring darstellt. Im Toroid-Getriebe laufen mindestens zwei Reibräder zwischen zwei Schalen, deren innere Form gewissermaßen einen virtuellen Torus bildet. Die Scheiben stehen sich parallel gegenüber, das Reibrad in Ruhestellung im 90-Grad-Winkel dazwischen. Bei dieser Stellung laufen die beiden "Schalen" – die Antriebs- und Abtriebsscheibe – gleich schnell. Durch Kippen der Reibräder lässt sich das Geschwindigkeitsverhältnis stufenlos variieren. Da dieser Vorgang völlig unabhängig von Größen wie der Abgasmenge (Turbolader) oder der Kurbelwellendrehzahl (üblicher Kompressor) ist, verbindet der Rotrak das Beste der beiden Laderkonzepte, findet zumindest Rotrak-Produktdirektor Andrew de Freitas: "Unser Wissen und Know-how hat einen enormen kommerziellen Wert - es erschließt Aufladungsstrategien, die mehr Leistung und einen geringeren CO2-Ausstoß versprechen".
Druck bei Bedarf
Das gelte besonders bei Motoren mit zwei oder drei Zylindern - letztere gewinnen derzeit bekanntlich an Bedeutung. Bei ihnen sei es bei niedrigen Drehzahlen schwierig, per Turbolader genügend Ladedruck zu erhalten, weil die Abgasmenge einfach noch nicht ausreicht, um ihn genügend unter Druck zu setzen. Der Rotrak ist in dieser Hinsicht überlegen, weil man über eine längere Übersetzung kurzerhand die Laderdrehzahl hochfahren kann. Das hat den Vorteil, dass die prinzipiell hohen mechanischen Verluste eines Kompressors nur dann in Kauf genommen werden müssen, wenn man zum Beispiel aus niedrigen Drehzahlen heraus beschleunigt. Zu hohen Drehzahlen hin kann man dagegen den Druck stark zurücknehmen – so benötigt man wegen der kürzeren Übersetzung weniger Antriebsenergie – und kein Wastegate-Ventil, das bei hohen Drehzahlen die mechanisch erkaufte Energie verpuffen lässt.