Das SMG auf Basis GS6-37BZ für E85
 

Diese Seiten sind mein SMG-Kompendium. Es ist eine Zusammenfassung der funktionalen und strukturellen Komponenten des SMG-Getriebes - so, wie es in meinem Z4 (Produktionsdatum: 01.02.2005) eingebaut ist.

Es hat den Anspruch und das Ziel, dem technisch interessierten Laien sowie dem semiprofessionellen "Schrauber" einen Überblick über die Funktionalität, den Aufbau und die Bedienung des Systems zu geben. Es ist natürlich keine Reparaturanleitung! - Vielleicht wird’s mal eine, wenn ich Probleme damit bekommen sollte und die Garantie vorüber ist...

Auf den ersten Seiten habe ich die Fakten zusammengetragen, soweit ich derer habhaft werden konnte, auf der letzten Seite stehen meine persönlichen Erfahrungen.
 

Die Idee eines sequenziellen manuellen Getriebes SMG kommt aus dem Rennsport und wird mittlerweile auch für die Serie umgesetzt. Im Detail bedeutet SMG, dass im Gegensatz zum konventionellen Schaltgetriebe die Kupplungsbetätigung und der Gangwechsel automatisiert abläuft. Eine elektrohydraulische Steuerung übernimmt die Funktionen, die der Fahrer sonst beim Schalten mit Kupplungspedal, Schalthebel und Fahrpedal ausführt. Gleichwohl ist das SMG aber kein Automatikgetriebe, sondern ein "Schaltgetriebe ohne Kupplungspedal".

Das SMG ermöglicht:

1) Manuelles Schalten (Sequenzieller manueller Gangwechsel im manuellen Modus)

• Die Gänge werden nacheinander (sequenziell) über Antippen von "+/-" geschaltet. Durch schnelles, mehrmaliges Tippen können Gänge auch übersprungen werden.
• Geschaltet wird
  - am Schalthebel in der Mittelkonsole oder
  - an 2 Schaltwippen am Lenkrad
• Die Gänge können manuell bei jeder beliebigen Geschwindigkeit und Drehzahl bzw. bei jeder beliebigen Stellung des Fahrpedals geschaltet werden. Die Gangwechsel vollziehen sich in höchstens 150 Millisekunden mittels präziser Hydraulik, wobei der Fahrer weder kuppeln noch vom Gas gehen muss.
• Der Schaltimpuls wird elektrisch an das SMG-Steuergerät übertragen. Bei dieser "shift-by-wire" genannten Übertragungsart bestehen keine mechanischen Verbindungen zwischen Schalthebel bzw. Schaltwippen und Getriebe.

2) Automatikbetrieb (Drive-Modus "D", funktional und "bedientechnisch" vergleichbar einem Automatikgetriebe)

Im Automatikbetrieb werden die Schaltvorgänge automatisch nach Kennlinien und der Fahrsituation angepasst gesteuert. Das SMG GS6S37BZ (H-SMG) basiert auf dem 6-Gang-Schaltgetriebe GS6-37BZ (H-Getriebe). Wesentliche Vorteile des SMG im Vergleich zum herkömmlichen Schaltgetriebe:

• Entfall des Kupplungspedals, da der Ein- und Auskuppelvorgang automatisiert abläuft
• Wahlmöglichkeiten zwischen 3 Betriebsmodi:
  - Sequenzielles, manuelles Schalten über Schalthebel oder Schaltwippen
  - Fahrdynamik-Control FDC via Sport-Taste:
    Sportlichere Fahrweise durch Eingriff in die Lenkungs-, Motor- und Getriebesteuerung
  - Drive-Modus = Automatikbetrieb
• Kurze und präzise Schaltvorgänge, keine Fehlschaltungen möglich (Gangwechsel in bis zu max. 0,15 Sekunden)
• Sicherheit und Komfort: Weil am Lenkrad Schaltwippen sind, können die Hände beim Schalten am Lenkrad bleiben.

 

Prinzip SMG
 

1) Schalthebel mit Schaltbock und Schalthebelblende

• Der Schalthebel ermöglicht die Gangwechsel sequenziell durch Antippen.
• Der Schalthebel hat 6 Positionen: 3 federbelastete, einrastbare Positionen für Neutral "N", Rückwärtsgang "R" und manuellen Modus (Symbol "+/-" zwischen Neutral und Drive-Modus) sowie 3 nicht einrastbare Positionen, die nur angetippt werden: "+", "-", "D" (Drive-Modus = Automatikbetrieb). Zur Erkennung der Schalthebelposition sind im Schaltbock 7 Hallsensoren eingebaut. Im Schaltbock ist auch die Schalthebelsperre (Shiftlock) eingebaut.
• In der Schalthebelblende befindet sich die beleuchtete Schalthebel-Positionsanzeige.

2) Lenkrad mit Schaltwippen (please note: paddles - not pedals)

Das Lenkrad mit Schaltwippen ermöglicht manuelle Gangwechsel, ohne die Hände vom Lenkrad zu nehmen. Durch Ziehen einer oder beider Schaltwippen erfolgt ein Hochschalten, durch Drücken mit dem Daumen ein Zurückschalten des Getriebes. 

3) Sport-Taste für die Fahrdynamik-Control FDC

Mit der Sport-Taste wird die Fahrdynamik-Control FDC eingeschaltet: Die Schaltzeiten werden verkürzt, und die Schaltkennlinien sind sportlicher abgestimmt. Der Motor spricht spontaner auf Fahrpedalbewegungen an. Die Auslenk- und Haltekräfte am Lenkrad werden sportlicher abgestimmt. Bei einem Motorstart ist die Fahrdynamik-Control immer deaktiviert.

4) SMG-Hydraulikeinheit mit Sensoren

Mithilfe der SMG-Hydraulikeinheit und den Sensoren werden der Kupplungsvorgang und die Gangwechsel automatisch durchgeführt. 

• Schalt- / Wählwinkelaktuator: Der Schalt- / Wählwinkelaktuator verschiebt die Schaltwelle auf ihrer Achse und dreht die Schaltwelle beim Gassenwechsel.
• Schaltwegsensor und Wählwinkelsensor: Über Schaltwegsensor und Wählwinkelsensor wird der eingelegte Gang erkannt: Der Schaltwegsensor erfasst die Vor- bzw. Zurückbewegung der Schaltwelle in der jeweiligen Schaltgasse. Der Wählwinkelsensor erkennt die Drehung der Schaltwelle und somit den Wechsel der Schaltgasse.
• Druckspeicher: Der Druckspeicher ist links unten am Getriebe angebaut und stellt sicher, dass immer ausreichend Öldruck für die Schaltvorgänge vorhanden ist. Ein Kolben unterteilt den Druckspeicher in 2 Kammern. Eine Kammer ist mit ca. 27 bar Stickstoff bei -25° C befüllt. Die zweite Kammer nimmt das von der Hydraulikpumpe geförderte Öl auf. Das Speichervolumen beträgt ca. 285 ccm.
• Drucksensor: Der Drucksensor ist direkt am Ventilblock eingebaut und meldet den aktuellen Öldruck an das SMG-Steuergerät. Die Hydraulikpumpe wird je nach Bedarf ein- oder ausgeschaltet.
• Kupplungsaktuator mit Kupplungswegsensor: Der Kupplungsaktuator führt den Ein- und Auskuppelvorgang durch. Der Ausrückweg wird vom Kupplungswegsensor erfasst.
• Hydraulikpumpe: Die Hydraulikpumpe mit Elektromotor baut bis zu 55 bar Systemdruck auf und wird über das SMG-Steuergerät angesteuert. Diese Pumpe ist es, die man hört, wenn der Z4 einige Zeit gestanden hat und man die Zentralverriegelung betätigt.
• Sensor für die Getriebeeingangsdrehzahl: Der Sensor erfasst die Getriebeeingangsdrehzahl zum Vergleich mit der Motordrehzahl. Durch diesen Vergleich entscheidet das SMG-Steuergerät, mit welcher Schließgeschwindigkeit der Kraftfluss zwischen Motor und Getriebe über die Kupplung hergestellt wird.
• Ausgleichsbehälter: Der Ausgleichsbehälter stellt sicher, dass immer ausreichend Hydrauliköl für das System zur Verfügung steht. Darüber hinaus kann sich das Öl im Ausgleichsbehälter ausdehnen. Zur Ölstandskontrolle befinden sich am Ausgleichsbehälter eine Maximum- und eine Minimum-Markierung. Für die Vorfilterung des Öls ist im Ausgleichsbehälter ein Filter integriert.
• Ventilblock: Der Ventilblock nimmt die Magnetventile, den Drucksensor, den Druckspeicher, ein Rückschlagventil und einen Feinfilter auf.
• Magnetventile: Im Ventilblock sind insgesamt 4 Magnetventile eingebaut. 3 Magnetventile steuern den Kupplungsaktuator sowie den Schaltaktuator für die Schaltbewegung an. Ein Magnetventil steuert die S-Cam-Bremse (S-Cam = Hülse mit S-Kontur) sowie den Schalt-/Wählwinkelaktuator zur Realisierung der Gassenwechsel an. Das Magnetventil dient zugleich als Überdruckventil des Hydrauliksystems.

5) SMG-Steuergerät:

Das SMG-Steuergerät (GS3O) errechnet aus den Signalen der Sensoren die Ansteuersignale für die Magnetventile der Kuppelvorgänge und Gangwechsel. Zudem gibt das SMG-Steuergerät Informationen an verschiedene Steuergeräte, z. B. zur Anpassung der Motordrehzahl, zur Getriebeprogrammanzeige und zur Anzeige der Schalthebelposition.

6) Relais für das Rückfahrlicht: 

Das Signal der Getriebeposition des Rückwärtsgangs wird vom Schaltwegsensor und vom Wählwinkelsensor an das SMG-Steuergerät geleitet. Das SMG-Steuergerät erzeugt das Signal für das Relais. Das Relais für das Rückfahrlicht befindet sich im Deckel der Elektronikbox.

7) Getriebe:

Das SMG basiert auf dem 6-Gang-Schaltgetriebe GS6-37BZ. Das Getriebegehäuse wurde geändert und nimmt die Hydraulikeinheit mit den Aktuatoren für die Kuppelvorgänge und Gangwechsel sowie die zusätzlichen Sensoren auf. Die Schaltrastung und die Wählrastung auf der Schaltwelle wurden angepasst. Der Getriebeaufbau und die Kupplung bleiben unverändert.

8) Anzeige in der Instrumentenkombination:

Die gewählten Fahrstufen und Getriebeprogramme werden in 2 Segmenten in der Instrumentenkombination dargestellt. Bei einem Getriebefehler sowie beim Betrieb im Notprogramm leuchtet eine Warnleuchte in der Instrumentenkombination auf.

9) Bremslichtschalter:

Das Signal des Bremslichtschalters geht analog in das SMG-Steuergerät ein. Zur Sicherheit wird das Signal des Bremslichtschalters vom DME-Steuergerät (Digitale Motor Elektronik) über den PT-CAN (Powertrain-CAN) übertragen. Das Signal des Bremslichtschalters wird für folgende Vorgänge genutzt:

• Zur Entriegelung der Schalthebelsperre (Shiftlock)
• Zur Bremserkennung
• Zur Auslegung eines Gangs bei Motorstillstand

10) Startersperre und Elektronische Wegfahrsperre (EWS):

Die EWS schaltet den Starter nur dann frei, wenn vom SMG-Steuergerät das Signal zur Freigabe erfolgt ist. Über den Eingang Klemme 50 erkennt das SMG-Steuergerät den Startwunsch. Zur Startfreigabe müssen folgende Bedingungen erfüllt sein:

• Schalthebelposition N ist eingelegt (Anzeige Instrumentenkombination steht auf "N")
• SMG-Steuergerät gibt den Start frei, Kupplung ist geöffnet

11) Elektromechanische Servolenkung EPS:

Die EPS ist eine elektromechanische Servolenkung mit geschwindigkeitsabhängiger Lenkkraftunterstützung. Bei Aktivierung der Fahrdynamik-Control schaltet das EPS­Steuergerät auf eine Sportlichere Kennlinie. Es werden größere Halte- und Lenkkräfte benötigt. Damit ist das "Feedback" von der Straße genauer, d.h., man "fühlt" den Grip und die Straße besser.