Audi: quattro mit Sportdifferenzial

"Mit dem Sportdifferenzial wird Audi seinen Vorsprung durch Technik in der Fahrdynamik weiter ausbauen. Mit ihm definieren wir das Thema Agilität auf faszinierende Weise neu und erreichen zugleich eine noch nie da gewesene Dimension in der Fahrsicherheit", sagt Michael Dick, Technikvorstand der AUDI AG."Unser Sportdifferenzial ist ein konsequenter Schritt, den Audi-typischen Fahrspaß weiter zu steigern. Mit der Integration dieser Allradtechnologie in das System Audi drive select, das Komfort und Dynamik auf neuartige Weise vereint, haben wir ein einzigartiges und überlegenes Fahrdynamiksystem geschaffen, das sich erstmals den individuellen Wünschen des Fahrers perfekt anpassen lässt."

Synonym für überlegene Fahrdynamik

Der Begriff quattro ist seit 1980 das Synonym für überlegene Fahrdynamik. Das momentenfühlende Mittendifferenzial leitet in seiner Grundauslegung 40 Prozent der Vortriebskraft an die Vorderachse und 60 Prozent an die Hinterräder. Diese heckbetonte Auslegung ist seit dem Marktstart des aktuellen RS4 im Jahr 2005 Standard für alle neuen Audi-Modelle und garantiert ein hohes Maß an Fahrspaß. Das momentenfühlende Differenzial passt die Kraftverteilung variabel und verzögerungsfrei an die verschiedenen Fahrbahnverhältnisse an und ist damit die führende technische Lösung im Wettbewerb.

Durch seine überlegene Traktion bewegt sich die Längsdynamik des quattro-Systems bereits auf höchstem Niveau. Für die Querdynamik bringt die quattro-Technologie ebenfalls deutliche Vorteile. Durch die Verteilung der Vortriebskräfte auf alle vier Räder bleibt an jedem Antriebsrad mehr Potenzial für die Seitenführung, die Haftung reißt erst deutlich später ab. Auch die Arbeit der Elektronischen Differenzialsperre EDS und die Audi-typische Abstimmung des Stabilisierungssystems ESP tragen zum großen Fahrspaß und zur hohen Stabilität bei.

Neue Definition der Querdynamik

Mit dem Sportdifferenzial legt Audi die Messlatte ein entscheidendes Stück höher. Die Highend-Version der quattro-Technologie verteilt zusätzlich die Antriebsmomente variabel zwischen den Rädern der Hinterachse, bei Bedarf wirkt fast die volle Kraft auf nur eines der beiden Räder. Der gesteuerte Drehmomenteingriff kann das Eigenlenkverhalten des Autos gezielt beeinflussen – bis zu einem vollständig neutralen Fahrverhalten. Dabei entfaltet das Sportdifferenzial seine Wirkung nicht nur unter Last, sondern ebenso im Schubbetrieb. Selbst bei getretener Kupplung ist die agilitätssteigernde Momentenverteilung aktiv.

Sowohl beim Anlenken als auch beim Beschleunigen in Kurven weisen Fahrzeuge mit konventionellen Achsgetrieben – so lange die Reifen ausreichend Grip besitzen – eine Untersteuertendenz auf. Beim Anlenken ist dies auf den physikalischen Effekt zurückzuführen, dass sich ein bewegter Körper zunächst einer Richtungsänderung widersetzt. Bei einem Fahrzeug verspannen sich die elastischen Reifen und die Fahrwerkslager, bis es der neuen Richtung folgt. Beim Beschleunigen in der Kurve wird die Vorderachse entlastet und kann so weniger Querkraft am Reifen übertragen – das Fahrzeug untersteuert und wird auf einen größeren Radius getrieben.

Fahren wie auf Schienen

Mit dem aktiven Sportdifferenzial an der Hinterachse umrundet das Auto jede Art von Kurven sprichwörtlich wie auf Schienen. Abhängig von Lenkwinkel, Querbeschleunigung, Gierwinkel, Fahrgeschwindigkeit und weiteren Informationen errechnet das Steuergerät die für jede Fahrsituation passende Verteilung der Radmomente. So dirigiert es beim Anlenken oder beim Beschleunigen in einer Kurve die Kraft gezielt zum kurvenäußeren Hinterrad. Der Effekt: Das Auto wird von der Antriebskraft quasi in die Kurve hineingedrückt und folgt exakt dem Winkel der Vorderräder. Die links und rechts unterschiedlichen Antriebskräfte lenken mit, die üblichen Korrekturen am Lenkrad sind nicht mehr nötig. Das Untersteuern, also das Schieben über die Vorderachse, verschwindet komplett.

Vergleichbar mit der präzise gezogenen Spur von Carving-Skiern im Schnee folgt das Auto den Kurvenkombinationen einer dynamisch gefahrenen Landstraße. Das Sportdifferenzial verteilt den Kraftfluss kontinuierlich und blitzschnell und wirkt jeder Unter- oder auch Übersteuertendenz schon im Ansatz entgegen. Für den Fahrer bedeutet das einen geringeren Lenkaufwand und eine höhere maximale Querbeschleunigung.

Deutlicher Gewinn an Sicherheit

Im fahrdynamischen Grenzbereich arbeitet das Sportdifferenzial wie ein umgekehrtes ESP: Die Bewegungskorrekturen werden nicht mehr nur durch Motor- und Bremseingriffe erreicht, sondern auch durch die gezielte Umverteilung der Antriebskräfte. Das Auto lässt sich deutlich flüssiger und"runder" bewegen, die reale und die empfundene Fahrdynamik steigen ebenso wie der Fahrspaß, weil das ESP viel seltener aktiv werden muss. Durch seine extrem kurze Reaktionszeit von weniger als 100 Millisekunden arbeitet das Sportdifferenzial noch schneller als das ESP. Und während dieses erst auf eine gewisse Differenz zwischen Lenkwinkel und Drehbewegung des Autos reagieren kann, beeinflusst das Sportdifferenzial die Dynamik des Autos schon im Vorfeld.

Basis der aktiven Momentenverteilung ist ein Hinterachsgetriebe völlig neuer Bauart. Damit das Hightech-Bauteil auch Drehmoment auf das kurvenäußere Rad, das sich schneller als das kurveninnere dreht, umleiten kann, bekam das klassische Hinterachsdifferenzial links und rechts jeweils eine Überlagerungsstufe und eine im Ölbad laufende Lamellenkupplung hinzugefügt. Ein elektrohydraulischer Aktuator betätigt die Kupplungen.

Beschleunigung durch Überlagerungsstufen

Die Überlagerungsstufe dreht sich um 10 Prozent schneller als die Antriebswelle des Rades, über die Lamellenkupplung können beide Komponenten miteinander verbunden werden. Bei geschlossener Kupplung wird das Antriebsrad von der schneller laufenden Überlagerungsstufe beschleunigt und erhält damit ein zusätzliches Antriebsmoment. Über das Differenzial wird diese Kraft dem gegenüberliegenden Rad entzogen. In den meisten Fahrsituationen kann so fast das komplette Drehmoment auf ein Rad geleitet werden. Der maximale Momentenunterschied zwischen den Rädern beträgt bis zu 1.800 Newtonmeter.

Das Sportdifferenzial kann selbst die klassische Lastwechselreaktion beim Gaswegnehmen oder plötzlichen Bremsen in einer Kurve völlig beseitigen, wenn es der Fahrer durch die Auswahl des Modus Komfort so vorgibt. Nimmt der Fahrer den Fuß vom Gas, wird die Momentenverteilung zwischen den Rädern blitzschnell angepasst. Im Gegensatz zu anderen Systemen agiert das Audi Sportdifferenzial im Schubbetrieb und sogar beim freien Rollen ebenso wirkungsvoll wie unter Antriebslast. Vereinfacht beschrieben, wird auch hier mit Hilfe der Überlagerungstufen ein Rad gebremst und das andere beschleunigt. Damit werden die Radmomente umgeleitet, das Fahrzeug bekommt einen präzise berechneten Impuls in die richtige Richtung.

Technisch überlegene Lösung

Die Aufgabenstellung, ein hohes Antriebsmoment über eine kompakt und leicht bauende Getriebestufe möglichst verlustfrei zu verteilen, war überaus anspruchsvoll. Die Audi-Ingenieure haben eine ebenso innovative wie smarte Lösung gefunden. Eine neuartige Übersetzungsstufe, bestehend aus zwei Sonnenrädern und einem Hohlrad, erledigt die Aufgabe auf bestechend einfache Weise. Der Trick dabei ist, das Hohlrad versetzt um die Sonnenräder anzuordnen. So ergibt sich eine große Zahnüberdeckung zur Übertragung des Verlagerungsmoments bei minimaler Bauteilanzahl. Dieses Prinzip der Übersetzungsstufe kommt zum ersten Mal in Fahrzeuggetrieben zum Einsatz.

Das System ist auf Lebenszeit wartungsfrei und besitzt einen sehr guten Wirkungsgrad. Der Mehrverbrauch durch das aktive Sportdifferenzial ist kaum messbar. Dabei arbeitet es extrem schnell und regelt mit höchster Genauigkeit.

Die Intelligenz des Sportdifferenzials liegt in seinem Steuergerät. Audi hat die Software selbst entwickelt – ihre Arbeitsweise ist ein Alleinstellungsmerkmal. Der Rechner bezieht die notwendigen Informationen aus der Sensorik für Lenkwinkel, Raddrehzahlen, Querbeschleunigung und der Gierrate sowie aus den aktuellen Motordaten. Für das Sportdifferenzial sind die Sensoren für Gierrate und Querbeschleunigung doppelt verbaut.

Dies erst ermöglicht die extrem hohe Reaktionsgeschwindigkeit des Systems: Die Daten beider Sensoren werden vom Steuergerät ständig miteinander verglichen – das ergibt in kürzester Zeit zuverlässige Ergebnisse.

Audi drive select – einzigartiges Hightech-Paket

Der quattro-Antrieb mit aktivem Sportdifferenzial ist Teil des innovativen Fahrdynamiksystems Audi drive select, das im neuen Audi A4 seine Premiere erlebt. Gerade in der optionalen Kombination mit der Audi Dynamiklenkung und der elektronischen Dämpferregelung inszenieren der Allradantrieb und das Sportdifferenzial ihre enorme fahrdynamische Kompetenz.

Audi drive select integriert jene Technik-Komponenten, die das Fahrerlebnis bestimmen – Motor, Getriebe, Lenkung, Dämpfung und das Sportdifferenzial. Dabei kann der Fahrer die Charakteristik dieser Systeme jederzeit neu an seine persönlichen Vorlieben anpassen. Mit Audi drive select gelingt die Synthese aus hohem Komfort und dynamischer Sportlichkeit auf einem bislang unerreichten Niveau.

Über Tasten an der Mittelkonsole kann der Fahrer die Arbeitsweise von Audi drive select in drei Stufen von komfortabel bis sportlich anwählen oder sich sein individuelles Profil zusammenstellen. Dabei kann er zunächst die Charakteristik der Gasannahme im Motor, der geschwindigkeitsabhängigen Servolenkung servotronic und – sofern vorhanden – die Schaltpunkte der Automatik anpassen.

Drei Arbeitsweisen für das Sportdifferenzial

Auch die Funktionen des Sportdifferenzials lassen sich an die individuellen Wünsche des Fahrers adaptieren. Im Modus"comfort" haben Fahrsicherheit und Fahrstabilität absoluten Vorrang, hier werden Lastwechsel optimal gedämpft. Im Modus"auto" ist eine ausgewogene Abstimmung aller Funktionen programmiert. Der Modus"dynamic" schließlich betont alle Agilitätsfunktionen so, dass die Wirkung des Sportdifferenzials maximal spürbar wird. Das Lastwechselverhalten ist hier ebenso agil wie beherrschbar abgestimmt.

Wahlweise kann Audi drive select mit Sportdifferenzial noch um die elektronische Dämpferregelung ergänzt werden. Die hydraulischen Gasdruckdämpfer besitzen ein zusätzliches, stufenlos öffnendes Ventil. Das Steuergerät berechnet 1.000 Mal pro Sekunde die optimale Dämpfkraft. Das elektromagnetisch gesteuerte Ventil steuert die der jeweiligen Fahrsituation angepasste Dämpfungscharakteristik. Das können hohe Kräfte für die Abstützung der Karosserie bei zügiger Kurvenfahrt oder beim Bremsen, niedrige Kräfte bei Schlaglöchern oder mittlere Kräfte auf schlechten Landstraßen sein.

Audi Dynamiklenkung als perfekter Partner

Zum ultimativen Fahrdynamiksystem wird Audi drive select in Kombination mit der Audi Dynamiklenkung. Sie ist der perfekte Partner für den quattro-Antrieb mit Sportdifferenzial. Durch das Zusammenspiel mit der Dämpferregelung und der Dynamiklenkung erschließt sich eine neue Größenordnung des sportlichen und sicheren Fahrens.

Bei der Dynamiklenkung verändert ein spielfreies Überlagerungsgetriebe die Lenkübersetzung je nach gefahrener Geschwindigkeit. Es ist in die Lenksäule integriert und mit einem Elektromotor kombiniert. Die Audi-Ingenieure haben auch hier eine geniale Lösung gefunden: Das innovative Wellgetriebe baut sehr kompakt, leicht und torsionssteif. Es arbeitet spielfrei, damit extrem exakt und reibungsarm, kann immense Drehmomente übertragen und erreicht hohe Wirkungsgrade.

Weiterer Arbeitsbereich: Die Übersetzung kann sich verdoppeln

Die Dynamiklenkung variiert – abhängig von der gefahrenen Geschwindigkeit und dem eingestellten Modus bei Audi drive select – ihre Übersetzung um nahezu 100 Prozent. Beim Einparken agiert sie besonders direkt, bei hohem Autobahntempo fördern eine indirekte Übersetzung sowie eine geringe Servounterstützung den souveränen Geradeauslauf.

Zudem kann die Dynamiklenkung einen kleineren bis mittleren Schwimmwinkel des Fahrzeugs wie ein reaktionsschneller Rallyefahrer durch selbsttätiges Gegenlenken korrigieren. Erst ab einem größeren Winkel kommen die Bremseingriffe ins Spiel, wobei sie zumeist nur noch der Bedämpfung dienen.

Auf dem Feld der Fahrdynamik und Fahrsicherheit arbeiten Dynamiklenkung, Dämpferregelung und Sportdifferenzial in enger Abstimmung mit dem ESP zusammen. Sie entlasten das Stabilisierungsprogramm, weil die Korrekturen über das Antriebsmoment, die Dämpfkraft oder den Lenkwinkel wesentlich früher erfolgen. Diese raschen und effizienten Eingriffe machen viele Bremsimpulse überflüssig, das Fahren gewinnt deutlich an Dynamik und Fluss.