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technik trends
Allradantrieb
mit Kronenrad-
Mittendifferenzial
_ Der permanente Allradantrieb verbessert nicht nur die Traktion
bei winterlichen Straßenverhältnissen, sondern auch die Fahrdynamik.
Zum 30-jährigen Jubiläum des quattro-Antriebs hat Audi ein neues
Kronenrad-Mittendifferenzial entwickelt. amz stellt dessen Aufbau
und Funktion vor.
D er
quattro-Antrieb von Audi
ist schon fast legendär. Bei
Modellen mit längs ausgerichteten
Motoren setzt der Ingolstädter
Autobauer für den
permanenten Antrieb aller vier Räder
ein selbstsperrendes Torsen-Mittendifferenzial
ein. Im Audi A3 und TT, die auf
der Golf-Plattform basieren, kommt eine
Haldexkupplung zum Einsatz. In den 30
Jahren seit dem Debüt des ersten quattro-
Antriebs hat Audi die Systeme stets weiterentwickelt.
Anfang dieses Jahres hat
das Unternehmen eine neue Evolutionsstufe
vorgestellt – den quattro-Antrieb
mit Kronenrad-Mittendifferenzial und
radselektiver Momentensteuerung.
14 amz - auto | motor | zubehör Nr. 11-2010
Diese Technologie, die noch effizienter,
präziser und leistungsfähiger sein soll
als das Torsen-Mittendifferenzial, feierte
ihre Premiere im neuen Audi RS 5.
Aufbau und Funktion
Das selbstsperrende Mittendifferenzial
im quattro-Antriebstrang ist unmittelbar
am Ausgang des Getriebes positioniert.
Es hat die Aufgabe, die Motormomente in
definierten Verhältnissen auf beide Achsen
zu verteilen. Wenn am Rad einer Achse
Schlupf auftritt – etwa, wenn es auf glatten
Untergrund gerät – leitet das Differenzial
das Gros der Kräfte verzögerungsfrei an die
Achse mit der besseren Traktion um.
Das zylindrische Gehäuse des Kronenrad-Mittendifferenzials
wird vom Getriebe
angetrieben. In seinem Inneren drehen sich
zwei Kronenräder, die ihre Bezeichnung ihrer
kronenartigen Verzahnungsgeometrie
verdanken. Diese neuartige Verzahnung
nennt man auch „Evolvere“. Das hintere
Kronenrad treibt die Kardanwelle zur Hinterachse
an, das vordere eine schräg laufende
Welle, die zum Differenzial der Vorderachse
führt.
Die Kronenräder werden durch vier
geradverzahnte Ausgleichsräder angetrieben,
die in 90-Grad-Winkeln zueinander
angeordnet sind. Sie sind auf den gehäuse-
Die radselektive Momentensteuerung bremst bei
Kurvenfahrt die kurveninneren Räder leicht ab.
Damit wird Untersteuern verhindert und die
Fahrdynamik verbessert.
Der quattro-Antrieb mit Kronenrad-Mittendifferenzial
kam erstmals im Audi RS5 zum
Serieneinsatz. Die Grundverteilung des Antriebsmoments
erfolgt im Verhältnis von 40:60
zwischen Vorder- und Hinerachse.
Fotos: Audi
festen Achsen drehbar gelagert. Hierdurch
wird ein Drehzahlausgleich zwischen Vorder-
und Hinterachse möglich, wie er zum
Beispiel bei Kurvenfahrt notwendig ist.
Dynamische
Momentenverteilung
Bei exakt gleichen Drehzahlen an Vorder-
und Hinterachse drehen sich die beiden
Kronenräder mit gleicher Drehzahl wie das
Differenzialgehäuse. Aufgrund der speziellen
Verzahnungsgeometrie weisen sie
jedoch unterschiedliche Zähnezahlen und
Eingriffspunkte auf verschieden großen
Durchmessern auf. Somit ergeben sich ungleiche
Hebelwirkungen. In der Grundverteilung
strömen 60 Prozent des Motormoments
zum Differenzial der Hinterachse
und 40 Prozent nach vorne. Dies ermöglicht
eine sehr gute Traktion und Fahrdynamik.
Werden Antriebsmomente über die
Verzahnung der Ausgleichsräder eingeleitet,
entstehen axiale Kräfte im Inneren
des Differenzials. Sie führen dazu, dass beide
Kronenräder nach außen gedrückt werden.
Diese Axialkraft wird dazu benutzt,
um Lamellenpakete hinter den Kronenrädern
zusammenzudrücken. Hierdurch
wird ein Sperrmoment erzeugt, welches
die Drehmomente zwischen den Kronenrädern
umverteilt.
Wenn der RS 5 beispielsweise mit den
Vorderrädern auf einen Schneefleck gerät,
erhöht sich die Drehzahl der Vorderachse
für einen Augenblick. Dadurch entsteht
zwischen den beiden Kronenrädern und
dem Gehäuse eine Drehzahldifferenz.
Die entstehende Selbstsperrwirkung im
Kronenrad-Mittendifferenzial leitet nun
unmittelbar das Antriebsmoment auf die
Achse mit der besseren Traktion um. Es
fließen bis zu 85 Prozent des Antriebsmoments
nach hinten. Im umgekehrten Fall
– wenn die Hinterachse des RS 5 weniger
Grip hat – vollzieht sich dieser Vorgang in
gleicher Weise. Jetzt fließen bis zu 70 Prozent
der Momente an die Vorderachse.
Rein mechanische Arbeitsweise
Mit dieser breiten Verteilung der Antriebsmomente
soll das neu entwickelte
Kronenrad-Mittendifferenzial seine Vorgänger
übertreffen. Die Traktion wird laut
Audi aufgrund höherer Sperrwerte nochmals
besser. Die Umverteilung der Kräfte
und Momente erfolge permanent, ohne
zeitliche Verzögerung und absolut homogen.
Der Fahrer könne die Situation leicht
beherrschen. Eine Steuerelektronik sowie
eine elektromagnetische oder hydrau-