Mitläufer ausgeschaltet
Auf der NAIAS 2013 in Detroit hat der Zulieferer ZF nun einen zum neuen Neunstufen-Wandlerautomaten gleich passend mitentwickelten Allradantrieb gezeigt, bei dem die Abschaltung deutlich weiter geht als bei den meisten bisher verwendeten Hang-On-Systemen
Detroit (USA) 17. Januar 2013 – Auf der NAIAS in Detroit hat der Zulieferer ZF nun einen zum neuen Neunstufen-Wandlerautomaten gleich passend mitentwickelten Allradantrieb gezeigt, bei dem die Abschaltung deutlich weiter geht als bei den meisten bisher verwendeten Hang-On-Systemen.
Abwarten
Es gibt zwei Hauptgründe für einen modernen Hang-On-Allradantrieb: Effizienzsteigerung durch Bedarfssteuerung, besonders sinnvoll bei Autos mit quer eingebautem Motor und die Option auf Torque-Vectoring. Ersteres bedeutet, dass der Antrieb nur dann aktiv ist, wenn er gebraucht wird. „To hang on“ heißt wörtlich „sich bereithalten", der Antrieb „wartet“ also auf seinen Einsatz. Denn Antriebskomponenten wie Antriebswellen, Kardanwelle, vorderer Abtrieb und Differenzial verbrauchen durch ihren Reibungswiderstand durch die Lagerstellen und die Verzahnungen die meiste Energie, wenn sie Kraft übertragen. Die automatische An- und Abkoppelung wacht darüber, dass dies tatsächlich nur dann der Fall ist, wenn es nötig ist.
Mitläufer ausgeschaltet (5 Bilder)
(Bild: ZF)
Damit ist auch klar, dass eine starre Kupplung wie in einem herkömmlichen, zuschaltbaren Allradantrieb nicht sinnvoll ist. Um die Antriebskraft sanft und auch bei Schlupf und/oder in Kurven zusteuern zu können, ist eine Reibkupplung vonnöten. Normalerweise benutzt man dazu ein Lamellenpaket, das im Ölbad läuft, um schnellem Verschleiß vorzubeugen. Durch diese Bauart ergibt sich ein hoch willkommener Zusatznutzen: Eine intelligente Steuerung der Antriebsleistung zwischen primärer und sekundärer Antriebsachse kann die Drehmomente so verteilen, dass sich innerhalb der Systemgrenzen ein Lenkeffekt einstellt. Günstigenfalls hilft er beispielsweise dem Fahrer beim Lenken, dreht das Fahrzeug in die Kurve. In ähnlicher Weise kann dieser Effekt genutzt werden, um das Fahrzeug in fahrdynamisch kritischen Situationen stabilisieren zu helfen. Das ist ein mildes Torque-Vectoring über die Längsachse.
Stillgestanden!
Den Effizienzgewinn des neuen ECOnnect durch eine Verlustreduzierung um 93 Prozent beziffert der Zulieferer auf knapp fünf Prozent, benennt den Antrieb daher auch stolz „ECOnnect“. Sein Vorteil: Er legt im 2WD-Betrieb den gesamten Allradantriebsstrang zum still – vom Winkeltrieb über die Kardanwelle bis hin zum Hinterachsgetriebe. In den bislang verbreiteten, automatisch zuschaltenden Allradantrieben, bei denen die Lamellenkupplung fast immer direkt am hinteren Differenzialgehäuse angeflanscht ist, kann lediglich die Verbindung zwischen Kardanwelle und Hinterachse getrennt werden.
Antriebswellen, Differenziale, Kardanwelle und Winkeltrieb laufen also weiter mit und erzeugen unvermeidlich Plansch- und Reibungsverluste. Beim ECOnnect trennt eine Kupplung den Antriebsstrang direkt nach dem Hauptgetriebe und zwei weitere am hinteren Achsgetriebe über je eine Kupplung für das linke und das rechte Rad. Damit werden auch die verbrauchssteigernden Schleppverluste abgeschaltet.
Zweifach abgeschaltet
Dass sich das Ganze lohnt, zeigt die gewissermaßen doppelte Abschaltbarkeit beim Standardantrieb früher Geländewagen, bei denen alle Antriebskomponenten vom Verteilergetriebe bis zur Vorderachse stillgelegt werden können. Bereits vor Jahrzehnten erlaubten sogenannte Freilaufnaben, die Vorderräder von den Antriebswellen zu trennen. Wenn der Allradwählhebel auf Hinterradantrieb („2WD“) gestellt wurde, konnten die Vorderräder den gesamten Antriebsstrang, also außer den Antriebswellen auch noch das Differenzial und die Kardanwelle, nicht mehr mitnehmen. Der Verbrauch eines Offroaders mit 12 Litern Verbrauch sank so typischerweise um bis zu 0,5 Liter – relativ ziemlich wenig, absolut aber recht viel.
In ihrer Urform mussten diese Naben manuell ver- oder entriegelt werden und die Gefahr einer teuren Fehlbedienung – sei es durch Vergessen oder durch mangelnde Ausbildung – war immer gegeben. Spätere „automatische“ Freilaufnaben konnten sich schon selbsttätig ver- und entriegeln. Dann folgten Vorrichtungen, die pneumatisch in den Antriebsstrang eingriffen, um den Fahrer zu entlasten. Mitsubishi ging Mitte der Neunziger mit so einer Mechanik beim Pajero V20 sogar so weit, die vorderen Antriebskomponenten des permanenten (!) Allradantriebs automatisch stilllegen zu lassen, sobald der Fahrer auf „2WD“ umschaltete. Das geniale System nannte sich „Super Select“ und konnte im Prinzip nur von Marderbissen in die Luftschläuche lahmgelegt werden.
Doppeltes Torque-Vectoring
Die Einsparung der Schleppwiderstände ist allerdings nicht der einzige Vorteil der neuen Allradtechnik von ZF. Die beiden Kupplungen an der Hinterachse haben nämlich eine Doppelfunktion und ermöglichen über die Abkopplung hinaus eine stufenlos regelbare Querverteilung des Antriebsmoments zwischen linkem und rechtem Hinterrad. So ist es über das oben erwähnte, milde Torque-Vectoring über die Längsachse durch bedarfsgerechte Momentverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse hinaus zusätzlich möglich, das Giermoment des Fahrzeugs durch eine radindividuelle Ansteuerung der Hinterräder aktiv zu beeinflussen. Auf wechselndem Untergrund (µ-split) kann man so gleichzeitig Traktion und Fahrstabilität verbessern, in Kurven das Einlenken. Ob diese geballten Vorteile von den Autoherstellern angenommen werden, ist neben den steigenden Anforderungen an den Verbrauch auch eine Frage der Kosten. Das aufwendigere und damit deutlich teurere Allradsystem wird daher sicher zuerst in einem der gehobenen SUV-Modelle auftauchen. (fpi)