Null Chance für Ausreißer

Ein effektiver, dynamischer Vortrieb setzt auch voraus, dass bei der Kraftübertragung vom Motor über die Räder auf die Straße keine Kräfte verloren gehen, etwa durch Schlupf oder quietschende Reifen. Deshalb zielen alle aktiven Regelsysteme im modernen Pkw letzten Endes darauf ab, einen optimalen Kontakt aller Reifen mit der Fahrbahn zu gewährleisten – und zwar in jeder Fahrsituation: Das Antriebsmoment wird vom Getriebe dosiert und mittels Verteilergetriebe auf die Räder verteilt. Die Lenkung gibt die Radstellung vor und die individuelle Radaufstandskraft wird vom Fahrwerk, der Dämpfung oder Niveauregelung sowie von Systemen zur Wankstabilisierung verändert.

Mit dem neuen „Vector-Drive“-Hinterachsgetriebe hat ZF ein System zur Serienreife entwickelt, das die Fahrdynamik und die Sicherheitsreserven von Allrad- wie von Fahrzeugen mit Hinterradantrieb deutlich erhöht. Durch eine individuelle Verteilung des Antriebsmoments auf die Räder der Hinterachse erzeugt das System ein Giermoment um die Hochachse des Fahrzeuges, das sowohl zur Verbesserung der Agilität als auch zur Stabilisierung des Fahrzeuges eingesetzt werden kann. Dabei funktioniert die Erzeugung des Raddifferenzmoments unabhängig vom Antriebsmoment, also auch im Schubbetrieb, wenn kein Gas gegeben wird. Im ersten Fall unterstützt es die Lenkbewegung des Fahrzeugs in eine Kurve und wirkt dem Untersteuern – also dem Ausbrechen der Vorderachse – entgegen. Im zweiten Fall „fängt“ es ein übersteuerndes Fahrzeug ein.

Auf diese Weise kann das Fahrzeug bei raschen Ausweichmanövern auch stabilisiert werden, ohne dass Räder abgebremst werden müssen. Fahrzeuge mit Vector Drive sind in kritischen Situationen noch besser zu beherrschen. Die Lenkung spricht direkter an, es sind weniger Lenkaufwand und weniger Lenkkorrekturen nötig. Dadurch werden die Sicherheitsreserven erhöht, ohne dass auf Fahrdynamik verzichtet werden muss.

Bei Geradeausfahrt verhält sich das Vector-Drive-Hinterachsgetriebe wie ein herkömmliches Getriebe mit offenem Differenzial: Das Antriebsmoment wird zu gleichen Teilen auf die Antriebswellen der Räder übertragen. Erst bei Kurvenfahrt wird – gesteuert durch die elektromechanisch aktuierte Lamellenbremse des Überlagerungsgetriebes – das Moment ungleich zwischen den beiden Antriebswellen verteilt. Wesentliche Neuerung: Vector Drive erzeugt auch unabhängig vom Antriebsmoment, also sogar bei kurvigen Bergabfahrten ohne zusätzliche Beschleunigung, ein Raddifferenzmoment. Somit erhalten auch in diesem Fall das kurvenäußere Rad mehr und das kurveninnere Rad weniger Vortrieb. Erreicht wird dies durch je ein Überlagerungsgetriebe in Planetenbauweise auf beiden Seiten des Achsantriebes. Zudem hat das auf Planetenbauweise beruhende System – im Unterschied zu einer Ausführung mit einer ins Schnelle übersetzten Kupplung – einen höheren Wirkungsgrad. Die Verzahnungen der Planetengetriebe wälzen bei Geradeausfahrt nicht ab. Somit beschränkten sich die Verluste auf die Ölscherung in den geöffneten Lamellenbremsen sowie das Planschen des im Block umlaufenden Planetengetriebes. Das Hinterachsgetriebe bietet außerdem die gewohnten Vorzüge von Sperrdifferenzialen, da gezielt Drehmoment dem Rad mit dem höheren Kraftschlusspotenzial zugeleitet werden kann. Somit kann das Durchdrehen der Antriebsräder verhindert werden, speziell dann, wenn die beiden Räder der Antriebsachse beim Anfahren auf unterschiedlich griffigem Belag fahren. Dadurch wird der Vortrieb des Fahrzeuges verbessert und die Anzahl und Intensität von Bremseneingriffen zur Radschlupf- reduzierung wird verringert. Dies mindert nicht nur den Bremsenverschleiß, sondern wirkt sich auch positiv auf den Kraftstoffverbrauch aus.

Agile Fahrdynamik, hohe Sicherheit und beste Traktion – so kann die Funktionsauswirkung des „Torque Vectoring“-Hinterachsgetriebes zusammengefasst werden. Zur Erreichung dieser Vorzüge wurde ein Konzept verfolgt, das sowohl auf Mechanik- wie auch auf Elektronikseite eine Reihe höchst innovativer Merkmale aufweist: wirkungsgradoptimales Design, kompaktes Package, exakte und zugleich robuste E-Motor-Technologie sowie eine Ansteuerelektronik und -software, die höchsten Sicherheitsanforderungen genügt. Diese Vorteile können jedoch erst dann im Sinne eines Gesamtsystems genutzt werden, wenn das Zusammenspiel optimal funktioniert. Im vorliegenden Fall ist es gelungen, die mechanische Umsetzung des Konzepts so zu gestalten, dass die funktionalen Eigenschaften ein klares reproduzierbares Verhalten aufweisen. Unter Zuhilfenahme geeigneter Modelle konnte so eine Software entwickelt werden, die das System koordiniert ansteuert und sein Potenzial erschließt. Durch die Eröffnung des Freiraums der Quermomentenverteilung erlebt der Fahrer so eine neu gewonnene Fahrpräzision, die hinsichtlich Fahrdynamik und Fahrstabilität höchsten Ansprüchen gerecht wird.

Durch Vernetzung lässt sich dieses Torque-Vectoring-System mit weiteren aktiven Regelsystemen wie Automatgetriebe, Aktivlenkung, Dämpfung oder Wankstabilisierung zu einem intelligenten Regelverbund erweitern, der das Reifenkraft-Potenzial nochmals deutlich steigert. Der Mehrwert dieses IWD-Konzepts für den Fahrer: Es hebt den Zielkonflikt zwischen agilem Fahrverhalten und hoher Fahrstabilität weitgehend auf. Der Vernetzungsansatz mit IWD bezieht auch die Motor- und Bremssteuerung ein. Die Wirkung von IWD zielt darauf ab, dass Bremseingriffe wie bei herkömmlichen Stabilisierungssystemen seltener erfolgen. Konkret bedeutet das gleiche Dynamik bei größerer Sicherheitsreserve oder gleiche Sicherheitsreserve bei mehr Dynamik. Kritische Situationen lassen sich souveräner meistern. Der Fahrer wird unterstützt und entlastet.

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