AT_03_2016

03 | MÄRZ 2015

www.auto-technik.ch

NEWS

«VORAUSSCHAUENDER» ADAPTIVER GESCHWINDIGKEITSREGLER INFRAROTREFLEKTIERENDE INSTRUMENTENTAFEL UND «LOW-E-GLASDACH» SKALIERBARER ELEKTROANTRIEB FÜR NUTZFAHRZEUGE HINTERACHSGETRIEBEQUERTRÄGER AUS POLYAMID BERÜHRUNGSLOSE DREHMOMENTMESSUNG

FACHWISSEN

DREHMOMENTFÜHLEND

LAUFSTEG

AUFLADUNG ÜBERNIMMT DAS ZEPTER KLEIN, ABER FEIN

TECHNIK

DREIDIMENSIONALES KLANGERLEBNIS IN GÜNSTIGEN MODELLEN STROMERN

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«VORAUSSCHAUENDER» ADAPTIVER GESCHWINDIGKEITSREGLER

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onda wird im für 2015 facegelifteten CR-V in der Executive-Ausstattung einen «vorausschauenden» bzw. eigentlich gar «vorausdenkenden» adaptiven Geschwindigkeitsregler anbieten. Das Intelligent Adaptive Cruise Control System (i-ACC) besteht aus einer Kamera und einem Radarsensor, welche die Position anderer Fahrzeuge im Verkehr erfassen und vorhersehen, wenn ein Fahrzeug dabei ist, die Spur zu wechseln.

Herkömmliche adaptive Geschwindigkeitsregler passen die voreingestellte Geschwindigkeit nur in Bezug auf die Distanz zum vorausfahrenden Fahrzeug an. Sie können zwar von der Seite einscherende Fahrzeuge erkennen, aber selbstverständlich erst, wenn diese tatsächlich die Spur wechseln. Das i-ACC dagegen nutzt einen Algorithmus, der auf umfassenden Daten bezüglich des europäischen Fahrverhaltens basiert, und kann so die

Das «vorausschauende» Geschwindigkeitsregelungssystem wird als Premiere im Honda CR-V 2015 eingeführt. (Bild: Honda) Relation zwischen verschiedenen Fahrzeugen im fliessenden Verkehr bewerten. Bis zu fünf Sekunden bevor es überhaupt stattfindet, wird dadurch ein Einschermanöver vom System bereits erkannt, und das Fahrzeug kann sanft an die Situation angepasst werden, ohne den Fahrer zu erschrecken, der die Situation eventuell noch nicht wahrgenommen hat. Im ersten

Schritt bremst der CR-V nur leicht ab, und ein Symbol erscheint im Infodisplay. Damit wird der Fahrer auf die Situation aufmerksam gemacht, während das Fahrzeug weiterhin langsam verzögert. Sollte es notwendig sein, bremst das Fahrzeug danach nochmals stärker ab, damit der Sicherheitsabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug gewahrt bleibt.

Das i-ACC ist das Ergebnis eines internen Forschungs- und Entwicklungsprojektes, das von einem internationalen Honda-Team in Europa und Japan durchgeführt wurde. Es ist speziell auf den europäischen Strassenverkehr ausgerichtet. Die Forschung bezüglich Fahrverhalten zur Entwicklung des Algorithmus fand in ganz Europa statt. (pd/sag)

INFRAROTREFLEKTIERENDE INSTRUMENTENTAFEL UND «LOW-E-GLASDACH»

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unkle Oberflächen heizen sich in der Sonne durch Licht- und damit Energieabsorption stärker auf als helle Flächen. Insbesondere im Bereich der Instrumententafel sind dunkle Oberflächen allerdings besser als helle geeignet, um Reflexionen in der Windschutzscheibe auf ein Minimum zu reduzieren. Volkswagen nutzt nun zur Einfärbung einer neu entwickelten Instrumentenoberfläche – der «Slush-Haut» – spezielle Pigmente anstatt der ansonsten üblichen Einfärbung mittels Russ, um diesen Zielkonflikt zu umgehen.

Während Russ das gesamte Sonnenlicht absorbiert, wird der nahe Infrarotanteil (NIR), der hauptsächlich für das Aufheizen der Oberflächen verantwortlich ist, durch die verwendete MetalloxidPigmentierung weitgehend reflektiert. Unter Beibehaltung des schwarzen Farbtons konnten

Ein «Low-E-Glasdach» dient gleichermassen als Sonnenschutz und «Wärmespeicher». (Bild: Volkswagen) die Ingenieure so eine geringere Aufheizung der Oberflächen realisieren, was die Wärme im Fahrzeug deutlich reduziert und so auch den Energieverbrauch der Klimaanlage senkt.

«Low-E-Glasdach» «Low-E-Glas» ist die Abkürzung für so genanntes Low-Emissivity-Glas (Deutsch: niedrige Wärmeabstrahlung). Es bezeichnet ein Glas, auf das eine Oxidschicht (Indiumoxid

oder fluordotiertes Zinnoxid) in einer Stärke von etwa 400 nm aufgebracht wird. Diese Schicht dient als Sonnenschutz, da sie die kurzwellige Strahlung und damit Licht durchlässt, langwellige Infrarotstrahlung jedoch reflektiert. In der Folge heizt sich der Innenraum der Fahrzeuge im Sommer weniger stark auf. Im Winter hingegen wird die Wärme besser im Innenraum gespeichert.

Denn insbesondere bei klarer, kalter Witterung wird die Körperwärme der Insassen reflektiert und damit im Fahrzeug gehalten.

Insgesamt lässt sich der Wärmeeintrag und Heizbedarf im Auto durch den Einsatz des «Low-E-Glasdachs» von VW um bis zu 15 Prozent reduzieren. Ein spürbar besserer Klimakomfort ist die Folge. Zudem wird durch die damit einhergehende Entlastung der Heiz- und Klimaanlage eine weitere Reduktion der CO2Emissionen erzielt. (pd/sag)

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SKALIERBARER ELEKTROANTRIEB FÜR NUTZFAHRZEUGE

Leichte bis mittlere Vorderachse

9–12-t-Hinterachse

Sportliche Hinterachse

In Elektro-Nutzfahrzeugen der Zukunft ist der Antrieb in die Achse integriert. Die Module aus Antrieb und Achse sind auf verschiedene Fahrzeugtypen skalierbar. (Bild: Fraunhofer IWU / Hochschule für Wirtschaft und Technik, Aalen)

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m Projekt «Elektrisches, skalierbares Achsmodul» (ESKAM) entwickeln insgesamt elf Partner, darunter das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz, ein Achsmodul für Nutzfahrzeuge, das aus Motor, Getriebe und Leistungselektronik besteht. Alle Komponenten sind dabei kompakt in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Über eine Rahmenkonstruktion, die die Wissenschaftler ebenfalls entwickelt haben, lässt sich dieses Gehäuse in das jeweilige Fahrzeug einbauen.

Das Achsmodul verfügt über eine hohe Leistungsdichte und ein

sehr hohes Drehmoment. Während die Drehzahl bei den meisten Elektromotoren bei etwa 10‘000 bis 15‘000/min liegt, schafft der ESKAM-Motor 20‘000/min. Der Hauptvorteil liegt jedoch in einem anderen Punkt: Die Forscher und Entwickler konstruierten nicht nur das Achsmodul, sondern entwickelten die nötigen Serientechnologien gleich mit. Federführend dabei war das IWU, das auch die technische Leitung des Gesamtprojekts innehat. Aufgrund des innovativen Konzeptes lassen sich die Module flexibel herstellen – kleine Stückzahlen ebenso wie eine Grossserie.

Die Flexibilität des Achsmoduls

beschränkt sich jedoch nicht nur auf die Seriengrösse, sondern schliesst auch die Geometrie mit ein. Das Modul ist skalierbar und kann sowohl bei einem kleinen Transporter oder Kommunalfahrzeug als auch bei einem Bus oder Lastwagen eingesetzt werden.

Die Einzelmodule, die die verschiedenen Partner entwickelt haben, sind fertig, und auch die Herstellungsverfahren sind einsatzbereit. In einem nächsten Schritt setzt das Konsortium die Einzelteile nun zu einem Demonstrator zusammen. Ende 2015 wollen sie das Achsmodul dann in ein reales Auto einbauen und testen. (pd/sag)

HINTERACHSGETRIEBEQUERTRÄGER AUS POLYAMID

Der neue Getriebequerträger für die Hinterachse kommt in der S-Klasse von MercedesBenz zum Einsatz. (Bild: ContiTech)

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ontiTech erobert mit seiner Leichtbaukompetenz wei­tere Einsatzbereiche, in denen bislang Metall als Werkstoff vorherrschte. Der Lagerungsspezialist hat erstmals einen Getriebequerträger aus dem glasfaserverstärkten

Poly­ amid BASF Ultramid für die Hinterachse entwickelt, der in den 4MATIC-Fahrzeugen der S-Klasse von Mercedes-Benz (ohne die AMG-Modelle) eingesetzt wird.

Im Vergleich zu Ausführungen aus Aluminiumdruckguss ist die neue Variante rund 25 Prozent leichter.

Das Bauteil zeichnet sich durch optimale Festigkeit, eine gute schwingungs- und geräuschmindernde Wirkung und hohe Crashsicherheit aus. Als eine zentrale Komponente der Hinterachse stützt es Kräfte und Momente des Hinterachsgetriebes ab. (pd/sag)

BERÜHRUNGSLOSE DREHMOMENTMESSUNG

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orscher des Instituts für Integrierte Produktion Hannover (IPH) und des Laser Zentrums Hannover e.V. (LZH) entwickeln ein neues Messsystem: Ein optischer Sensor misst dabei berührungslos das Drehmoment und die Position einer Welle.

Systeme zur Drehmomentmessung wie Codierscheiben oder Dehnmesssensoren gibt es zwar längst, allerdings müssen diese bisher direkt an die Welle angebaut werden und nehmen daher viel Platz im Getriebe weg.

Bisherige berührungslose Messverfahren, die auf magnetischen Messprinzipien beruhen, sind dagegen sehr teuer.

Das neue Messsystem soll nun eine deutlich bessere Auflösung erreichen als bisherige Systeme und zudem kleiner und leichter sein – ein Vorteil beispielsweise im Motorsport (Stichwort: Launch Control), wo jedes Gramm zählt. Und während die Kosten für bisherige berührungslose Messsysteme im vierstelligen Bereich liegen, soll das neue System wesentlich günstiger werden.

Das Funktionsprinzip ist simpel: Auf die Welle werden so genannte Absolutmessskalen aufgebracht, indem die Stahloberfläche mit dem Laser lokal hochaufgelöst geschwärzt wird. Dadurch entstehen sehr feine Strichcodes. Im Getriebe werden Leuchtdioden und Fotodioden angebracht, die diese Strichcodes berührungslos scannen. Wirkt ein Drehmoment auf die Welle, führt das zur Torsion – die Welle wird also in sich verdreht. Wie stark die Torsion ist, lässt sich an der Absolutmessskala ablesen.

Weil die Lasermarkierung sehr hoch aufgelöst ist, lassen sich bereits kleinste Veränderungen erkennen. So kann das System Position und Drehmoment der Welle in Echtzeit erfassen und an die Motorsteuerung übertragen. (pd/sag)

FACHWISSEN Differenzial

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Torsen-Differenzial

DREHMOMENTFÜHLEND Torsen-Differenziale gehören in die Gruppe der Sperrdifferenziale mit «nicht regelbaren und nicht schaltbaren» Sperren. Diese werden bei Drehzahldifferenzen und zugeführtem Drehmoment abgerufen. Zum Einsatz kommen Torsen-Differenziale sowohl als Quer- wie auch als Längs- bzw. Verteilerdifferenziale. Trotz des rein mechanischen Aufbaus sind Torsen-Differenziale ABSkompatibel, das heisst, sie reagieren unter Last anders als im Schiebebetrieb.

Text: Andreas Lerch | Bilder: Alfa Romeo, Audi, Toyota

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bwohl es in den letzten Jahren um das TorsenDifferenzial etwas ruhiger geworden ist, weist diese Konstruktion doch gewisse Eigenschaften auf, welche den Einbau – vor allem in sportlichen Fahrzeugen – rechtfertigen. Zudem erlangen diese Differenziale zunehmend «Kultcharakter». Nach konventioneller Art aufgebaute Torsen-Differenziale (Typ A) werden heute vor allem bei Audi eingesetzt, mit etwas abgeändertem Aufbau, aber weitgehend identischer Funktion finden sich die Differenziale bei Alfa Romeo, Ford, Renault und anderen (Typ B und C). Im Bereich des Zentraldifferenzials sind heute eher Schaltungen mit elektromagnetisch betätigten Lamellenkupplungen im Trend, da die elektronische Regelung rasche Anpassung an allfällige Veränderungen verspricht und grundsätzlich grössere Einstellfreiheiten erlaubt als ein mechanisch fest «programmiertes» Differenzial.

Schneckengetriebe Das Schneckengetriebe ist vom Wagenheber (Bordwerkzeug), aber auch aus Lenkgetrieben bekannt. Es wurde von Peugeot während Jahren auch als Achsantriebsgetriebe verbaut (Bild 2). Schneckengetriebe weisen grundsätzlich die Eigenschaften auf, dass sie Drehmomente um 90° umlenken können und dass sie sehr grosse Übersetzungsverhältnisse ermöglichen. Dazu gibt es eingängige Schnecken, welche einem Zahnrad mit einem Zahn entsprechen. Daneben ist es aber wichtig, mit welcher Steigung der Zahn (oder die Zähne) der Schnecke

automotive total:

Bild 1. Bei Audi wird das Torsen-Differenzial vor allem in Verteilergetrieben, also als Längsdifferenzial zwischen den Achsen eingesetzt. konstruiert sind. Sicher ist dieser Winkel je nach Anwendung grösser oder kleiner. Bei einem Wagenheber braucht es einen grossen Winkel, damit das Fahrzeuggewicht den Wagenheber nicht gleich wieder in die Ausgangsstellung zurücktreiben kann. Schneckentriebe weisen also eine winkelabhängige Selbsthemmung oder -sperrung auf.

Diese ist bei Lenkungen und vor allem bei Achsantrieben nicht erwünscht, sonst würden die Antriebsräder im Schiebebetrieb blockieren, weil in diese Richtung das Drehmoment nicht übertragen werden kann. Dazu muss man sich merken: Die Schnecke (Position 1 in

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Bild 2) kann das Schneckenrad problemlos antreiben, das Schneckenrad kann jedoch die Schnecke nur mit Verlusten antreiben. Die Grösse dieser Sperr- und Reibungsverluste hängt neben der Materialpaarung und der Schmierung wiederum vom Zahnwinkel und der Konstruktion ab.

Natürlich treten bei Schneckenantrieben auch beachtliche Axialkräfte auf. Auf diesem Schneckenantrieb und auf den erwähnten Eigenschaften baut das Torsen-Differenzial auf.

Aufbau Das Torsen-Differenzial braucht ähnlich viel Platz wie ein Kegelraddifferenzial. Ebenfalls verläuft der

Kraftverlauf wie im Kegelraddifferenzial vom Differenzialgehäuse (1 in Bild 3) zu den Antriebswellen (5).

Dabei kann das Differenzialgehäuse auch mit dem antreibenden Tellerrad verschraubt sein (im Beispiel eines Kegelrad-Achsantriebs). Das Differenzialgehäuse gibt das Drehmoment über sechs Achsen auf drei, um 120° versetzt im Gehäuse platzierte Schneckenradpaare (2) weiter. Je drei dieser Schneckenräder treiben die Schnecke (4) für die linke oder die rechte Antriebswelle (5) an.

Durch die regelmässige Verteilung der Schneckenräder am Umfang des Gehäuses werden die Schnecken optimal zentriert. An beiden

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Differenzial FACHWISSEN Achsen drehen und geben somit das Drehmoment an die Schnecken und damit an die Antriebswellen weiter.

Das ganze Differenzialgetriebe dreht sich als Einheit, und die integrierten Schneckengetriebe bewegen sich in diesem Zustand nicht. Es gibt weder Verspannungen noch Reibungskräfte. Das Fahrzeug beginnt zu fahren, und die Kraftübertragung funktioniert mit gutem Wirkungsgrad.

Bild 2. Der konventionelle Schneckenantrieb besteht aus der Schnecke (1) und dem Schneckenrad (2). Auf diesem Schneckengetriebe beruht die grundsätzliche Funktion des Torsen-Differenzials.

Enden der sechs Schneckenräder (2) befinden sich geradeverzahnte Stirnräder (3). Die Stirnräder nebeneinanderliegender Schneckenräder sind miteinander im Eingriff und machen Relativbewegungen mit (Drehbewegungen der einzelnen Fahrzeugräder, Antriebswellen oder Schnecken). Die beiden Antriebsräder des Fahrzeuges werden dadurch miteinander verbunden und voneinander abhängig.

Sperrfunktion Der Sperrwert kann durch die Einstellung der inneren Differenzialreibung bestimmt werden. Reibungskräfte und -momente entstehen aus verschiedenen systembedingten oder vom Hersteller konstruierbaren Einflüssen (Bild 4).

Das Abwälzen der Zähne aufeinander erfolgt bei Schneckengetrieben mit ziemlich viel Reibung. Durch «absichtliche Fehlanpassungen» der Verzahnungen können diese Reibungen zusätzlich erhöht werden. Dazu kommt die durch den Zahnwinkel bei Schneckengetrieben verursachte eigene Selbsthemmung. Auch die Axialkräfte, welche beim Antreiben der Schneckengetriebe entstehen, müssen aufgenommen werden.

Werden Axiallager verwendet, entstehen dabei nur geringe Verlustkräfte. Werden dafür aber speziell

beschichtete Scheiben eingesetzt, ergibt sich noch einmal eine grosse und zudem relativ exakt einstellbare Reibung.

Alle diese Reibungen sind drehmomentabhängig und bestimmen in ihrer Summe das Sperrmoment, welches im Extremfall von dem Differenzial abgerufen werden kann.

Geradeausfahrt Interessant ist, dass alle Schneckenräderzähne – wie auch die Schneckengänge – in die gleiche Richtung schauen. Wenn daher beim Beschleunigen das Drehmoment vom Kegelrad über das Tellerrad zum Differenzialgehäuse und weiter über die Achsen zu den Schneckenrädern fliesst (Bild 6), möchten diese entweder die Schnecken und damit die Antriebswellen bewegen, oder sie möchten sich um ihre eigenen Achsen drehen. Das Zweite geht nun aber nicht, weil die nebeneinanderliegenden Schneckenräder über die Stirnräder miteinander verbunden sind und weil die Steigungen der Schnecken und der Schneckenräder gleichgerichtet sind. Deshalb müssten sich die Stirnräder bei der Drehung der Schneckenräder in der gleichen Drehrichtung bewegen – und das geht bekanntlich nicht.

Aus diesem Grund können sich die Ausgleichsräder nicht um ihre

Kurvenfahrt Bei Kurvenfahrt legt das kurvenäussere Rad einen grösseren Weg zurück als das kurveninnere. Beträgt die Tellerraddrehzahl beispielsweise 200/min, so wird die kurvenäussere Antriebswelle etwas beschleunigt (zum Beispiel 205/min). Dadurch versucht die Schnecke ihre drei Schneckenräder zu beschleunigen, was infolge der Kraftrichtung auch problemlos erfolgen kann. Die Schneckenräder mit ihren Stirnrädern wollen jetzt ebenfalls schneller drehen und – das geht! Weil auf der anderen Fahrzeugseite – beim kurveninneren Rad – der gleich Vorgang ebenfalls entsteht. Die kurveninneren Räder verzögern auf 195/min, geben ihre Verzögerung an die Schnecken und diese an die Schneckenräder und die Stirnräder weiter.

Die einen Stirnräder wollen nun etwas schneller drehen, die anderen etwas langsamer. Da die Relativgeschwindigkeit links und rechts gleich gross ist (+ bzw. –5/min), können

sich die Stirnräder jetzt problemlos aufeinander abwälzen.

Der gleiche Effekt ist bei angehobenem Fahrzeug zu beobachten: Wird beispielsweise das rechte Rad gedreht, dreht sich das linke Rad rückwärts. Dabei ist aber bereits auch die Sperrwirkung bemerkbar: Die Kraft verläuft vom rechten Rad über die Antriebswelle auf die Schnecke, von dieser, fast verlustfrei, auf das rechte Schneckenrad, dann über die Stirnradverzahnung auf das linke Schneckenrad (weil in diesem Moment das Differenzialgehäuse im Stillstand festgehalten wird, müssen sich die Stirnräder gegeneinander bewegen). Dieses muss nun die zweite Schnecke antreiben. Dabei tritt aufgrund des Schneckentriebes ziemlich Reibung auf, welche in diesem Moment überwunden werden muss, damit das linke Rad dann auch wirklich rückwärts dreht.

Sportliche Kurvenfahrt Wird eine Kurve schnell befahren und ab dem Scheitelpunkt auch wieder Gas gegeben, werden grundsätzlich die kurveninneren Räder durch die «Fliehkraft» entlastet. Sind die Entlastung und das zugeführte Drehmoment gross genug, kann es zum Durchdrehen des kurven­ inneren Rades kommen. Beim Kegelraddifferenzial würde das Rad in der Luft immer schneller drehen, die Ausgleichskegelräder würden um ihre eigenen Achsen «rasen»

Bild 3. Aufbau des Torsen-Differenzials: 1 Differenzialgehäuse – 2 Schneckenräder – 3 Stirnräder – 4 Schnecken – 5 Antriebswellen – 6 Anlaufscheiben – 7 Axialwälzlager.

FACHWISSEN Differenzial

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Bild 4. Schematische Darstellung des Torsen-Differenzials mit den auftretenden Kräften und Momenten. 1 Differenzialgehäuse – 2 Schneckenräder – 3 Stirnräder – 4 Schnecken – 5 Antriebswellen – 6 Anlaufscheiben.

Bild 5. Schnittdarstellung des Torsen-Differenzials: 1 Differenzialgehäuse – 2 Schneckenräder – 3 Stirnräder – 4 Schnecken – 5 Antriebswellen – 6 Anlaufscheiben.

und der Motor würde hochdrehen, weil sein Drehmoment nicht mehr abgenommen werden könnte.

Beim Torsen-Differenzial treten die gleichen Tendenzen auf. Das Schneckenrad, welches die mit dem durchdrehenden Rad verbundene Schnecke antreiben will, findet dort aber durch die Selbsthemmung und die Reibungen ein grosses Widerstandsmoment, welches zu überwinden ist. Dieses Widerstands- oder Bremsmoment hilft mit, dass die Stirnräder, welche ja ebenfalls «durchdrehen» möchten, ihre Kraft bzw. das Drehmoment an die Partnerstirnräder und damit an das nicht durchdrehende Rad mit Grip weiterleiten. So wirkt das Torsen-Differenzial in dieser Phase als Sperrdifferenzial.

aufgenommen werden und die Elektronik kann gegebenenfalls Massnahmen ergreifen.

Anfahren bei μ-Split Ähnlich wie bei schneller Kurvenfahrt verhält sich das Torsen-Differenzial auch beim Anfahren auf schlechter Strasse bzw. bei unterschiedlichen Reibwerten zwischen den beiden antreibenden Rädern oder Achsen.

Während bei (zu) schneller Kurvenfahrt das eine Rad dreht und Grip hat, will das andere durchdrehen, weil es entlastet ist. Bei der μ-Split-Situation sieht es so aus, dass das eine Rad oder die eine Achse stillsteht und die andere durchdrehen will. Im Bild 7 sind diese Situationen dargestellt.

Während in Bild 7a bei konstanter Geradeausfahrt das Differenzialgehäuse mit seinen Zahnrädern als Einheit umläuft, gleichen bei Kurvenfahrt in Bild 7b die Stirnräder die Relativgeschwindigkeiten der

beiden Achsen aus, da die eine genau so viel schneller wird, wie die andere langsamer. Diese Symmetrie ist bei den Bildern 7c und d nicht mehr gegeben. Während im Bild 7c die Vorderachse durchdrehen will (grün), hat im Bild 7d die Hinterachse dieses Verlangen. Solange aber alle drei grossen Drehzahlpfeile gleich lang sind, drehen das Differenzialgehäuse und beide Antriebswellen gleich schnell und die Stirnräder bewegen sich nicht gegeneinander.

Die kleinen Stirnradpfeile weisen jetzt viel mehr darauf hin, dass in diesen Situationen Kraftausgleiche erfolgen. Da die eine Achse schneller drehen will, entstehen auf dieser Seite zwischen Schneckenrad und Schnecke (inkl. der Reibungskräfte, welche durch die axialen Belastungen erfolgen) Kräfte und Momente, welche als Abstützkräfte für die miteinander kämmenden Stirnräder funktionieren und so die entsprechenden Kräfte (bei gleichen Drehzahlen) auf die andere Achse lenken können. Das Drehmoment wird im Bild 7 von der grünen auf die orange Seite geleitet.

ABS-Kompatibilität Ein wichtiger Vorteil für das TorsenDifferenzial ist seine gute Verträglichkeit mit ABS-Systemen. Sobald der Fahrer auf das Bremspedal tritt, fliesst das Drehmoment von den Rädern zu den Schnecken im Differenzial. Diese leiten es widerstandslos zu den Schneckenrädern und deren Stirnrädern. Sollte jetzt ein Rad zum Blockieren neigen, kann dieser Vorgang von den ABS-Sensoren

Sperrwert und Drehmomentverhältnis Bei konventionellen Lamellensperrdifferenzialen werden ausschliesslich die Sperrwerte in Prozenten angegeben. Diese Prozentzahl sagt aus, wie gross der Unterschied prozentual zwischen dem linken

und dem rechten Antriebsrad ist.

Werden vom Tellerrad 100 % des Drehmoments in das Sperrdifferenzial eingeleitet, 40 % davon zum linken und die restlichen 60 % zum rechten Rad geleitet, so ergibt sich ein Sperrwert für das Differenzial von 20 % (60 % – 40 % = 20 %). Dieses Verhältnis bleibt bestehen, ob jetzt 500 Nm oder 1000 Nm Drehmoment zum Tellerrad gelangen. Im besten

Bild 6. Kraftverlauf durch das Torsen-Differenzial bei Geradeausfahrt und einer Drehmomentverteilung von 50:50.

Differenzial FACHWISSEN

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Bild 7. Kraftverläufe durch das Torsen-Differenzial in verschiedenen Fahrsituationen: a Geradeausfahrt – b Kurvenfahrt, Vorderachse macht den längeren Weg, Hinterachse den kürzeren – c Vorderachse auf Eis – d Hinterachse auf Eis. Fall kann das Differenzial 60 % zum einen und 40 % zum anderen Rad leiten. Hat das Sperrdifferenzial einen Sperrwert von 50 %, erhält im Extremfall das schlechtere Rad 25 % Und das bessere 75 % vom zufliessenden Drehmoment.. Bei Torsen-Differenzialen, die häufig als Längsdifferenzial verbaut sind, spricht man nun eher vom

Drehmomentverhältnis zwischen der Achse mit der besseren Reibung gegenüber der Achse mit der schlechteren Reibung. Dadurch ergibt sich eine Zahl zwischen 1 und unendlich (Bild 8). Audi spricht bei einigen Torsen-Differenzialen beispielsweise von einem Drehmomentverhältnis von 3.5. Das heisst also, dass die eine Achse bis zu

3.5-mal mehr Drehmoment erhält als die andere – und dies allein wegen der inneren Reibungen im Torsen-Differenzial.

Entwicklungen Die heute zur japanischen Firma JTEKT Corporation gehörende Torsen-Produktion und -Entwicklung hat in den vergangenen Jahren auch neue Produkte auf den Markt gebracht. Alle basieren natürlich auf einem von der inneren Reibung abhängigen Sperrwert. Die Entwickler haben aber herausgefunden, dass es für diese Reibungen nicht unbedingt

Schneckengetriebe braucht, andere Verzahnungsformen lassen ebenso Reibungen zu, man könnte – stark vereinfacht und etwas despektierlich – auch von «klemmenden Differenzialen» sprechen. Durch diese Klemmwirkungen können die Sperrwirkungen hervorgerufen werden. Im Bild 9 ist ein Beispiel dargestellt, welches von JTEKT als «Type B Torsen» bezeichnet wird und bei Alfa Romeo in manchen 147erModellen eingebaut ist. Als «Type C Torsen» werden Sperrdifferenziale bezeichnet, welche auf der Planetengetriebetechnologie basieren.

FRAGEN 1. W ovon ist die Selbsthemmung des Schneckengetriebes primär abhängig?

2. O rdnen Sie im Bild 6 den verschiedenen Farben die Zahnradbauform zu.

3. W elchem Sperrwert entspricht ein Drehmomentverhältnis von 10?

LÖSUNG ZUR AUSGABE 1+2/2015 1.

Bild 8. Beziehung des Sperrwerts eines Sperrdifferenzials zum Drehmomentverhältnis.

ie Kolbenbeschleunigung ist in den Kolbenumkehrpunkten OT und UT D am grössten.

2. 34.2 %

Bild 9. Das Torsen-Differenzial Type B funktioniert mit einem anderen Zahnradaufbau, aber auch hier wird der Sperrwert über die innere Reibung definiert

3. Mean effective Pressure bedeutet auf Deutsch: effektiver Mitteldruck.

Friction bedeutet auf Deutsch: Reibung.

Es handelt sich somit um den Anteil des effektiven Mitteldruckes, welcher im Motor durch Reibung aufgebraucht wird.

Im Diagramm sind nun die Reibungswerte des Kolbenschaftes bei verschiedenen Last- und Drehzahlpunkten aufgeführt.

LAUFSTEG Ferrari California T

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Turbopower und Open Air

AUFLADUNG ÜBERNIMMT DAS ZEPTER Vor einem Jahr lancierte Ferrari am Automobil-Salon in Genf das neue Modell California T. Der mit Klappdach versehene Zweisitzer besitzt den Zusatzbuchstaben T in der Modellbezeichnung nicht grundlos: Als erstes Modell der Neuzeit haben die Ingenieure einen V8 mit Biturboaufladung entwickelt, der sportlich zu fahren, aber gleichzeitig verbrauchsgünstig ist. Im NEFZ verbraucht das Modell 10,5 l/100 km und weist eine Leistung von 412 kW/560 PS auf. Der gleiche Motor debütiert dieses Jahr am Salon im neuen 488 GTB. Text: Andreas Senger | Bilder: Ferrari, Büro Senger

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as 2+2-sitzige Coupé-Cabriolet California wird von Ferrari seit Januar 2009 angeboten. Am Autosalon vor einem Jahr zeigte der Sportwagenbauer das facegeliftete Modell.

Unter der Motorhaube besitzt der California T eine bemerkenswerte Neuheit, welche künftig vermehrt in allen Modellen Einzug halten wird: ein aufgeladener Motor mit zwei Abgasturboladern in Biturboanordnung.

Das Downsizing-Resultat: Reduktion von bisher 4.3 auf 3.9 Liter Hubraum.

Mit zwangsbeatmeten Motoren hat Ferrari einschlägige Erfahrung.

Schon der 288 GTO von 1984 oder der legendäre F40 1987 besassen einen Biturbo-V8-Ottomotor. 30 Jahre später setzt die Marke mit dem springenden Pferd nicht nur in der Formel 1. sondern auch bei den Serienfahrzeugen wieder auf Zwangsbeatmung.

Feinste Zutaten für 145 PS/l Die Entwicklungszeit für das neue Triebwerk betrug über vier Jahre. Der mit einer Bohrung von 86,5 mm und einem Hub von 82 mm versehene V8-Motor weist einen Gesamthubraum von 3855 cm3 auf und verfügt über eine Benzindirekteinspritzung.

Das Verdichtungsverhältnis beträgt 9,4:1. Zwei bypassgesteuerte TwinScroll-Abgasturbolader versorgen die Brennräume mit vorverdichteter Luft (Ladedruck maximal 2,3 bar absolut im 7. Gang), welche zuerst

Klassischer V8 mit 90° Gabelwinkel und neu mit je einem Abgasturbolader pro Zylinderbank.

Der Fächerkrümmer weist gleich lange Abgaskanäle auf, damit der Twin-ScrollAbgasturbolader rasch hochdreht.

Herzstück des Ferrari California T ist der mittels Biturboaufladung zwangsbeatmete V8-Ottomotor: Pmax 412 kW/560 PS bei 7500/min, Mmax 755 Nm bei 4750/min. über zwei Ladeluftkühler an der Front abgekühlt wird.

Um das «Turboloch» so gering wie möglich zu halten, verwendet Ferrari einen aufwändigen Fächerkrümmer mit gleich langen Abgaskanälen von den Brennräumen bis zurTurbine. Das

zweiteilige Turbinengehäuse (Twin Scroll) lässt jeweils das Abgas von je zwei Zylindern pro Zylinderkopfseite auf das Turbinenrad wirken, was ein rascheres Ansprechen bedeutet. Im Gegensatz zu Porsche im 911 Turbo verzichtet Ferrari im California T auf

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Ferrari California T LAUFSTEG

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Innerhalb von 14 s lässt sich das Coupé in ein Cabriolet verwandeln. Der California T hat dank Transaxle-Bauweise eine Achslastverteilung von 47 % vorne zu 53 % hinten. einen Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie (VTG). Die hohen Temperaturen bei Volllast lassen den Einsatz im Sportmotor aus Italien nicht zu. Die Klopfregelung der Zündanlage wird mittels Ionen­ strommessung vorgenommen.

Die Zwangsaufladung zeigt Wirkung: 412 kW/560 PS maximale Leistung bei 7500/min und ein Drehmomentbestwert von 755 Nm bei 4750/min im siebten Gang sind das Resultat. In den unteren Gängen wird das Drehmoment zur Schonung des 7-Gang-Doppelkupplungsgetriebes und des Antriebsstrangs reduziert.

Neu steht auch eine Anzeige zwischen den Luftausströmdüsen oberhalb der Mittelkonsole zur Verfügung, welche die aktuelle Ausnützung des Triebwerks anzeigt. Die Prozentangabe bezieht sich auf das via Gaspedal angeforderte Drehmoment in Bezug auf die aktuell maximal mögliche Drehmomentabgabe.

Souveräne Fahrleistungen Obwohl das 2+2-sitzige Coupé-Cabriolet mit wegklappbarem Aluminiumdachteil (Öffnungs-/Schliesszeit: 14 s) wohl eher zum Geniessen einlädt, vermag der 1730 kg schwere California T zünftig zu rennen: 0–100 km/h in 3,6 s und 0–200 km/h in 11,2 s.

Die Höchstgeschwindigkeit wird

Plattform und Anbauteile werden aus Aluminiumlegierungen gefertigt.

Im 1. bis 3. Gang werden an der Kurbelwelle 550 Nm maximales Drehmoment erzeugt (der maximale Ladedruck beim Boosten beträgt 1,8 bar absolut), im 4. 580 Nm, im 5. 610 Nm, im 6. 650 Nm und im 7. 755 Nm bei 4750/min. Der Ladedruck im 7. Gang bei Overboost beträgt 2,3 bar absolut.

Serienmässig verzögern Carbon-KeramikScheibenbremsen: Aus 100 km/h zum Stillstand sind es 34 m Bremsweg.

mit 316 km/h angegeben. Auf dem Rollenprüfstand im NEFZ verbraucht der Motor 10,5 l/100 km und damit 15 % weniger als der Vorgänger mit 4.2-l-Saugmotor, was einem CO2Ausstoss von 250 g/km entspricht.

Die Transaxle-Bauweise mit längs verbautem V8-Motor und 7-Gang-Doppelkupplungsgetriebe an der Hinterachse verleiht dem California T eine beinahe optimale Masseaufteilung von 47 % vorne und 53 % hinten. Gegenüber

Radführung übernimmt vorne eine Doppelquerlenkerachskonstruktion und hinten eine Raumlenkerachse.

Die kinetische Energie wandeln beim Verzögern vier Keramikbrems­ scheiben von Brembo mit Durch­ messer 390 mm vorne und 360 mm hinten in Wärmeenergie um. Ferrari schätzt, dass die meisten Kunden aufgrund des Werkstoffes nie einen Bremsscheibenwechsel vornehmen müssen. Aus 100 km/h steht der California T nach 34 m.

5 CH 201

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dem Vorgängermodell konnte der Motor um 4 cm und damit auch der Schwerpunkt abgesenkt werden.

Hightech-Fahrwerk Serienmässig besitzt der California T magnetorheologische Schwingungsdämpfer, welche die Druck- und Zugstufe der Fahrbahnbeschaffenheit anpassen können. Gegenüber dem Vorgänger werden Schraubenfedern eingesetzt, welche eine um 11 % höhere Federrate aufweisen. Die

LAUFSTEG Mazda2

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Kleinwagen mit Skyactiv-Technologie

KLEIN, ABER FEIN Mazda verweigert sich bekanntlich dem Trend zu Downsizing-Triebwerken und hält mit relativ grossvolumigen hochverdichteten Benzin-Saugmotoren und niedrigverdichteten Turbodieseln dagegen. Dieses SkyactivKonzept befeuert nun auch den Mazda2 – inklusive eines neuen Dieselmotors.

Text: Stefan Gfeller | Bilder: Mazda

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n Asien bereits seit letztem Herbst auf den Strassen, kommt die dritte Generation des Mazda2 nun auch nach Europa. Gebaut werden die Fahrzeuge für den hiesigen Markt in Mexiko. Der fünftürige Kleinwagen präsentiert sich in der Mazda-Formensprache Kodo-Design und ist gegenüber seinem Vorgänger in jeglicher Hinsicht gewachsen. So ist er 140 mm länger (bei einem um 80 mm verlängerten Radstand), und die Spurweite wurde um 30 mm vergrössert. Massiv aufgewertet wurde der Neue aber auch unter der Haube, wo Mazdas Skyactiv-Technologien Einzug gehalten haben.

Neuer Turbodieselmotor Als Antriebsvarianten kommen ei­ner­seits die bereits aus anderen Modellen bekannten 1,5-l-Benzin­ direkteinspritzer Skyactiv-G zum Einsatz – je nach Markt in drei Leis­tungsstufen mit 55 kW/75 PS, 66 kW/90 PS und 85 kW/115 PS. Andererseits steht dem Mazda2 ein

Einblick in den neuen 1,5-l-Turbodieselmotor Skyactiv-D 105.

Aussen Kodo-Design und innen Skyactiv-Technologien: der neue Mazda2. neuer Dieselmotor zur Verfügung.

Das 1,5-l-Vierzylindertriebwerk Sky­ activ-D 105 ähnelt in vielen Bereichen seinem grösseren Bruder mit 2,2 Litern Hubraum. Eine im Vergleich zu herkömmlichen Dieselmotoren geringe Verdichtung ermöglicht

ei­n­en längeren Expansionshub, was die Effizienz steigert. Damit Mazdas Skyactiv-Konzept jedoch auch bei einem kleineren Motor aufgehen kann, der grundsätzlich mit grösseren Kühlverlusten an der Zylinderwand zu kämpfen hat, wurde das Verdichtungsverhältnis leicht auf 14,8:1 angehoben. Eine spezielle «Schulter» im Brennraum unterdrückt zudem Strömungen im Bereich des Brennraumrandes und verringert Wärmeverluste. Und auch die Einspritzanlage wurde angepasst: Fein zerstäubende Mag­netinjektoren minimieren Kühlverluste und bieten ein optimales Einspritzmuster, verbessern die Verbrennungseffizienz und senken damit den Treibstoffverbrauch bei gleichzeitig leisem Motorlauf. Für die Zwangsbeatmung sorgt ein kleiner und leichter Turbolader mit variabler Turbinengeometrie,

und ein wassergekühlter, in den Kunststoffansaugtrakt integrierter Ladeluftkühler verbessert das Ansprechverhalten bei Beschleunigung sowie die Effizienz des Turboladers.

Der Vierzylindermotor entwickelt 77 kW/105 PS bei 4000/min und bietet im Bereich von 1400 bis 3200/min das maximale Drehmoment von 220 Nm. Der Durchschnittsverbrauch des Diesel-Mazda2 beträgt 3,4 l/100 km, die CO2-Emissionen belaufen sich auf 89 g/km. Der Turbodieselmotor ist, wie auch alle Leistungsvarianten der Benziner-Saugmotoren, serienmässig mit dem Start-Stopp-System «i-stop» ausgerüstet.

Mikrohybrid mit Kondensator Dem Benzinmotor Skyactiv-G 115 vorbehalten ist das bereits aus anderen Mazda-Modellen bekannte Bremsenergie-Rückgewinnungssystem «i-ELoop», das die elektrische

Mazda2 LAUFSTEG

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Das kompakt bauende Automatikgetriebe Skyactiv-Drive mit sechs Schaltstufen.

Energie in einem Kondensator speichert. Dieser ist herkömmlichen Bleisäure-Batterien im Hinblick auf die Lade- und Speicherfähigkeiten deutlich überlegen, da er innerhalb von nur 7 s vollständig geladen werden kann.

Das «i-ELoop»-System arbeitet mit einem 12–25-V-Generator, der Elektrizität produziert, sobald der Fahrer den Fuss vom Gaspedal nimmt. Der DC-DC-Wandler verringert die Spannung von 25 V auf 12 V, um die elektrischen Komponenten des Fahrzeugs wie Motorsteuerung, Servolenkung, Scheinwerfer, Klimaanlage und Audiosystem direkt aus dem Kondensator mit Energie zu versorgen. Überschüssige Energie geht an die Fahrzeugbatterie. Der vollgeladene Kondensator speichert normalerweise genügend Energie, um die elektrischen Fahrzeugsysteme auch dann zu betreiben, wenn das Start-Stopp-System den Motor abgeschaltet hat.

Die Voll-LED-Scheinwerfer bestehen aus vier Blöcken mit Projektor- und Parabol-LEDs.

Für den Einsatz im neuen Mazda2 wurde die Ladeeffizienz des «i-ELoop»-Systems noch einmal verbessert, weshalb nun eine kleinere Starterbatterie verwendet werden kann. Dadurch wurde direkt an der Batterie Platz geschaffen für den DC-DC-Wandler, der zuvor im Fahrzeuginnenraum untergebracht war. Die neue Anordnung verringert den Kabelbedarf und spart zusammen mit der kleineren Batterie 5 kg Masse.

Gewichtsoptimierte Getriebe Je nach Motorisierung kommt im Mazda2 ein Skyactiv-MT-Schaltgetriebe mit fünf oder sechs Gängen zum Einsatz. Die neu entwickelten Schaltboxen sind im Vergleich zu den Getrieben aus den anderen Mazda-Modellen unter anderem durch ein gewichtsoptimiertes Gehäuse leichter und kompakter. Die Schaltkräfte konnten durch ein verbessertes Schaltgestänge nochmals verringert und die Reibungsverluste weiter gesenkt werden.

In Verbindung mit dem SkyactivG-90-Motor ist zudem eine neue, kompaktere Version des SkyactivDrive-Automatikgetriebes mit sechs Schaltstufen erhältlich. Mazda hat die Freilaufkupplung weggelassen; Planetenritzel, Drehmomentwandler und Ventilgehäuse sind kleiner, und das Getriebegehäuse wurde

Die Vorderachse wurde für die dritte Generation des Mazda2 weiter optimiert. optimiert. Im Ergebnis bringt das Getriebe 17 kg weniger auf die Waage als die Version aus Mazda3 und Mazda6.

Optimiertes Fahrwerk Das Fahrwerk des neuen Mazda2 wurde gegenüber der Vorgängerversion verbessert, ohne vom Grundlayout – MacPherson-Federbeinachse vorne und Verbundlenkerachse hinten – abzuweichen. So wurde etwa der Nachlauf an der Vorderradaufhängung erhöht, um Rückmeldung und Ansprechverhalten zu verbessern.

An der Hinterachse wurden die Befestigungspunkte nach oben versetzt, wodurch Fahrbahnunebenheiten besser abgefedert werden und die Traktion der Hinterräder steigt. Erstmals in einem Mazda wird eine Reibungskontrollfunktion an den vorderen und hinteren Stossdämpfern eingesetzt, welche Fahrkomfort und Lenkrückmeldung verbessert.

Wie beim Vorgängermodell über­nehmen an den Vorderrädern belüftete Scheibenbremsen und an den Hinterrädern Trommelbremsen die Verzögerung des Fahrzeugs.

Ausgestattet wie ein Grosser Zur Serienausstattung des neuen Mazda2 gehören ein ABS mit elektronischer Bremskraftverteilung und einem Bremsassistenten, die

dy­namische Stabilitätskontrolle, ei­ ne Traktionskontrolle und ein Berg­ anfahrassistent. Je nach Ausstattungslinie/-paket kann der Kleine darüber hinaus mit weiterer Sicherheits- und Komfortausstattung aufwarten, die in diesem Fahrzeugsegment teilweise noch nicht zum Standard gehört. Zu nennen sind etwa Voll-LED-Scheinwerfer, die aus vier Blöcken mit Projektor- und Parabol-LEDs bestehen und in Verbindung mit einem Fernlichtassistenten kommen, der automatisch zwischen Fern- und Abblendlicht wechselt. Neu in dieser Fahrzeugklasse ist auch das Active Driving Display genannte Head-up-Display, das die wichtigsten aktuellen Informationen im direkten Blickfeld des Fahrers anzeigt.

Ebenfalls erhältlich ist eine verbesserte Version des Spurwechselassistenten Rear Vehicle Monitoring, der mit 24-GHz-Mikrowellenradar arbeitet und als neue Funktion auch eine Ausparkhilfe beinhaltet.

Ein City-Notbremsassistent erkennt mittels Nah-Infrarot-Sensor vorausfahrende Fahrzeuge und Hindernisse im Abstand von bis zu sechs Metern.

Und der Spurhalteassistent überwacht bei Geschwindigkeiten ab 65 km/h mittels einer Kamera die Fahrbahnmarkierungen und warnt den Fahrer optisch und akustisch vor einem unbeabsichtigten Verlassen der Fahrspur.

TECHNIK High-End-Hi-Fi von Audi

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High Fidelity von Audi mit Bang & Olufsen und Bose

DREIDIMENSIONALES KLANGERLEBNIS Das Automobil in der Höchstklasse soll seinen Innenraum bei entsprechendem Aufpreis in einen Konzertsaal verwandeln können.

Ob klassische Musik, Rock, Pop oder Metallmusik, diese muss dabei authentisch tönen. Dafür hat Audi in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für integrierte Schaltungen hardwaremässig die Basis gelegt für neue Software im digitalen Soundprozessor, um das Klangerlebnis noch plastischer zu gestalten. Das Resultat sind im neuen Q7 bis zu 23 Lautsprecher sowie 1920 Watt Leistung.

Text: Andreas Senger | Bilder: Audi

Elektrisch hochfahrende Hochtonlautsprecher von Bang & Olufsen im Armaturenbrett.

Bis zu 23 Lautsprecher werden von einem neuen digitalen Soundprozessor mit separat berechneten Audiosignalen versorgt.

Durch das Zurückrechnen der Akustik bei der Aufnahme entsteht im Fahrzeug ein ungewöhnlich hochwertiges 3D-Klangerlebnis.

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ie Markennamen «Advanced Sound System» mit hochwertigen Komponenten von Bang & Olufsen (23 Lautsprecher) sowie «Bose Surround Sound» (20 Lautsprecher) sagen schon vieles, aber nicht alles über die neuste Audiotechnologie von Audi aus. Bereits 2008 konnte das Vorgängersystem im Audi A8 gegen saftigen Aufpreis geordert werden.

Wer Wert auf ein qualitativ hochstehendes Audioerlebnis im Fahrzeug legt, wird neu bei Audi mit einem Hi-Fi-System der Superlative beglückt. Nicht weniger als bis zu 23 Lautsprecher wandeln beispielsweise im neuen Audi Q7 analoge Spannungssignale durch

Schwingungen von Membranen in den Lautsprechern in Schallwellen um. Ein 23-Kanal-Verstärker mit einer Leistung von 1920 Watt, was deutlich mehr als der elektrischen Leistung eines Grills entspricht, versorgt die überall im Fahrzeug verstreuten Lautsprecher mit der benötigen Spannung und Strom.

Direkte Schallverbreitung Hervorzuheben sind insbesondere die elektrisch herausfahrbaren Hochtöner links und rechts im Armaturenbrett, welche die Schallwellen nicht erst via Frontscheibe in den Fahrzeuginnenraum leiten, sondern über eine ausgeklügelte Lautsprechergeometrie direkt in den Fahrzeuginnenraum führen.

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Dadurch entsteht ein kristallklares Klangbild.

In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut wurde nicht nur die Hardware des digitalen Soundprozessors (DSP) weiterentwickelt, sondern auch die Software für die Aufbereitung der digitalen Audiosig­ nale in analoge Signale verbessert.

Unter dem Begriff 3D-Sound vermarktet Audi eine rechenintensive, neue Idee: Bei der Einspeisung der digitalen Audiodaten von einem Speichermedium via Streaming oder DAB+ werden diese zuerst analysiert. Die neue Aufbereitungssoftware «Symphonia» bearbeitet das Audiosignal nach im Sinne, dass die bei der Aufnahme erkennbaren Echos durch Schallreflexionen

Im neuen Q7 kann gegen Aufpreis eine High-End-Audioanlage geordert werden. bestimmt werden und der Klang in ein räumliches Erlebnis hochgerechnet wird. Durch die unterschiedlichen Laufzeiten des Schalls bei der Reflexion ist das System in der Lage, ein dreidimensionales «Klangbild» der Aufnahme zu errechnen und entsprechend danach die 23 Lautsprecher anzusteuern.

Zusammenmixen des 3D-Sounds Ein schneller Rechner setzt danach die zerlegten Klangkomponenten wieder zu einem räumlich abgestimmten Klang zusammen. Elf digitale Kanäle im Soundprozessor sind dafür verantwortlich. Dank vier im Dach integrierten Hochtönern erreicht der Hörgenuss im neuen Q7 neue Dimensionen.

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Plug-in-Hybridantriebskonzept TECHNIK

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BMWs Modulbaukasten eines Plug-in-Hybridantriebs

IN GÜNSTIGEN MODELLEN STROMERN Die deutsche Automobilindustrie muss mächtig Gas – Pardon, Strom – geben, um die strengen CO2-Vorschriften ab dem Jahre 2020 einhalten zu können. Ein Hersteller wie BMW hat bisher die schweren und grossen Autos wie X6 oder 7er-Limousine mit Hybridantrieb versehen. Diese finden auf dem Markt aber wenig Akzeptanz. Die nächste Stufe der Entwicklungsrakete wird aktuell gezündet: Ein Plug-inHybridbaukasten soll Verbrauch und Emissionen in allen Modellen senken und trotzdem für Fahrspass sorgen.

Text: Andreas Senger | Bilder: BMW

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it dem Elektrofahrzeug i3 und dem HybridSportler i8 hat BMW seine Kompetenz im Bereich Elektrifizierung des Antriebs unter Beweis gestellt. Künftig soll aber nicht nur in den i-Modellen mittels elektrischer Energie und damit mächtigem Drehmomentzustupf der Drehstrommotoren Fahrfreude herrschen, sondern in allen BMWModellen.

Darum arbeiten die Entwicklungsingenieure an einem modularen Plug-in-Hybridbaukasten, der sich mit unterschiedlichen Verbrennungs-/Elektromotoren und Batteriekonfigurationen einsetzen lässt. Eine Energiespeicherkapazität der Lithium-Ionen-Akkus von rund 20 kWh und eine Systemleistung (Ottomotor und Elektromotor zusammen) von über 500 kW sind das Entwicklungsziel.

Rückstand raschestmöglich aufholen Punkto Hybridantrieb haben die japanischen Hersteller Lexus/ Toyota und Honda nach wie vor die Nase vorn. Um diesen Rückstand aufzuholen, arbeiten die deutschen Automobilhersteller mit namhaften Zulieferern zusammen. Im kürzlich vorgestellten 3er-Konzeptfahrzeug ist beispielsweise ZF mit an Bord.

Im Achtstufenautomatengehäuse befindet sich vor den Planetenradsätzen der Drehstrommotor, der zusammen mit dem 2.0-TwinturboOttomotor eine Systemleistung von 180 kW/245 PS bietet und ein maximales Drehmoment von 400 Nm am Getriebeeingang zur Verfügung stellt. Damit das Fahrzeug

In einem 3er-Fahrzeug demonstrierte BMW den neu entwickelten Plug-in-Hybridantrieb. Dank kompakten Abmessungen kann der aufwändige Antrieb im bestehenden Modell untergebracht werden. Ziel ist ein Antriebsbaukasten für alle BMW-Modelle.

Die Beherrschbarkeit der Steuerung von Verbrennungs- und Elektromotor ist eine hohe Entwicklungshürde. BMW setzt dabei auf die Kooperation mit Getriebelieferant ZF und will die eigene Kompetenz im Elektroantrieb ausbauen. rein elektrisch betrieben werden kann, ist zwischen Verbrenner und Elektromotor eine Kupplung verbaut.

Damit kann auf einen Drehmomentwandler verzichtet werden.

Die Lithium-Ionen-Akkus finden zur optimalen Gewichtsverteilung Platz unter dem Kofferraumboden und werden wie im i3 durch einen an der Klimaanlage angeschlossenen

Plattenkühler gekühlt. Auch der Inverter vor der Vorderachse ist gekühlt, allerdings mittels Kühlflüssigkeit. Marktstart des Antriebes ist voraussichtlich im nächsten Jahr.

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