Ein Allradantrieb bietet in Sachen Traktion enorme Vorteile: Jedes einzelne Rad muss weniger Kraft übertragen, was den Grenzbereich nach außen verlagert. Allerdings wird der Traktionsvorteil durch einen erhöhten Spritverbrauch erkauft. Diesem Mehrverbrauch wollten die Audi-Ingenieure an den Kragen, der Motordurst sollte mehr in Richtung des Verbrauchs eines einachsig angetriebenen Fahrzeugs gehen. Also wird der Allradantrieb nur zugeschaltet, wenn er gebraucht wird - oder gebraucht werden könnte. Eine Art Hang-on-System, welches erst reagiert, wenn die Sensoren an einer Antriebsachse Schlupf vermelden, durfte es nicht sein, dies hätte das quattro-Feeling in Audis Mittelklasse gründlich zerstört.
Florian Kolb, Projektleiter Entwicklung Allradsysteme bei Audi, erklärt, welche Voraussetzungen der neue Antrieb unabdingbar zu erfüllen hatte: Das System musste hardwareseitig in der Lage sein, den Bedarf des Allradantriebs im Voraus zu erkennen und diesen dann blitzschnell sowie nicht spür- oder hörbar zuschalten. Die dazugehörige Steuerungs-Software muss in der Lage sein, die 100 mal pro Sekunde gelieferten Sensordaten in Echtzeit zu verarbeiten und die Regelung dann in entsprechend hoher Güte durchzuführen. Ohne Ausnahme. Hätte auch nur eine dieser Anforderungen nicht erfüllt werden können, wäre das Projekt umgehend gestorben. Schließlich war beim Start der Entwicklung des neuen "Quattro Ultra" genannten Allradantriebs noch der detail- und technik-besessene Martin Winterkorn Chef der Audi-Mutter VW.
Audi A4 Quattro Ultra: Zwei Kupplungen
Gelöst wird die Ab- und Wieder-Ankopplung des Allradantriebs mithilfe zweier Kupplungen. Am Getriebeausgang sitzt eine kraftschlüssig arbeitende Lamellenkupplung, welche per Spindeltrieb geöffnet oder geschlossen wird und somit die Kardanwelle ab- oder ankoppelt. Im geöffneten Zustand sorgen nur noch die Vorderräder für Vortrieb - die Hinterräder werden mitgezogen. Aber die Hinterräder sind dann noch mit der Kardanwelle verbunden und drehen diese, was über Reibung und Verspannung permanent Energie kostet. Hier kommt die zweite, am Hinterachs-Differenzial verbaute Kupplung, eine formschlüssig arbeitende Klauenkupplung, zum Einsatz. Wird diese mithilfe eines Elektromotors geöffnet, herrscht Ruhe im Kardantunnel.
Vier Entwicklungs-Chefs, eine Entscheidung
Audi ist es natürlich extrem wichtig, dass der Fahrer keinen Unterschied zwischen dem neuen Quattro Ultra und Quattro Classic spürt. Also wird der Allradantrieb vorausschauend und aus einer Vielzahl von Gründen aktiviert: Fahrweise, Lenkwinkel und Reibwert sind nur einige der Parameter. Sobald einer dieser Werte durch den Antrieb von zwei statt von einer Achse positiv beeinflusst werden könnte, wird der Allradantrieb innerhalb von 220 Millisekunden zugeschaltet – wohlgemerkt, bevor er gebraucht wird.
In den selten vorkommenden Notsituationen, in denen unerwartet Bedarf am Allradantrieb entsteht, beispielsweise beim Überfahren einer nassen Eisplatte, reagiert das System innerhalb der besagten 220 Millisekunden immer noch blitzschnell. Geht der Fahrer wieder in ruhigen Geradeauslauf über, koppelt sich die Hinterachse erst nach zehn bis 20 Sekunden wieder aus, um für eine eventuell innerhalb dieser Zeit anstehende Beschleunigung gewappnet zu sein.
Wir haben es auf der Landstraße, bei der Serpentinen-Hatz und auf der Autobahn ausprobiert - und nichts gespürt. Kein Ruckeln, kein hörbares Klacken und keinen Traktionsverlust. Nichts. Kein Wunder: Die Entwicklung des quattro-ultra-Systems ist inzwischen beim vierten Audi-Entwicklungs-Chef angelangt: Begonnen wurden die Arbeiten unter Michael Dick, weitergeführt unter Wolfgang Dürheimer und Ulrich Hackenberg, sind sie nun beim seit Januar 2016 im Amt befindlichen Stefan Knirsch angekommen. Keiner dieser Chefs hatte etwas an der Entwicklung auszusetzen.
Der Trick beim Audi A4 Quattro Ultra: Synchronisation und Dämpfer
Der Clou hinter der nicht spürbaren Allrad-Zuschaltung liegt nicht nur in der vorausschauenden Aktivierung. Auch auf das Zuschalten an sich haben die Ingenieure einiges an Hirnschmalz verwendet. So wird beim Zuschalten zuerst über die Lamellenkupplung die Drehzahl der Kardanwelle mit der Drehzahl der Klauenkupplung synchronisiert. Um das Einkuppeln zu vereinfachen, gibt es zwischen den Klauen etwas Drehspiel. Zudem wurde für einen optimal sanften Einkupplungs-Vorgang eine Wurfparabel berechnet, über welche der jeweilige Klauenzahn perfekt in der ihm zugedachten Lücke landet. Eventuelle Klackgeräusche verhindert ein unter der Klauenkupplung sitzender Öldämpfer.
Spart bis zu 0,3 Liter Kraftstoff
Der neue Quattro-Ultra-Antrieb soll im Schnitt bis zu 0,3 Liter Sprit pro 100 Kilometer sparen. Er wird zunächst an die längs eingebauten 2.0-TFSI-Motoren gekoppelt und beim Mitte des Jahres debütierenden A4 2.0 TFSI Allroad Quattro in Serie gehen. Der neue Antrieb steht sowohl den Varianten mit dem S-tronic genannten Siebengang-Doppelkuppungsgetriebe als auch den Versionen mit Handschaltung zur Verfügung.
Meinung
Jahrzehntelang warb die Marke Audi mit dem PERMANTEN Allradantrieb „Quattro“ und erklärte abschaltbare Lösungen als minderwertig. Und jetzt das: Quattro Ultra schaltet sich nur noch in den seltensten Fällen zu. Verabschiedet sich Audi so schleichend vom Thema quattro? Klar ist, dass der permanente Allradantrieb die Marke über Jahrzehnte getragen hat. Klar ist auch, dass technische Entwicklungen weitergehen und Energieverschwendung aktuell nicht gerade den besten Ruf genießt. So war es überfällig, dass man sich in Ingolstadt zum abschaltbaren Allradantrieb durchgerungen hat. Zumal den Ingenieuren dies auf einem Hightech-Niveau gelungen ist, der kein Nörgeln zulässt. Und: Er ist nicht abschaltbar, sondern schaltet sich außerordentlich intelligent zu. Die Sportvarianten bekommen ohnehin – noch – den klassischen permanenten Allradantrieb.
Auf eine sportliche Heckantriebs-Plattform haben die Audianer anscheinend nach wie vor keine Lust. Dabei sitzen doch ab dem A4 aufwärts sämtliche Motoren längs im Wagen - eine gute Voraussetzung für die Anbindung einer Kardanwelle. Diese dreht sich beim Vortrieb natürlich immer mit, was zu Reibungsverlusten führt. Nicht umsonst erzählt uns Florian Kolb stolz von den erst kürzlich abgeschlossenen Quattro-Ultra-Erprobungsfahrten in Schweden: Auf der über 1.000 Kilometer langen, teils verschneiten, Strecke zum Testgelände war der A4 Quattro Ultra mit einem Anteil von über 90 Prozent im Frontantriebsmodus unterwegs.
Die Ingenieure freuen sich über jede Sekunde Frontantrieb, weil dies Energie spart, ohne der Dynamik zu schaden. Die Weiterentwicklung des jahrzehntealten Quattro-Prinzips zu Quattro Ultra war überfällig. Aber mit einer feinen Audi-Heckantriebs-Plattform würden die Karten im Spiel mit der Konkurrenz vollkommen neu gemischt - uns würde es freuen.
