45 Jahre Evolution: der quattro Antrieb von Audi

Durch eine leicht getönte Scheibe fällt der Blick auf einen Komplex aus Leitungen, Schläuchen und Konsolen. In dessen Mitte: ein Antriebsstrang. „Wir sind hier, wenn man so will, im Zentrum der Aggregateentwicklung der AUDI AG“, beginnt Dieter Weidemann zu erklären. „In den Stockwerken über uns widmet man sich der Neu- und Weiterentwicklung von Motoren und Getrieben.“ Im Erdgeschoss, hinter dem dicken Glas an den Prüfständen des zugehörigen Getriebezentrums, werden Dauertests und Erprobungen nach unterschiedlichsten Kriterien gefahren – für front- und allradgetriebene Modelle. Wobei: Allrad sagt hier eigentlich niemand, wirft Weidemann ein. „Wer bei Audi Allrad meint, sagt quattro!“

Jörg Bensinger (seinerzeit Leiter des Bereichs Fahrwerksversuche) als initiierender Ingenieur, Chef der Vorentwicklung Walter Treser als Projektleiter und der damalige Audi Vorstand für den Bereich Technische Entwicklung, Dr. Ferdinand Piëch, als Technikchef.

Die ersten Tests mit einem frühen Prototypen - einem modifizierten Audi 80 mit dem Allradantrieb des VW Iltis, wobei als Hinterradaufhängung eine zweite McPHerson-Vorderachse diente, die um 180° gedreht wurde - auf der Turracher Höhe in der Steiermark und bei Schnee waren äußerst vielversprechend. Allerdings zeigte diese Erstkonstruktion bei Straßenfahrten spürbare Verspannungen. Konkret etwa attestierte die Frau von Professor Ernst Fiala, damaliger Entwicklungschef des Konzerns, nach Testfahrten in Wien, das Auto sei in engen Kurven und beim Einparken recht “hupfert”. Fiala urteilte: “Da muss ein zentrales Differenzial rein”. Kurz darauf kam Hans Nevidek und Franz Tengler – beides Getriebeexperten – sodann eine Idee, die so einfach wie genial war: 

Eine 26,3 Zentimeter lange, hohl gebohrte Sekundärwelle im Getriebe, über die die Kraft in zwei Richtungen floss. Von ihrem hinteren Ende aus trieb sie den Käfig des manuell sperrbaren Zwischendifferenzials an; in das Getriebe integriert, sandte es 50 Prozent der Kraft via Kardanwelle an die Hinterachse, die über ein eigenes Sperrdifferenzial verfügte. Die andere Hälfte floss durch eine in der Sekundärwelle laufende Antriebswelle zum Vorderachsdifferenzial. Diese Lösung ermöglichte erstmals in der Automobilgeschichte einen Allradantrieb, nicht nur für hochbeinige Geländewagen.

„Er war leicht und kompakt und so erstmals für sportlich ausgelegte Fahrzeuge in Großserie einsetzbar“, erklärt Weidemann. Seitdem hat die Technologie sowohl im Motorsport als auch in Serienmodellen immer wieder für Aufsehen gesorgt. Dazu beigetragen haben auch Aktionen wie das Erklimmen verschneiter Skischanzen oder das Befahren der legendären Streif-Abfahrt in Kitzbühel – alles bergauf, versteht sich. „Diese Leistungen“, sagt Dieter Weidemann, „haben sich stellvertretend für die Technologie eingeprägt.“ Vor allem die Souveränität und das damit verbundene Sicherheitsgefühl bei Eis und Schnee, also beim Fahren auf Oberflächen mit besonders niedrigem Reibwert (Low-μ), haben einen hohen Stellenwert für die Entwickler. Denn gerade das, so Weidemann, wüssten quattro Fahrerinnen und Fahrer zu schätzen. 

Über 25 Jahre ist der Ingenieur in die Weiterentwicklung der quattro Technologie involviert. „Ich war zunächst in der Modulentwicklung tätig, habe unter anderem am Mittendifferenzial, dem Herzstück vieler quattro Modelle, gearbeitet.“ Schon damals hat er viel Zeit an den Prüfständen verbracht. Und auf den Teststrecken. „Meine Aufgaben waren von der Bewertung des Fahrverhaltens, der Fahrdynamik und des Fahrkomforts nicht zu trennen. Hier auf den Prüfständen unter Laborbedingungen erlangen wir wertvolle Daten und Einblicke. Aber am Ende muss man die Technologie erfahren und spüren, um die gewünschte Reife zu entwickeln.“ Heute ist Weidemann mit seinem Team für die Abstimmung genau dieser Eigenschaften in allen Audi Eigenentwicklungen verantwortlich.

Die stärksten Ideen aus zwei Welten 

„Der quattro Antrieb wird immer Bestandteil der Audi DNA sein. Er ist eine unserer Pionierleistungen, wenn nicht sogar die historisch stärkste“, findet Weidemann. Ging es in den Anfängen vor allem um die Themen Sicherheit und Traktion, wurden im Laufe der Jahre weitere Eigenschaften zunehmend wichtig. „In den frühen 00er-Jahren, spätestens mit der Einführung des Sportdifferenzials ab 2008, wurde die Fahrdynamik in den Mittelpunkt gerückt. Später, mit der ultra-Technologie und den ersten vollelektrischen e-tron Modellen, die Effizienz.“ Aber auch bei den quattro Antrieben, bei denen Effizienzsteigerung im Mittelpunkt steht, behalten die Kernwerte Traktion und Fahrdynamik einen hohen Stellenwert.

Um die Transformation der quattro Technologie in die batterieelektrische Antriebswelt kümmern sich unter anderem Korbinian Weber und Bastian Heidler. „Wir nutzen hier die gleiche Infrastruktur wie bei den Verbrenner-Antrieben. Denn im fertigen E-Fahrzeug wollen und müssen wir selbstverständlich die gleiche ausbalancierte Souveränität, Präzision und Harmonie – das gleiche quattro Feeling liefern“, gibt Weber Einblick in die Herangehensweise. Und Bastian Heidler ergänzt: „Wenn es auch technisch auf gänzlich andere Lösungen zurückgreift.“ 

Zwei E-Maschinen, ein elektrifiziertes quattro Erlebnis 

Der elektrische quattro Allradantrieb, wie er in Modellen der neuen Premium Platform Electric zum Einsatz kommt – etwa im Audi Q6 e-tron –, basiert auf der Kombination zweier eigenständiger E-Aggregate: eine kompakte permanentmagneterregte Synchronmaschine (PSM) an der Hinter- und eine Asynchronmaschine (ASM) an der Vorderachse. „Der Hauptantrieb erfolgt über die PSM, und nur bei Bedarf wird die ASM zugeschaltet. Die Kopplung zwischen Vorder- und Hinterachse, also das, was bei Verbrennern über mechanische Bauteile erreicht wird, bilden wir hier rein über vernetzte Softwarefunktionen ab“, erklärt Heidler, der seit 2016 für die AUDI AG elektrische Antriebe entwickelt. Zwischen dem Zeitpunkt, an dem das System die Fahrsituation erkennt und die Antriebsmomente der E-Maschinen stellt, vergehen nur etwa 30 Millisekunden. „Das geht wirklich blitzschnell, deutlich schneller als bei Systemen mit mechanischen Verbindungen“, unterstreicht auch Korbinian Weber. 

Die Technologie regelt permanent und vollvariabel die bedarfsgerechte Verteilung der Antriebsmomente zwischen beiden Achsen – und zwar von null bis 100 Prozent und innerhalb von Sekundenbruchteilen. Das geschieht, wenn man so will, vorausschauend, bevor bei Glätte oder schneller Kurvenfahrt Schlupf auftritt oder das Auto unter- oder übersteuert. „Wir bilden in den vollelektrischen Modellen die gleiche Souveränität und Dynamik ab, wie man sie von Audi seit Jahrzehnten gewohnt ist. Nur dass gerade unsere neu entwickelten E-Antriebe diese Fahrleistungen sehr effizient und sehr leise und somit noch komfortabler darstellen können.“

quattro mit ultra-Technologie als Vorlage 

Der Austausch mit Experten wie Dieter Weidemann ist bei der Entwicklung besonders wertvoll. Das Prinzip, die beiden Achsen trotz quattro voneinander zu trennen, ist bei Audi nicht neu. „Wir haben vor rund zehn Jahren den effizienzoptimierten quattro mit ultra-Technologie für konventionelle Antriebe eingeführt“, erklärt Weidemann. Hier kommen zwei Kupplungen zum Einsatz. Wenn das System in den effizienten Frontantrieb wechselt, öffnet die vordere – eine Lamellenkupplung am Ausgang des Getriebes. So wird kein Moment mehr an die hintere Achse übertragen. „Durch das Öffnen einer zweiten Trennkupplung im Hinterachsgetriebe sorgen wir dafür, dass die Hauptverursacher von Schleppverlusten im hinteren Teil des Antriebsstrangs stehen bleiben.“ 

Dass man dennoch von einem permanenten Allradantrieb quattro sprechen kann, liegt darin begründet, dass die intelligente Steuerung des Allradantriebs mithilfe einer umfassenden Sensorik kontinuierlich Daten zu Fahrdynamik, Straßenzustand und Fahrverhalten auswertet und durch Simulationsmodelle sozusagen einen Blick in die nahe Zukunft errechnet. „Durch diese Voraussicht ist der quattro Antrieb mit ultra-Technologie immer bereits einsatzbereit, bevor er benötigt wird, und somit funktional nicht von einem permanenten Allradantrieb zu unterscheiden“, erklärt Weidemann. Im Prinzip funktioniert es in den neuen vollelektrischen E-Modellen von Audi genauso. 

Der quattro Antrieb hat sich über die Dekaden permanent weiterentwickelt, immer wieder Meilensteine gesetzt und den Transfer in die vollelektrische Mobilität gemeistert. Heute liegt der Anteil der Audi Modelle, die mit quattro Antrieb ausgeliefert werden, bei über 50 Prozent. „Im Vergleich zum Verbrenner mit seinen 45 Jahren quattro Historie“, sagt Heidler, „stehen wir beim e-quattro praktisch noch am Anfang.“ Die Erfolgsstory, da sind sich Weidemann und Heidler einig, wird bei Audi weitergeschrieben. An Ideen, versichern beide, mangelt es nicht.