Fahrwerk Allrad mit vierfach Torque Vectoring von GKN

In einem Technologieträger kombiniert GKN seine Torque-Vectoring-Technik mit einem E-Antrieb. Damit lässt sich jedes der vier Räder einzeln ansteuern. Auf einer Teststrecke in Schweden konnten wir die Fahrdynamik und -stabilität erfahren.

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Auf der letztjährigen IAA zeigte GKN erstmals seine E-Achse „eTwinsterX“. Das System besteht aus einem Elektromotor und einem Zwei-Gang-Getriebe. „Für den E-Motor haben wir Inverter, Software und Mechanik selbst entwickelt“, beschreibt Peter Moelgg, CEO AWD & E-Drive, die erweiterte Wertschöpfung bei GKN.

Die E-Maschine hat eine maximale Leistung von 120 Kilowatt und schafft bis zu 15.000 Umdrehungen pro Minute. Hinzu kommt das aus der Allradtechnik bewährte Twinster-System mit zwei geregelten Nasskupplungen: Das Gesamtsystem ermöglicht so eine exakte Lastverteilung auf die beiden Räder der Achse – dem sogenannten Torque Vectoring.

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Das Twinster-Konzept ermöglicht zudem eine Sperr-, Abschalt- und Torque-Limiter-Funktion. Das System soll neben der Traktion auch Agilität, Stabilität und Fahrdynamik verbessern. Um all das zu testen, gibt es wohl kaum bessere Voraussetzungen als in Nordschweden. Seit 30 Jahren ist GKN jeden Winter in Arjeplog. Der Ort liegt in Schwedens nördlichster Provinz und bietet neben jeder Menge Schnee und eisigen Temperaturen viel Platz für Teststrecken auf den unzähligen zugefrorenen Seen und kleinen Hügeln.

GLA als Versuchsträger

Ende Februar lud der englische Zulieferer auf seine Winterteststrecke ein: Dort testete GKN seine neueste Technologie in einem zum Versuchsträger umgerüsteten Mercedes-AMG GLA 45. Dieser wurde zum Ende der Testsaison den Medien und ausgewählten Kunden – darunter Mercedes-AMG – vorgestellt.

Die GKN-Ingenieure krempelten das Serienmodell kräftig um: Die Vorderachse wird vom 280 kW/381 PS starken Benzinmotor angetrieben. Zur Verteilung der Momente ist hier ein Twinster-System für den konventionellen Antrieb verbaut. „Wir haben unsere Twinster-Technologie erstmals mechanisch auf der Vorderachse eingesetzt“, erklärt Moelgg. Auf der Hinterachse sitzt der neue E-Antrieb E-Twinster-X: „Damit haben wir zum ersten Mal auf allen vier Rädern ein Torque Vectoring“, beschreibt Moelgg die Funktionalität des Gesamtsystems.

Auf Schnee ist es mit dieser Regelung möglich, das Fahrzeug um die eigene Achse drehen zu lassen – ohne sich dabei fortzubewegen. Eine von GKN eingebaute Batterie macht aus dem Serien-GLA einen Allrad-Plug-in-Hybrid – oder „All Twinster Hybrid System“, wie GKN es nennt.

Dauerhaft 2.000 Nm je Rad

Die E-Achse liefert ein Drehmoment von 3.500 Newtonmeter. Jedes Rad der Hinterachse kann dauerhaft mit 2.000 Nm beaufschlagt werden: „Wir wollen, dass bei einer Geschwindigkeit von 30 km/h noch genug Moment vorhanden ist, um das Rad durchdrehen zu lassen“, erörtert Michael Ricks, Director of Global Engineering Capabilities, die internen Vorgaben für ein möglichst dynamisches Fahrverhalten.

Besonders beeindruckend ist die Performance des Antriebs auf Schnee und Eis. Der umgebaute GLA hält trotz widrigster Bedingungen dank des Torque Vectoring beim Slalom die Spur. Eine Anzeige im Entwicklungsfahrzeug zeigt die dynamische Lastverteilung auf alle vier Räder. Das System verteilt die Momente sehr dynamisch – die Balken, die symbolisch für das aufgebrachte Drehmoment stehen, sind permanent in Bewegung: Als würde man sich auf der Hi-Fi-Anlage die zappelten Amplituden der einzelnen Frequenzspektren ansehen.

„So ein Auto bin ich noch nie gefahren“

„Ich bin schon einige Autos gefahren – aber so eines noch nie“, zeigt sich auch GKN-Driveline-Chef Moelgg vom umgebauten GLA beeindruckt. Selbst eine Berganfahrt, bei der beide Reifen einer Fahrzeugseite auf poliertem Eis stehen (sogenannter μ-Split-Versuch), gelingt mühelos. Das Allradsystem steuert jedes Rad individuell und vermeidet so, dass der Pkw seitlich wegrutscht.

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Die Frage, wann und in welcher Form das Konzept in Serie gehen kann, beantworten die GKN-Verantwortlichen nur vage. Noch bleibe viel Entwicklungsarbeit und Feinabstimmung der aufwendigen Regelsysteme. „Wir haben nicht alle Tests machen können“, sagt Moelgg: „Wir wissen beispielsweise noch nicht, wie sehr wir die Reichweite mit unserem System erhöhen können.“

Segeln mit entkoppeltem Motor

Ein weiterer Vorteil der beiden Twinster-Systeme: Der Verbrennungsmotor lässt sich komplett vom Antriebsstrang abkoppeln. Das wiederum reduziert den Widerstand im System beim Segeln. Erste Simulationen haben nach Aussage von Moelgg eine Effizienzsteigerung von neun bis 13 Prozent ergeben. Auch diese Werte müssen in Tests noch verifiziert werden.

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Ebenfalls im Test befand sich diesen Winter ein Volvo XC90 mit E-Twinster und einstufigem Getriebe plus Torque Vectoring. Das aktuelle Serienfahrzeug XC90 T8 Twin Enginge hat bereits einen Koaxial-E-Antrieb von GKN. Gut möglich, dass die Schweden bei künftigen Modellen die Vorzüge der variablen Momentenverteilung nutzen wollen und einen E-Twinster einsetzen.

Ein Fahrzeug, das bereits ausgeliefert wird, ist der Opel Insignia GSI mit Allradantrieb und dem mechanischem Twinster. Auf der Teststrecke in Schweden ist der GSI sehr agil: Im normalen Modus untersteuert das Fahrzeug kaum. Das kurven-äußere Rad wird mit mehr Drehmoment beaufschlagt. Das reduziert das Gier-Moment und sorgt für eine bessere Wendigkeit. Der Sportmodus lässt gezieltes Driften zu, ohne dass das Heck ausbricht.

Ungewisse Zukunft

Mit seinem Produktportfolio ist GKN gut aufgestellt: Mit der E-Achse eTwinsterX positioniert sich der Zulieferer neu und setzt seine Wachstumsstrategie im Bereich der Antriebstechnik fort. Allerdings ist die künftige Ausrichtung des Unternehmens ungewiss. Der Investor Melrose möchte GKN übernehmen. Die Geschäftsführung lehnt das Angebot jedoch ab und hat kürzlich seinen Aktionären einen Verkauf der Automobilsparte „GKN Driveline“ an den US-amerikanischen Zulieferer Dana vorgeschlagen. Das Melrose-Angebot an die GKN-Aktionäre läuft am 29. März ab.

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