Das Fahrwerk des M5: Im Dienste der Agilität

Einer der Leitsätze für jedes M Fahrzeug heißt: „Das Fahrwerk muss immer schneller sein als der Motor!“ Durch das Hochdrehzahlkonzept des neuen M5 Motors ist diese Selbstverpflichtung eine besonders anspruchsvolle Aufgabe für die Fahrwerksentwickler der BMW M GmbH. Grundlage des M5 Fahrwerks ist das Vollaluminium-Fahrwerk des Basis 5er, dessen Kinematik an den leistungsstärkeren M5 angepasst wurde.

Die sehr steife Karosserie des 5er und der hohe Anteil an Achs- und anderen Bauteilen aus leichtem Aluminium sind eine ideale Voraussetzung für ungetrübte Fahrfreude. Hinzu kommen die ausgewogene Gewichtsverteilung auf Vorder- und Hinterachse von nahezu 50:50 und natürlich der BMW typische Hinterradantrieb, der die Lenkung frei von jeglichen Antriebseinflüssen hält.

Die Basisgeometrie des 5er Fahrwerks wurde beibehalten. Die Spurweite beträgt vorn 1.580 Millimeter und hinten 1.566 Millimeter, der Radstand 2.889 Millimeter. Die Radführung wird mit stärkerem negativen Sturz den gehobenen Ansprüchen an die Fahrdynamik sowie den höheren Belastungen gerecht.

Im Zeichen des Sports: Assistenzsysteme für das Fahrwerk.

Die Elektronische Dämpfer Control (EDC) des M5 ermöglicht es dem Fahrer durch die drei anwählbaren Programme Komfort, Normal und Sport, die Fahrwerkscharakteristik von sportlich straff bis komfortabel einzustellen. Bedient wird die EDC vom Fahrer über die MDrive-Taste im Lenkrad oder den Drucktaster neben dem SMG-Wählhebel.

Das Fahrwerk des M5 verfügt darüber hinaus über eine optimierte Fahrstabilitätsregelung DSC. Die gewichtsoptimierte Zahnstangenlenkung mit zwei Servotronic-Kennlinien wurde speziell auf den M5 abgestimmt.

Intelligenter Leichtbau: wenig Masse – hohe Steifigkeit.

Wie beim Basismodell besteht die Zweigelenk-Federbein-Vorderachse bis auf wenige hoch belastete Elemente wie Spurstangen, Radlager oder Gelenkzapfen komplett aus Aluminium. Der Vorderachsträger nimmt Lenkgetriebe, Stabilisator, Querlenker und Zugstreben auf. Er ist U-förmig ausgebildet und durch ein spezielles Schubfeld versteift. Im Unterschied zum Basismodell ist dieses Schubfeld mit zwei so genannten NACA-Einlässen versehen, wie man sie aus dem Motorsport oder der Luftfahrt kennt.

Durch diese Einlässe erfolgt die Kühlluftführung unter anderem an das Getriebe, ohne die Aerodynamik des Unterbodens zu beeinträchtigen. Das aus Aluminium gefertigte Schubfeld sorgt für eine maximale Quersteifigkeit des Vorderachsträgers. Dies zahlt sich durch ein besonders präzises Ansprechverhalten aus. Das Vorderachs-Stützlager sorgt mit der getrennten Lagerung von Federung und Dämpfung für eine präzise Radführung.

Servotronic mit zwei Kennlinien.

Die Servotronic regelt die Lenkunterstützung über Kennlinien abhängig von der Fahrgeschwindigkeit und der Motordrehzahl. Dadurch wird der prinzipielle Zielkonflikt gelöst zwischen einer hohen Unterstützung für möglichst komfortables Parkieren und der fahrdynamisch sinnvollen geringeren Unterstützung bei hohen Geschwindigkeiten. Für den Fahrer reduziert sich die Gefahr des Verreißens der Lenkung bei plötzlichen Ausweichmanövern.

Der M5 verfügt über zwei verschiedene Servotronic-Kennlinien, die mit dem jeweils eingestellten EDC-Modus korrespondieren: also eine sehr sportliche und eine eher komfortable Ausrichtung. Bei der sportlichen Kennlinie wirkt die Lenkung sehr direkt und der Fahrer erhält bei hohen Querbeschleunigungen, wie sie in schnell gefahrenen Kurven auftreten, eine unmittelbare, präzise Rückmeldung. Die komfortable Einstellung präferiert den Fahrkomfort. Beide Kennlinien gewährleisten dem Fahrer einen gleich bleibenden Lenkeindruck mit jeweils optimaler Rückmeldung.

Hinterachse: für den M5 optimiert.

Die fast vollständig aus Aluminium gefertigte Hinterachse entspricht im Wesentlichen der Integrallenkerachse, wie sie im 7er und im 5er verwendet wird. Auch diese in punkto Spurhaltung und Komfort herausragend gute Konstruktion wurde durch eine spezielle Elastokinematik sowie Verstärkungen in relevanten Bereichen wie Trägern, Lenkern und Gelenken an das deutlich höhere Anforderungsniveau des M5 angepasst. So finden beispielsweise anstelle von gummigedämpften starre Radführungsgelenke Verwendung. Dies gewährleistet eine noch exaktere Radführung und zentrierung. Mit dem Ziel, die Massen gering zu halten und die Leistung sicher übertragen zu können, wurde für den M5 das Hinterachsgetriebe komplett neu entwickelt. Mit den Kühlrippen am Hinterachsgetriebedeckel aus Aluminium gelang es den Ingenieuren, die auftretenden Temperaturen im Hinterachsgetriebe gegenüber einer herkömmlichen Konstruktion in der Spitze um zehn bis 15 Grad Celsius abzusenken. Dies reduziert deutlich die thermische Belastung der Bauteile. Das Hinterachsgetriebe ist mit dem Siebengang-SMG über eine zweiteilige Gelenkwelle verbunden, welche mit Hardyscheibe vorn, Gleichlaufgelenk hinten und Mittellager ausgestattet ist. Die Abtriebswellen sind in torsionssteifer und leichter Rohrbauweise ausgeführt, um die beweglichen Massen so gering wie möglich zu halten.

Variable M Differenzialsperre.

Wie das bislang sportlichste Familienmitglied M3 besitzt der M5 ein bei der M GmbH entwickeltes Hinterachsgetriebe mit variabler, drehzahlfühlender Differenzialsperre. Diese M Differenzialsperre verleiht dem Fahrzeug sowohl hohe Fahrstabilität als auch optimale Traktion vor allem aus Kurven heraus.

M Differenzialsperre für mehr Fahrspaß und mehr Sicherheit.

Eine Differenzialsperre baut bei Bedarf ein Sperrmoment auf. Dies machen sich die Konstrukteure zu Nutze, wenn eines der beiden Antriebsräder durchzudrehen droht, beispielsweise auf rutschigem Untergrund. Außerdem wird die Differenzialsperre von sportlichen Fahrern sehr geschätzt, weil sie bei sportlicher Fahrweise und auf Strassen mit durchschnittlichem bis hohem Reibwert hilft, die positiven Eigenschaften des Heckantriebs zu unterstützen.

Gut für hervorragende Wintereigenschaften.

Bei „normalen“ drehmomentfühlenden Differenzialsperren richtet sich das insgesamt übertragbare Antriebsmoment nach dem Moment, welches das Rad auf dem niedrigeren Reibwert übertragen kann. Ist der Reibwert jedoch sehr niedrig, beispielsweise auf Schnee, Schotter oder Eis, sind die Traktionsvorteile mit diesem herkömmlichen Sperrenkonzept wegen des limitierten, so genannten Abstützmoments allerdings begrenzt.

Die Variable M Differenzialsperre ist in der Lage, selbst bei sehr anspruchsvollen Fahrsituationen – also auch bei extrem unterschiedlichen Reibwerten an den Antriebsrädern – einen entscheidenden Traktionsvorteil zu liefern. Damit verhilft die Variable M Differenzialsperre dem neuen M5 in Kombination mit dem feinfühlig abgestimmten DSC-System und der ausgewogenen Achslastverteilung zu sehr guten Winter-Fahreigenschaften.
Der Vortrieb bleibt in jeder Situation erhalten.

Ein weiterer Vorteil der Variablen M Differenzialsperre besteht darin, dass bei steigender Differenzdrehzahl zwischen den Antriebsrädern sofort ein steigendes Sperrmoment aufgebaut wird. Damit kann ein „entlastetes“ Rad – etwa das kurveninnere Rad bei forcierter Passfahrt – nicht mehr dazu führen, dass das Antriebsmoment völlig „einbricht“, der Vortrieb bleibt stets erhalten.

Sperrwirkung bis zu 100 Prozent.

Die Variable M Differenzialsperre funktioniert nach folgendem Prinzip: Die Differenzdrehzahl, die zwischen den Antriebsrädern entsteht, wenn ein Antriebsrad entlastet wird beziehungsweise auf einer sehr glatten Fahrbahn läuft, erzeugt in einer integrierten Scherpumpe spontan Druck. Dieser Druck wird über einen Kolben an eine Lamellenkupplung weitergegeben, wodurch – abhängig von der Drehzahldifferenz – ein Antriebsmoment auf das
besser greifende Rad übertragen wird. Im Extremfall kann das gesamte Antriebsmoment über das Rad mit dem besseren Reibwert übertragen werden. Nimmt die Differenzdrehzahl zwischen den beiden Rädern wieder ab, reduziert sich zwangsläufig auch der Pumpendruck, und das Sperrmoment lässt entsprechend nach. Dieses selbstregelnde Pumpensystem ist wartungsfrei und mit hochviskosem Siliconöl gefüllt.

Der Vorteil für den Fahrer liegt darin, dass er mit seinem M5 auf einem Untergrund, der sehr unterschiedliche Reibwerte für die Antriebsräder bietet, wesentlich besser anfahren kann, da er nun über mehr Traktion verfügt. Außerdem verbessert die Variable M Differenzialsperre auch das Handling und die Fahrstabilität fühlbar – ein zusätzlicher Gewinn an Sicherheit und Fahrfreude.

Nur im M5: DSC mit zwei wählbaren Fahrdynamikprogrammen.

Speziell für den M5 wurde eine neue Generation der Dynamischen Stabilitäts Control (DSC) entwickelt. Das DSC-System ist über einen Schalter auf der Mittelkonsole deaktivierbar. Seine Fahrdynamikprogramme werden im so genannten MDrive vorgewählt und können mittels der MDrive-Taste am Lenkrad abgerufen werden. Während die erste DSC-Stufe im Wesentlichen der des 5er entspricht, wird die zweite Stufe – der M Dynamic-Mode – von sehr sportlich orientierten Fahrern geschätzt.

M Dynamic-Mode – ein fahrdynamischer Leckerbissen.

Der M Dynamic-Mode (MDM) stellt eine fahrdynamische Besonderheit im Automobilbau und für diese rennsportlich ambitionierten Fahrer einen Leckerbissen dar. Ähnliches war bisher nur im Super-Rennsportler M3 CSL unter der Bezeichnung M Track Mode zu finden. Diese auf den Rennsporteinsatz abgestimmte Unterfunktion der Dynamischen Stabilitäts Control erlaubt dem M5 Fahrer via Fingerdruck auf eine Lenkradtaste das Ausnutzen höchstmöglicher Längs- und Querbeschleunigungen. Wer diese Option nutzt, bekommt tatsächlich nur noch von der Physik Grenzen aufgezeigt! DSC greift in diesem Modus erst im absoluten Grenzbereich ein, erlaubt also einen bei maßvollem Gegenlenken des Fahrers gerade noch beherrschbaren Schwimmwinkel. Der M Dynamic-Mode sollte daher verständlicherweise der abgesperrten Rennstrecke vorbehalten sein. Über einen Warnhinweis im Instrumententräger wird dem Fahrer die M Dynamic-Funktion signalisiert. Schließlich kann die DSC-Funktion vom Fahrer auch ganz ausgeschaltet werden. Auch dies zeigt ihm ein Warnhinweis an.

DSC bringt einen deutlichen Sicherheitsvorsprung.

Die DSC ist eine Sicherheitseinrichtung für den Grenzbereich der Physik: Durch gezielte Eingriffe in die Motorsteuerung und in die Bremse jedes einzelnen Rades erhöht das System die Fahrsicherheit, etwa auf rutschiger Fahrbahn, bei abruptem Ausweichen oder bei beginnender Instabilität in der Kurve.

Power-Taste aktiviert Motorcharakteristik „on demand“.

Häufig benötigt der Fahrer nicht die volle Leistung und die maximale Agilität des M5, so zum Beispiel im Stadtverkehr. Deshalb schaltet sich mit dem Anlassen automatisch das betont komfortable Leistungsprogramm P400 ein, das auf 400 PS Motorleistung zugreift. Ein Druck des Fahrers auf die Power-Taste in der Wählhebelabdeckung genügt jedoch, um die volle Power des Zehnzylinders zur Verfügung zu stellen. Damit ändert sich die Fahrpedalkinematik hin zu einer spontanen Charakteristik, die im P500-Programm dem sportlichen und im P500-Sport-Programm dem kompromisslos rennsportlichen Fahrvergnügen freien Lauf lässt.

EDC: von sportlich straff bis komfortabel.

Die Elektronische Dämpfer Control (EDC) des M5 ermöglicht es dem Fahrer durch die drei anwählbaren Programme Komfort, Normal und Sport, die Fahrwerkscharakteristik von sportlich straff bis komfortabel einzustellen. Bedient wird die EDC vom Fahrer über die MDrive-Taste im Lenkrad oder den Drucktaster neben dem SMG-Wählhebel.

Bei der EDC handelt es sich um eine kontinuierlich und stufenlos arbeitende elektronische Dämpferkraftverstellung mit sehr großer Dämpfkraftspreizung. Im Programm „Normal“ wird die Dämpfkraft automatisch bedarfsgerecht angepasst. Das System stellt hier das Optimum aus Fahrkomfort und Fahrsicherheit dar. Zusätzlich kann der Fahrer mit den Programmen „Komfort“ oder „Sport“ die Dämpfkraftcharakteristik vorwählen. Im Sportmodus reagiert das Fahrwerk auf Straßenanregungen mit höheren Dämpfkräften, was die Aufbaubewegungen reduziert und so eine spürbar stärkere Anbindung des Fahrzeugs an die Straße zur Folge hat. Im Komfortmodus baut die EDC zugunsten eines höheren Fahrkomforts niedrigere Dämpfkräfte auf.

EDC erhöht die Fahrsicherheit.

Bei Kurvenfahrt, Bremsungen und Beschleunigungen wird die Fahrsicherheit in allen Modi durch ein höheres Dämpfkraftniveau gesteigert. Dies verbessert auch das Wank- und Nickverhalten des Fahrzeugs. Ein weiterer Vorteil sind die gleich bleibend guten Schwingungseigenschaften des Fahrzeugs unabhängig vom Beladungszustand und über seine gesamte Lebensdauer.

Hochleistungsbremsen wie im Rennsport.

Dem enormen Leistungsvermögen entsprechend verfügt der M5 über eine üppig dimensionierte Hochleistungsbremsanlage mit gelochten, besonders gewichtsoptimierten Compound-Bremsscheiben aus dem Motorsport.

Und wie dort sind auch hier die optimale Anordnung und Ausformung der Lochbohrungen für eine bei Trockenheit wie bei Nässe gleichermaßen exzellente Bremsleistung in aufwändigen Versuchen ermittelt worden. An den Vorderrädern haben die Bremsscheiben die Dimension 374 x 36 Millimeter, an den Hinterrädern sind es 370 x 24 Millimeter.

Wenn es sein muss, steht der M5 „sofort“.

Die gewichts- und steifigkeitsoptimierten Doppelkolben-Faustsättel in Aluminiumbauweise (analog BMW 7er) reduzieren die ungefederten Massen ebenfalls deutlich und tragen damit zur Maximierung von Fahragilität, Fahrsicherheit und Fahrkomfort bei. Im Ergebnis realisiert der M5 Bremswege auf höchstem Sportwagenniveau: Aus Tempo 100 steht er nach 36 Metern, aus Tempo 200 beträgt sein Bremsweg weniger als 140 Meter.

Diagnosesystem für den Bremsbelagverschleiß.

Der M5 verfügt über ein Diagnosesystem für den Bremsbelagverschleiß. Ein Verschleißsensor greift an Messstellen im Bremsbelag die Verschleißwerte ab und übermittelt sie dem DSC-Steuergerät. Das System errechnet daraus abhängig vom Fahrverhalten den aktuellen Zustand der Bremsbeläge und prognostiziert daraus die zu erwartende Laufstrecke bis zum Bremsbelagwechsel. Diese Information wird für den Condition Based Service (CBS) genutzt, um sinnvolle Vorschläge für Wartungstermine zu errechnen und so die Werkstattaufenthalte zu minimieren.

Die Räder sind optisch und technisch eine Augenweide.

Schon wegen der sehr großen Durchmesser der Bremsscheiben mussten die Räder entsprechend groß dimensioniert werden. Aber auch optisch verstärken die serienmäßigen 8½ beziehungsweise 9½ Zoll breiten und 19 Zoll hohen Aluminium-Gussfelgen das dynamische Erscheinungsbild des M5, weil sie die ausgewogenen Karosserie-Proportionen unterstützen.

Spezielle, exklusiv für den M5 entwickelte Reifen.

Die Reifen des M5 kommen nicht von der Stange: Vorn werden Reifen der Dimension 255/40 ZR 19 aufgezogen, hinten sogar solche der Größe 285/35 ZR 19. Sie sind in aufwändigen Erprobungen exklusiv für den M5 entwickelt worden. Ihre Gummimischungen und Dimensionen sind darauf abgestimmt, auf trockener wie nasser Fahrbahn hohe Seiten- und Längskräfte bei relativ hohem Abrollkomfort präzise zu übertragen.

Auch verfügen die Pneus über entsprechende Rückmeldeeigenschaften, um dem Fahrer eine optimale Fahrt bis an die Grenze des physikalisch Möglichen zu erlauben.

Reifenpannensystem macht Reserverad überflüssig.

Serienmäßig ist der M5 mit einem Reifenpannensystem ausgestattet, das die Reifen-Pannen-Anzeige (RPA) sowie das M Mobility System (MMS) der zweiten Generation beinhaltet. Dieses Regelsystem warnt den Fahrer optisch und akustisch sowohl bei plötzlichem als auch bei allmählichem Druckabfall in einem oder mehreren Reifen, sobald ein kritischer Wert unterschritten wird. Wegen der so genannten Humpgeometrie der Felgen springt aber selbst ein druckloser Reifen nicht von der Felge, so dass der Fahrer das Auto sicher zum Halten bringen kann. Mit dem MMS lassen sich anschließend bis zu sechs Millimeter große Löcher im Reifenmantel abdichten, so dass die Fahrt problemlos bis zur Werkstatt fortgesetzt werden kann. Praktisch können damit nahezu alle Reifenpannen behoben werden, ohne das Rad auf der Stelle wechseln zu müssen, wodurch auf ein Ersatz- oder Notrad verzichtet werden kann. Dies führt gegenüber einem kompletten Reserverad zu
einer Gewichtsersparnis von über 20 Kilogramm, was dem Leistungsgewicht und damit der Fahrdynamik zugute kommt.

Quelle: BMW Presse-Information vom 02.07.04

Karosserie des neuen BMW M5