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Der Lexus LFA (Teil 2): V10-Motor, ASG-Getriebe und Leichtmetall-Fahrwerk

Lexus stellte gestern, 21. Oktober 2009, im Rahmen der Pressekonferenz auf der Tokio Motor Show neben der Konzeptstudie LF-Ch den Supersportwagen LFA den internationalen Medien vor. TMC-President Akio Toyoda, der den LFA persönlich präsentierte, gilt als Ziehvater des 412 kW starken Hightech-Renners, mit dem die Marke Lexus in das Segment der Supersportwagen eintritt. Im Rahmen der Serienentwicklung des LFA trat LEXUS zweimal mit Vorserienfahrzeugen beim 24-Stunden-Rennen am Nürburgring an. Toyoda selbst gehörte bei diesen Renneinsätzen zur Pilotenriege.

Das Herzstück des Lexus LFA bildet ein V10-Triebwerk, das in Kooperation mit Yamaha von Grund auf entwickelt wurde. Von Anfang an legten Haruhiko Tanahashi, Chefingenieur des LFA-Entwicklungsprogramms, und seine Ingenieure fest, dass der nicht aufgeladene Frontmittelmotor des LFA bei 4,8 Litern Hubraum eine Leistung von über 412 kW entwickeln und dabei Höchstdrehzahlen von bis zu 9.000 1/min erreichen sollte.

Aufgrund der Trockensumpfschmierung konnte der Motorblock tief im Motorraum positioniert werden, um den Fahrzeug-Schwerpunkt so weit wie möglich nach unten zu verlagern und das Fahrzeug-Trägheitsmoment zu verringern. Die Trockensumpfschmierung gewährleistet auch bei hoher Geschwindigkeit in langgezogenen Kurven eine kontinuierliche Ölversorgung.

Der V10 Zylinder liefert ein maximales Drehmoment von 480 Newtonmetern bei 6.800 1/min, wobei der Einsatz der intelligenten, variablen Ventilsteuerung VVT-i für Ein- und Auslass mit 12-Loch-Hochdruck-Einspritzdüsen und gleichlange Auspuffkrümmer dazu beitragen, dass mindestens 90 % des maximalen Drehmoments im Bereich zwischen 3.700 und 9.000 1/min abgerufen werden können. Das Ergebnis sind 3,7 Sekunden für den Sprint von 0 auf 100 km/h und eine Endgeschwindigkeit von 325 km/h.

Das Thema Leichtbau spielte nicht nur bei der Karosserieentwicklung (Teil 1 - CFRP-Karosserie für weniger Gewicht und mehr Sicherheit) eine wichtige Rolle, sondern auch bei der Konstruktion des Antriebaggregats, das somit ein Trockengewicht von 200 kg aufweist. So werden Titanpleuel und Titanventile - sie sind um 40 % leichter als entsprechende Bauteile aus herkömmlichen Metalllegierungen - werden durch ultra-leichte und hochstabile Schlepphebel mit extrem harter Karbon-Silizium-Beschichtung und integrierten Ölspritzdüsen bewegt. Weitere aus dem Rennsport entliehene Teile sind geschmiedete Leichtmetallkolben, zylindrische Ventilfedern mit geringerer Masseträgheit, eine besonders leichte Kurbelwelle und paarweise angeordnete Zylindermulden für reduzierte Pumpverluste.

Zugunsten des Ansprechverhaltens verfügt jeder Zylinder über eine unabhängige, elektronisch gesteuerte Drosselklappe, um sicherzustellen, dass die Luft den kürzesten und effizientesten Weg nimmt. Das System schätzt die Menge der benötigten Ansaugluft anhand der Gaspedalstellung ein und ermöglicht damit im Vergleich zu konventionellen Systemen eine schnellere Berechnung der benötigten Kraftstoffmenge. Ebenfalls für optimierte Motorleistung sorgt ein zweistufiges Ansaugsystem sorgt ebenfalls für optimierte Motorleistung: Bei niedrigen bis mittleren Drehzahlen wird die Luft über Primäreinlässe zugeführt, bei höheren Drehzahlen werden Sekundäreinlässe zugeschaltet.

Die Leistung des kompakten V10-Motors wird über ein automatisiertes sequenzielles Sechsgang-Schaltgetriebe (ASG) über ein Torsen-Sperrdifferenzial an die Hinterräder übertragen. Dank Transaxle-Bauweise mit unmittelbar an der Hinterachse angeordnetem Getriebe verschiebt sich die Achslastverteilung auf 48:52 zugunsten der Hinterachse, wodurch laut Lexus das "gutmütige" Grenzbereichsverhalten und den stabilen Geradeauslauf eines Frontmotor-/Hinterradantrieb-Konzepts mit der "Leichtfüßigkeit und Agilität" einer Mittelmotor/Heckantriebsplattform vereint wird.

Die hydraulische Getriebe-Servoeinheit wird von einem bürstenlosen Elektromotor angetrieben und ist für die zur Aktivierung des ASG-Getriebes und des konzentrischen Nehmerzylinders erforderlichen Kräfte und Drücke ausgelegt. Zu den weiteren technischen Highlights zählen dreifache Synchronringe für die ersten vier Gänge und Doppelsynchronringe für die Gänge fünf und sechs, eine Einscheiben-Kupplung mit kleinem Durchmesser und Belägen mit hohem Reibbeiwert, eine Kupplungsabdeckung aus Leichtmetall und ein in die Transaxle-Anordnung integrierter Ölkühler.

Motor und Getriebe sind über ein Schubrohr mit Verbindungswelle gekoppelt, das den Antriebsstrang zu einer starren und spielfreien Verbindung zwischen Triebwerk und Getriebe machen soll. Die mit Gummidämpfern ausgestattete Verbindungswelle ermöglichte es, dass die Motoraufhängungen - zwei auf jeder Seite des Blocks - in einem größeren Abstand zueinander platziert und Bewegungen des Antriebstrangs minimiert werden konnten. Die beiden Aufhängungen der Getriebeeinheit wurden so nah wie möglich am Schwerpunkt und direkt neben der Verbindung von Differenzial- und Getriebegehäuse positioniert, um zusätzlich unerwünschte Vibrationen zu reduzieren.

Das ASG-Getriebe stellt vier Fahrmodi zur Verfügung - Auto, Sport, Normal und Wet -, die über
einen Drehschalter am Instrumententräger gewählt werden können. Mit jeweils speziellen Schaltprofilen hat jeder Modus eine eigene Motor- und Bremskontroll-Charakteristik, die dem Fahrer die Anpassung an die jeweiligen Fahrbahnverhältnisse ermöglicht. Die Schaltgeschwindigkeit kann in sieben Stufen von 0,2 Sekunden für sportlichstes Fahren bis zu 1,0 Sekunden für bequemes Cruisen über einen Schaltgeschwindigkeits-Wählschalter geändert werden.

Der Lexus LFA verfügt über ein Hochleistungsfahrwerk mit Doppelquerlenker-Radaufhängung vorn und einer Mehrlenker-Hinterradaufhängung mit hohl ausgeführten, steifen und festen Leichtmetallelementen. Ihre Steifigkeit soll eine optimale Aufstandsfläche der Räder sowie den exakten Spurkorrekturwinkel sicherstellen und beim Einlenken und im Scheitelpunkt der Kurve ein optimales Lenkungsfeedback und bestmögliche Traktion garantieren. Die beiden unteren Querlenker haben zur zusätzlichen Steifigkeit ein H-Profil anstelle des herkömmlichen I-Trägerprofils.

Achsschenkel und Querlenker sind aus geschmiedetem Leichtmetall gefertigt und leisten ebenso einen Beitrag zur Reduzierung der ungefederten Massen wie die hohlen Querstabilisatoren. Um eine straffe und starre Basis für die Radaufhängung zu schaffen und den LFA mit der notwendigen Verwindungs- und Biegesteifigkeit für die bei hohen Geschwindigkeiten auftretenden Belastungen auszustatten, erhielt der LFA spezielle Verstrebungen am Boden. Zudem sind die vordere und hintere Querversteifungen durch eine gitterförmige Mittelstrebe miteinander verbunden. Diese Versteifung wird durch eine CFRP-Stange (kohlenfaserstoffverstärktes Kunststoff) und Deltastreben aus Leichtmetall ergänzt, welche die oberen und unteren Querträger des vorderen Fahrwerks auf beiden Seiten miteinander verbinden.

Der Lexus LFA ist insgesamt auf 500 Exemplare limitiert, wobei pro Monat nicht mehr als 20 Fahrzeuge von Hand in der LFA-Fertigungsstraße im Motomachi-Werk in Toyota City gefertigt werden sollen. Den Preis für den LFA in Serienausstattung gibt Lexus für Deutschland mit 375.000 Euro (inkl. Mehrwertsteuer) an.
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