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Die Geschichte des Allradantriebs

verfasst am Tue Jan 25 14:54:28 CET 2011

Der Allradantrieb -am Anfang seiner Geschichte wurden beide Achsen starr verbunden, heute hingegen bieten neuzeitliche Elektroniksysteme automatisch geregelt höchst individuelle Kraftverteilung. Die Meilensteine der Allrad-Historie im Überblick.

Der Allradantrieb widerlegt mit Verspätung den griechischen Philosophen Heraklit, der um 500 vor Christus behauptet hatte, der Krieg sei der Vater aller Dinge. Gefährte, die alle Räder antreiben, entstehen nicht aus militärischen Überlegungen heraus. Das erste ist ein Dampf-Fuhrwerk, das die Briten John Hill und Timothy Burstall 1827 zusammenbasteln. Und 1900 beweist Ferdinand Porsche große Weitsicht, als er den Lohner-Porsche mit je einem Elektromotor pro Rad ausrüstet.

Allradautos zunächst Sache des Militärs

Den Allradantrieb in großem Stil zu verwirklichen, wird dennoch eine Sache des Militärs: als die amerikanische Regierung der Industrie den Auftrag gibt, ein leichtes Fahrzeug zu entwickeln, das auch schwere Geländesituationen bewältigen kann. Heraus kommt der Jeep, von dem die Amerikaner noch heute behaupten, er habe den Zweiten Weltkrieg gewonnen. Der Jeep bedient sich eines höchst einfachen Prinzips. Unter normalen Umständen wird die Hinterachse angetrieben. Wenn es dick kommt, kann per Hebel die Vorderachse zugeschaltet werden. Dazu dient eine simple Kupplung, die eine starre Verbindung zwischen den beiden Achsen herstellt. Das ist gut fürs Gelände, aber unbrauchbar auf fester Straße. Denn beim Kurvenfahren legt die Hinterachse einen kürzeren Weg zurück als die Vorderachse. Auf losem Untergrund ist das kein Problem, die unterschiedlichen Raddrehzahlen werden durch den Reifenschlupf ausgeglichen. Gibt es genügend Grip, kommt es aber zu Verspannungen im Räderwerk des Allradantriebs - man kommt nur schwer um die Ecken und muss mit starker Beanspruchung der Mechanik rechnen.

Der zuschaltbare Allradantrieb hat für den Geländeeinsatz unbestreitbare Vorteile, weshalb er sich bis in die Neuzeit beispielsweise beim Jeep Wrangler gehalten hat. Erstens ist er vergleichsweise preisgünstig, und zweitens sichert er die Traktion auch dann, wenn sich eine Achse auf rutschigem und die andere auf festem Untergrund befindet. Nur die beiden Räder einer Achse, verbunden durch ein Differenzial, können da noch Probleme machen. Beispiel: Ein Rad dreht auf Eis durch, das gegenüberliegende steht still.

Das am weitesten ausgefeilte Prinzip des zuschaltbaren Allradantriebs, verwirklicht etwa im ersten G-Modell von Mercedes, bedient sich deshalb dreier schaltbarer Differenzialsperren. Damit herrscht starrer Durchtrieb zu allen vier Rädern. Selbst wenn zwei bei extremer Verschränkung in luftiger Höhe rotieren, kommt an den beiden anderen Drehmoment an, das geeignet ist, die Karre aus dem Dreck zu ziehen. Der Zuschalt-Allradantrieb dient als reine Traktionshilfe.

Jeep als Vorreiter der "zivilen" Allrad-Fahrzeuge

Den Vorteil vier angetriebener Räder auch auf fester Straße zu nutzen scheint angezeigt, als sie sich auf dem zivilen Markt auszubreiten beginnen. Das tun sie vor allem in den USA, und dort ist es wieder die Firma Jeep, die sich etwas Neues ausdenkt. Seit Anfang der sechziger Jahre hat man den Wagoneer im Programm. Ein geräumiges Gefährt, dessen Käufern man nicht das Hantieren mit einem Zusatz-Schalthebel zumuten möchte. Das Bedienungs-Szenario hat ein Ende, als Jeep beim Wagoneer ein zentrales Differenzial einsetzt. Damit kann man problemlos auf fester Straße fahren. Da der Ausgleichseffekt im Gelände aber eher hinderlich sein kann, verfügt der Quadratrac genannte Antrieb über eine automatische Sperre, welche die Kraft immer an die Achse mit dem besten Grip leitet. Reicht das nicht aus, muss der Fahrer wieder aktiv werden. Vom Cockpit aus lässt sich das Zentraldifferenzial auch voll sperren damit hat man dann wieder das klassische 50:50-Allradprinzip.

Die Zukunft des Allradantriebs liegt in der Verfeinerung des Prinzips

Was noch kommt in der Allradtechnik, ist nur eine Verfeinerung des Prinzips. Der Quattro-Antrieb von Audi beispielsweise. Auch er bedient sich eines zentralen Differenzials und ist deshalb so genial einfach, weil Audi einen vor der Vorderachse liegenden und längs eingebauten Motor verwendet. Zum üblichen Frontantrieb kommt das Differenzial, eine Kardanwelle und der hintere Achsantrieb - fertig.

Ein ähnliches Prinzip bei Personenwagen konventioneller Bauweise - Motor vorn, Antrieb hinten - zu verwirklichen, erweist sich als weitaus aufwendiger. Denn hier muss das Vorderachs- Differenzial neben dem Motor untergebracht und eine Antriebswelle durch die Ölwanne geführt werden, weil naturgemäß nicht so viel Bauhöhe zur Verfügung steht wie bei einem Geländewagen, wo der vordere Achsantrieb komplett unterhalb des Triebwerks platziert werden kann. Das zentrale Differenzial bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Steuerung des Kraftflusses. So ermöglicht es die Festlegung einer Basisverteilung der Kraft.

Audi setzt zunächst auf das klassische 50:50-Prinzip, steuert aber jetzt zu einer mehr heckbetonten Verteilung (40:60) um, die ein klarer definiertes Fahrverhalten sichert. Weil die Ausgleichswirkung des zentralen Differenzials unter bestimmten Bedingungen auch hinderlich sein kann - siehe oben -, haben sich verschiedene Möglichkeiten zum Sperren herauskristallisiert. Etwa die Lamellensperre, deren Wirkung per Ölpumpe rein hydraulisch, aber auch durch eine elektronische Steuerung kontrolliert werden kann. Oder das Torsen-Differenzial - eine komplizierte Mechanik, die drehmomentabhängig arbeitet (Torsen = Torque sensitive) und die so die Kraft der Achse mit dem besseren Grip zuteilt.

Alternative zum Torsen-Differenzial: die Visco-Sperre

Dritte Alternative: die Visco-Sperre. Hier sorgt eine in ihrer Viskosität veränderliche Flüssigkeit, die auf Drehzahlunterschiede reagiert, dafür, dass sich die Sperre öffnet oder schließt. Das Visco-Element kann auch als Ersatz für das Differenzial dienen. Wenn es sich schließt, weil an einer Achse Schlupf auftritt, gelangt automatisch Drehmoment an die zweite Achse. Ein solcher Allradantrieb - bei Lamborghini beispielsweise - dient in erster Linie der Optimierung des Fahrverhaltens. Den Traktionsaufgaben im Geländewagen ist er nur bedingt gewachsen, weil es bei hoher Beanspruchung Temperaturprobleme gibt.

Noch effektiver zeigt sich die Haldex-Kupplung, die ebenfalls ein Lamellenpaket darstellt, das bei Modellen mit Frontantrieb bedarfsgerecht die Hinterachse zuschaltet (VW 4Motion). Die Haldex-Kupplung zeichnet sich durch eine schnelle Reaktionszeit aus. Selbstverständlich gibt es immer wieder neue Ideen: etwa das Terrain- Response von Land Rover, das elektronisch die Kraftverteilung je nach Untergrund variiert und zusätzlich auch das Ansprechverhalten des Motors regelt. Denn Drehmoment ist zwar gut - eine gesunde Menge davon kann sogar den Verzicht auf ein Untersetzungsgetriebe ermöglichen, das den klassischen Allradler auszeichnet.

Der Ur-Jeep hatte schließlich nur einen mickrigen Vierzylinder und keinen großvolumigen Drehmomentbullen. Aber zu viel Moment führt zu Schlupf und damit dem Gegenteil von Traktion. Terrain-Response ist in der Lage, dem Fahrer die feinfühlige Regelung mit dem Gaspedal abzunehmen. Nichts mehr zuschalten, nichts mehr sperren. Dem Fahrer das Leben so leicht wie möglich zu machen - das ist der Trend beim Allradantrieb der Neuzeit. Nur auf eines muss der Fahrer achten, wie schon zu den Anfängen: Wer nicht alle vier Räder am Boden hält, hat auch keinen Allradantrieb.

 

Quelle: Motor Klassik