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Allradantriebe

Ein Antriebsrad kann immer nur so viel Kraft auf die Fahrbahn übertragen wie es die Reibungskraft zwischen Reifen und Fahrbahn zulässt. Ein Allradfahrzeug kann doppelt so viel Antriebskraft übertragen wie ein Auto mit nur 2 Antriebsrädern (vorausgesetzt die Gewichtsverteilung VA : HA ist gleich).

Im folgenden eine kleine Übersicht über verschiedene Allradantriebssysteme

  Legende zu den folgenden Bildern

Die preisgünstigste Form eines Allradsystems ist der zuschaltbare Allradantrieb, der üblicherweise Four-Wheel-Drive genannt wird. Benötigt werden:

  • Antriebswellen und Differenzial für die zweite Achse,

  • Kardanwelle,

  • Klauenkupplung,

Four-Wheel-Drive:

Der zuschaltbare Antrieb der zweiten Achse macht aus Front- oder Hecktrieblern Allradautos.

  • Einfache, robuste Konstruktion
  • erfordert manuellen Eingriff.

Drehmomentverteilung:

Vorderachse zu Hinterachse 50% : 50%

 

Komfortabler arbeiten Systeme mit Visco-Kupplung, die automatisch zuschalten. Sie kann im Gehäuse eines Ausgleichsgetriebes integriert sein oder zwischen den Achsgetrieben von Vorder- und Hinterachse angebracht sein. 

Automatische Zuschaltung der zweiten Achse durch Visco-Kupplung.

  • Durch Bremseingriff Verbesserung der Traktion.

  • Nur geringe Verspannungen auf Asphalt.

Drehmomentverteilung:

 Vorderachse : Hinterachse 98% : 2% bis 2% : 98%

 

Sie besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse und einer Nabe in dem sich außen- und innenverzahnte Lamellen befinden. Außerdem befindet sich noch eine Silikonflüssigkeit darin. Bei großen Drehzahlunterschieden zwischen den Antriebsrädern wird die Silikonflüssigkeit abgeschert. Die Folge ist ein Druck- und Temperaturunterschied, der eine Sperrung bewirkt. Der Drehzahlausgleich wird gesperrt, das Rad mit de besseren Bodenhaftung erhält schlupfabhängig mehr Drehmoment.

 

 

Visco 

Viscokupplung

Viscokupplung

 

Nachteile:

  • in Extremsituationen erreicht das System nicht das Drehmoment der fest miteinander verkuppelten Achsantriebe.

  • für eine ordentliche ABS-Funktion ist ein Freilauf für die Visco-Kupplung erforderlich,

  • der Freilauf wiederum benötigt für das Rückwärtsfahren eine zusätzliche Sperre.

  • Verspannung der Lenkung und beim Rangieren

  • nicht kompatibel mit ABS, ASR oder ESP

Merke: Bei einem Ausgleichsgetriebe mit Ausgleichssperre wird dem Rad mit der besseren Bodenhaftung mehr Drehmoment zugeteilt.

 

Die gekonnte gemischte Anwendung verschiedener Prinzipien kann bemerkenswerte Resultate erbringen: hinten mech. 100-Prozent-Sperre, vorn Bremseingriff

 

Hydraulisch betätigte Lamellenkupplungen sind sehr vorteilhaft:

  • Sie reagieren selbsttätig auf kleinste Drehzahlunterschiede.

  • Sie erlauben eine elektronische Beeinflussung (Haldex):

Die Haldex-Kupplung im VW Golf 4Motion reagiert beispielsweise auf Bewegungen des Gaspedals.

Haldex Kupplung

Drehmomentverteilung: Vorderachse : Hinterachse 100% : 0% bis 0% : 100%

(siehe hierzu den Bericht zur Haldex)

Merke: Der Sperrwert gibt an, wie viel Drehmomentunterschied zwischen dem linken und rechten Antriebsrad einer Antriebsachse bzw. zwischen 2 Achsgetrieben der Vorder- und Hinterachse von Allradfahrzeugen möglich ist. 

Wirklich permanenter Allradantrieb setzt ein zentrales Differenzial zwischen den Achsen voraus.

  • Ohne wirksame Sperren für das zentrale Differenzial und die der beiden Achsen bleiben die Fähigkeiten im Morast jedoch begrenzt.

  • Kostengünstig ist die Simulation der Sperren durch einen automatischen Bremseingriff an den durchdrehenden Rädern. Diese milde Technik vermeidet jegliche Verspannung im Antrieb beim Rollen auf Asphalt, kommt unter erschwerten Bedingungen aber sehr früh an seine Grenzen.

Nur mit Mittendifferenzial:

 permanenter Allradantrieb

Bei Planetenbauweise (P) kann gezielt eine ungleichmäßige Kräfteverteilung auf die beiden Achsen erreicht werden

  • mit automatischem Bremseneingriff

Drehmomentverteilung 

z.B.: Vorderachse : Hinterachse 35%:65%

 

Eine vergleichsweise simple Bauart eines Sperrdifferenzials stellt das Torsendifferenzial dar. Seine Sperrwirkung steigt automatisch mit der Last. Aber es kann nicht an die Situation angepasst reagieren. 

Das zentrale Torsendifferenzial sperrt unter Last. 

Im Schiebebetrieb öffnet die Sperre:

  • gut fürs ABS-Bremsen, 

  • schlecht fürs Rückwärtsfahren 

  • und steile Bergpassagen

Drehmomentverteilung:

 Vorderachse : Hinterachse 22% : 78% bis 78% :22%

 

Das Grundprinzip beruht auf der Selbsthemmung zwischen Schneckenrad und Schnecke eines Schneckengetriebes.

Nachteile:

  • Es versagt beim Rückwärtsfahren und

  • wenn ein Rad in der Luft hängt

  • oder auf Eis steht.

Hier helfen Lamellensperren weiter, die hydraulisch betätigt und von einer Steuerelektronik beaufsichtigt werden, die die Signale der ABS-Sensoren auswertet.

Einsatz in schwierigem Gelände

Hier wird ein Vorgelege mit kurzer Geländeübersetzung vorausgesetzt. Fehlt es, wird beim Versuch, die Möglichkeiten des Antriebs wirklich auszuschöpfen, rasch die Kupplung verschlissen oder ein Automatikgetriebe überhitzt. Das Reduktionsgetriebe ist auch, zusammen mit mechanischen 100-Prozent-Sperren, die beste Garantie für das Meistern steiler Bergabpassagen im Geröll.

Das Beste für schweres Gelände:

  • Vorgelege

  • plus drei einzeln schaltbare mechanische 100-Prozent-Sperren

Erfordert Können und Köpfchen beim Fahren

 

Doch unabhängig von der Frage der Differenziale und Sperren gilt es noch etwas festzuhalten:

Die Limits im Gelände liegen selten bei der Technik. Sondern beim Fahrer.

Noch einige Anmerkungen zu Allrad und Ausgleichsperren (als Längs- und Quersperren)

Man unterscheidet schaltbare und selbsttätige Ausgleichssperren.  

Klauenkupplungen als schaltbare Ausgleichssperren von Achsgetrieben verbinden die rechte Achswelle drehfest mit dem Ausgleichsgehäuse und dem Tellerrad. Sie sperren zu 100 %. Das Schalten erfolgt entweder von Hand oder pneumatisch. Bei normalem Straßenbetrieb müssen diese ausgeschaltet werden, um zu große Verspannungen im Antriebsstrang zu vermeiden. 

Momentan sind folgende selbsttätige Ausgleichssperren bekannt:

  • Ausgleichssperre mit Lamellenkupplungen

  • Torsen-Differenzial

  • Visco-Kupplung

  • Automatisches Sperrdiffernzial (ASD)

  • Elektronische Differenzialsperre (EDS)

  • Haldex-Kupplung

Der Drehzahlausgleich wird selbsttätig gesperrt. Dem Antriebsrad mit der besseren Bodenhaftung wird mehr Drehmoment zugeführt.

Kleindorfer | Wiesinger

geändert: 11.10.13

Zum Nachlesen: Die Haldex-Kupplung

 

Passende Berichte: 

Allrad Audi Quattro | Haldex|

 

Quellen: www.auto-t-online.de | Europa Fachkunde

Grafiken: auto, motor und sport | Volkswagen |



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Johannes Wiesinger

bearbeitet: 11.10.2013

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