Der Allradantrieb
Der Allradantrieb im Fahrzeug wird immer populärer. Das Offroad oder SUV Segment ist zur Zeit das einzige mit wachsenden Verkaufszahlen. Grund genug die Hintergründe der Werbeprospekte zu erklären, die Produkte zu vergleichen und die vielen Begriffe zu verdeutlichen. SUV , der Begriff steht für Sport-Utility-Vehicle und heisst etwa so viel wie "Fahrzeug für Sportzwecke". Offroad heisst "Abseits der Strasse". Wichtig an dieser Stelle - Alle hier verwendeten Namen und Begriffe - "offroad" war schon einer, sind geschützte Marken der jeweiligen Hersteller. Ich benutze sie zur besseren Produktbeschreibung. Sollte der jeweilige Namenseigner damit nicht einverstanden sein, so bitte ich um kurze Nachricht zur Klärung. Ok, weiter gehts: Ich spreche fortan nur noch vom Allradantrieb und nicht vom Vierradantrieb. Ich möchte die große Fangemeinde der Pinzgauer und Haflinger nicht vergraulen. Alles, was im folgenden Text beschrieben wird, ist natürlich auch auf 6x6 und 8x8 Fahrzeuge anwendbar. Dies sind jedoch in der Regel große Baustellenkipper mit Zwillingsbereifung und - im Falle vom 8x8 - mit zwei Lenkachsen vorne. Dies würde den Rahmen hier sprengen. Wir bleiben beim PKW.
Unterschiede
Wir unterscheiden grundsätzlich zwei Arten vom Allradantrieb. Den zuschaltbaren und den permanenten.
Zuschaltbarer Allradantrieb
Fahrzeuge mit zuschaltbaren Allrad fahren im Normalbetrieb mit einer angetriebenen Achse. Die zweite Achse kann mittels Klauenkupplung starr mit dem Getriebeausgang des Verteilergetriebes verbunden werden (z.B. Opel Frontera, Isuzu Trooper, Suzuki SJ410, Fiat Panda 4x4 Sisley, Mercedes G (nur Baureihe 460/461), Nissan Patrol GR, Toyota Landcruiser HDJ 73 und 80 und - der Klassiker unter den realen Offroadern: Lada Niva). Es findet in der Folge dessen im geschalteten Zustand kein Drehzahlausgleich zwischen beiden Achsen statt. Ausnahme Mercedes G460 mit begrenztem Wegdrehzahlausgleich. Damit ist jedes ABS System ausser Betrieb oder zumindest erheblich eingschränkt und Kurvenfahrt führt zwanghaft zu Verspannungen im Antriebsstrang und hohem Reifenverschleiß bei eingelegtem Allrad. Umso ärgerlicher, als das man in aller Regel auf glatter Strasse den Allrad benötigt, dann aber auf ABS verzichten muss. Grund ist, dass die hinteren Räder weniger Weg in einer Kurve zurücklegen müssen und sich diese Achse eigentlich langsamer drehen müsste, als die Vorderachse.
Der Vorteil dieses Systems ist das im überwiegenden Fahrzustand altbekannte Fahrverhalten, denn der Fahrer braucht sich nicht auf andere, zumeist fremde Fahrzustände einzustellen. Gedacht ist es aber für echte Geländegänger. Auf der Strasse überwiegen bei eingelegtem Allrad nicht nur die Nachteile, mehr noch, durch den erhöhten Schlupf bei Kurvenfahrt verlieren die Hinterräder fast vollständig die Fähigkeit der Seitenführung, was für ungeübte Fahrer auf nasser Fahrbahn schwer beherrschbar ist. Der Kraftstoffkonsum soll nicht höher als beim vergleichbaren Serienpendant sein, so jedenfalls die einhellige Meinung dieser Fangemeinde. Ich glaube das nicht und verweise auf das höhere Leergewicht der jeweiligen Fahrzeuge durch die Baugruppen, die für den Allradantrieb erfoderlich sind und natürlich die Reibverluste in den Lagern.
Permanenter Allradantrieb
Fahrzeuge mit permanentem Allrad haben für den Drehzahlausgleich zwischen Vorderachse und Hinterachse ein Differential im Verteilergetriebe. Und zwar in aller Regel eines, welches von der Wirkung her identisch ist mit dem Differential in der Hinterachse und in der Vorderachse. Bei der Bauart wird zumeist ein Planetenradsatz verwendet. Damit ist es auch möglich ein voll einsatzfähiges 4 Kanal ABS System zu betreiben (z.B. Mercedes G (nur Baureihe 463), Range Rover, VW 4Motion, BMW X5 / iX, Mercedes 4Matic (2.Generation). und M-Klasse, Subaru (alle Modelle), Audi Quattro, Volvo XC90, VW Touareg, Porsche Cayenne). Leider findet dieser Drehzahlausgleich zwischen den Achsen auch immer dann statt, wenn man ihn am wenigsten gebrauchen kann. Nämlich auf schneeglatter, vereister Fahrbahn oder im Gelände. Es dreht immer das Rad durch, welches am wenigsten Grip hat oder - schlimmer noch - bei Geländefahrt in der Luft hängt. Ein Differential ist eben ein Differential und es arbeitet grundsätzlich immer. Ein oder DER entscheidende Vorteil des permanenten Allrad's ist, das das Zentraldifferential bei normaler Fahrt eine Kraftverteilung von 35% : 65 % hat und damit den "normalen" Antrieb simuliert. Alle Nicht-Offroader und normalsterblichen werden es zu schätzen wissen, das sich Ihr Allradler unter trockenen Bedingungen wie ein Serienauto fahren lässt und sich auch so "anfühlt". Für den Gländeeinsatz mit einem Fahrzeug, welches ein derartiges Antriebskonzept hat, müssen Traktionshilfen her. Ohne diese, verliert man im Ernstfall den Vorteil des Allradantriebes, da das vollständige Motordrehmoment an einem freihängem Rad verpuffen kann.
Traktionshilfen
Die Möglichkeiten, die Funktion des Differentials im Bedarfsfall zu unterbinden, sind vielfältig. Die Hersteller lassen sich einiges einfallen. Die einfachste Möglichkeit ist die, das man das durchdrehende Rad durch Bremseingriff am ABS Steuergerät abbremst und damit die Kraft auf eines der anderen Räder leitet. Der grösste Vorteil hier dürfte neben dem Preis (es werden keine weiteren Teile benötigt, als die, die ohnehin da sind) der knappe Satz als Hinweis des Vorhandenseins in der Bedienungsanleitung sein. Erfahrungsgemäß reicht diese Taktik bei 99,5 % aller Fahrten auch völlig aus. Der Eingriff dieses Systems wird dem Fahrer durch ein optisches und akustisches Warnsignal im Kombiinstrument angezeigt. Andere Möglichkeiten sind z.B. die Verwendung eines Torsen Differentials.
Dieses leitet konstuktionsbedingt die Kraft immer zu genau dem Rad, welches die meiste Traktion bietet. Nicht nur in der Theorie eine tolle Idee, so ist es auch in der Praxis sehr effektiv. Das arbeiten dieses Differentials wird leider nicht angezeigt. Es ist ein selbstsperrendes, mechanisches Schneckenradgetriebe. Der Name Torsen wurde dem englischen Begriff für Drehmoment (TORQUE) und SENSTIVE abgeleitet, was soviel bedeutet wie "Drehmoment fühlen". Der jüngste Vertreter dieses Antriebskonzeptes ist der Audi Q7. Der Audi Q7 ist wohl zur Zeit der einzige Audi, der ein Kraftverteilung von 40% vorne zu 60% hinten hat und sich so Mercedes und BMW anschließt. Sicherlich in anbetracht der enormen Motorleistung ein gewaltiges Plus an Komfort, werden doch auf diesem Wege die Antriebseinflüsse in der Lenkung spürbar weniger. Als drittes gibt es noch Differentialbremsen. Die Wirkung ist identisch mit der Radbremse, nur das eben direkt im Differntial gebremst wird. In Zeiten wo ABS und ESP zum Serienumfang eines jeden Autos gehört, ist der Einsatzbereich wohl auf dem aussterbenden Ast und findet nur bei reinen Geländewagen sinnvollen Einstatz. Im Schlamm und Morast ist eine freiligende Bremsscheibe schneller verdreckt, und damit ist die Sperrwirkung über Bremseingriff nahezu null. Hier - aber auch nur hier - hat die im inneren des Differntials geschützt liegende Differentialbremse die bessere Wirkung und ist weniger störanfällig. Als vierte und letzte Traktionshilfe gibt es noch die Differentialsperren. Dazu aber mehr weiter unten im Text.
Die Physik - das unveränderbare Glied in der Kette Egal welches Verfahren angewendet wird, wichtig für das vorankommen sind immer die gleichen Dinge: 1. Es sollten immer alle 4 Räder auf dem Boden bleiben, denn nur ein Rad auf dem Boden kann beim vorankommen behilflich sein. Darüber hinaus verteilt sich das komplette Fahrzeuggewicht auf nur 3 Räder, wenn eins der 4 in der Luft hängt und das Fahrzeug wird auf nassem Untergrund unweigerlich tiefer einsacken. Für ein Fahrzeug, was eingesackt ist, ist die Fahrt - auch zu 99,5% der Fälle - zu ende. Im Fallbeispiel eines Fahrzeuges mit 2,4 Tonnen Gewicht, erhöht sich das Gewicht pro Rad von 600 auf 800 Kg, also um 200 Kg mehr pro Rad. Dieser Wert ist nicht nur in der Theorie ein erschreckend hoher Wert. Stellen Sie sich das Gewicht pro Rad im Morast oder im Tiefschnee vor! Für Fahrten im Gelände muß ein Fahrzeug vorranging folgende Eigenschaften haben: Gute Achsverschränkung, damit alle Räder da bleiben, wo sie hingehören: Auf den Boden! 2. Das Fahrzeug darf oder sollte nicht zum stehen kommen. Es ist ein uralter Trick, im Winter auch den verschneitesten Berg hochzukommen. Ärgerlich nur, wenn man doch anhalten muss weil der Kraftschluss unterbrochen wird. Sei es, weil man die Kupplung getreten hat oder weil ein Rad beim Ausritt ins Gelände in der Luft hängt und der Boardrechner erstmal ermittelt, welches Rad jetzt am günstigsten für Vortrieb sorgt. Je nach Untergrund, beispielsweise im Sand, steht die Fuhre unvermeidbar still wie der Kölner Dom, wenn die Kraft zum Rad auch nur für den Bruchteil einer Sekunde unterbrochen wird. Schalten OHNE Zugkraftunterbrechung. Abhilfe die auch wirklich dafür sorgt, das der Kraftschluß nicht unterbrochen wird, ist ein Automatikgetriebe mit hydraulischem Drehmomentwandler. Dieses schaltet ohne Zugkraftunterbrechung. Ausserdem erhöht der hydraulische Drehmomentwandler das Motordrehmoment bis zu einer gewissen Drehzahl auf das 4-Fache. Es macht in den meisten Fällen die Geländereduktion (Untersetzung) überflüssig. Die meisten Fahrzeuge mit modernen Common Rail Diesel oder Pumpe Düse Diesel reißen bei kapp über Leerlaufdrehzahl auch im bergigen Regionen tonnenschwere Anhänger mühelos im Fußgängertempo. Für den Geländeeinsatz empfiehlt sich jedoch immer eine Reduktion, um den Drehmomentwandler und den Motor vor Überhitzung zu schützen. Im tiefen Sand ist eine Reduktion gar unumgänglich.
Das Ei des Kolumbus ist also eine Kombination aus verschiedenen Systemen oben genannter Möglichkeiten.
Tips für alle, die die restlichen 0,5% auch nicht zu Fuß gehen möchten
Die Achsverschränkung und Bodenfreiheit Die beste Achsverschränkung bieten grundsätzlich Starrachsen, die an Schraubenfedern geführt werden, Diese Verschränkung kann keine Einzelradaufhängung erreichen, auch dann nicht, wenn die Stabilisatoren entkoppelt werden um den Rädern mehr Freiraum zu geben. Fahrzeuge mit Einzelradaufhängung bieten jedoch deutlich besseren Komfort wegen der geringeren ungefederten Massen. Starrachsen bieten aber noch einen Vorteil, der Abseits der Strasse unbezahlbar ist. Die Bodenfreiheit. Bei einem Hindernis wird grundsätzlich das ganze Fahrzeug durch die Achse angehoben, so dass - bis auf wenige Ausnahmen - jedes Hindernis überfahren werden kann. Bodenfreiheit von angeworbenen 25 oder 30cm kann im Gelände als vernachlässigbar betrachtet werden. Wichtiger ist, das die Bodenfreiheit IMMER MINDESTENS EINEN cm beträgt. Und das schaffen nur Fahrzeuge mit Starrachsen-Konzept.
Differentialsperren Zum Schluss noch das Thema Differentialsperren: Differentialsperren heben die Wirkung des Differentials auf, und zwar zu 100%. Es bedarf keiner elektronischen Regelanlage sondern lediglich (vereinfacht betrachtet) ein 12er Bolzen quer durchs Differential. Mit allen 3 gesperrten Differentialen (Zentraldifferential im Verteilergetriebe, Hinten und Vorne) drehen sich alle 4 Räder gleich schnell und erhalten alle das gleiche, volle Motor-Drehmoment. Es wird nichts gebremst oder abgeregelt oder berechnet welches Rad das beste von den Vieren ist. Mit gesperrten Differentialen drehen sich immer alle Räder gleich schnell und damit fährt das Fahrzeug nur noch geradeaus. Aber es fährt. Und das zählt letztendlich. Dieses Verfahren ist in Verbindung mit starren Achsen und Schraubenfedern die letzte und die sicherste Methode (Hosenträger und Gürtel) auch wirklich nicht zu Fuß nach Hause laufen zu müssen. Wer sich also im Gelände bewegen will, der sollte auf elektronische Berechnungen verzichten und diese Lösung nehmen. Für den Winterspezies im Schneeeinsatz und überwiegend Straßenverkehr, der ist mit der elektronischen Regelung gut bedient. Am Straßenrand kann man - im Gegensatz zum Gelände - ruhig mal ein paar Meter laufen, das fördert die Durchblutung. Die Meisten Allradler für den europäischen Markt werden im österreichischen Graz gebaut. Die Österreicher wissen wie es geht. Der quasi Ur-Allradler, der Pinzgauer, der kommt auch überall hin, wenngleich mit bescheidenem Komfort. So, nun habe ich hier verschiedene Systeme verschiedener Hersteller beschrieben. Welches Sie haben oder benötigen, vergleichen Sie bitte anhand Ihrer Unterlagen. Thematisiert wurden hier unter anderem Opel Frontera und Monterey, Isuzu Trooper (baugleich mit Monterey), Jeep Rubicon und Grand Cherokee mit Quadra Trac Technologie, Mercedes G und ML, VW 4Motion, Mercedes 4Matic, Audi Quattro, BMW X5, Range Rover, Land Rover, Volvo, Toyota LandCruiser und Kia Sorento. Jedoch auch andere Hersteller bedienen sich einer dieser Systeme, wenngleich in etwas abgewandelter Form oder als Kombination, z.B Starrachse hinten und Schraubenfedern vorne als Kompromiß zum Komfort beim Grand Cherokee und Mitsubishi Pajero D4D
Schlusswort Drei 100% Sperren vorne, mitte und hinten, Starrachsen an Schraubenfedern sowie eine elektronische Bremseingriffsregelung 4ETS+ und Geländereduktion bekommt man nur im Mercedes G Baureihe 463 (Sicherheitsstufe: Zwei Hosenträger, zwei Gürtel). Selbstschaltende 100% Sperren mitte und hinten sowie elektrohydraulisch selbst zu-und abschaltenden Allradantrieb gibt es nur im Mercedes 4Matic der ersten Generation. Es ist im übrigen auch das weltweit einzige System vom zuschaltbaren Allradantrieb mit zentralem Ausgleichsgetriebe und ABS. Dieses System löst beim Bremsen in sekundenbruchteilen alle Differentialsperren und deaktiviert den Allrad um vollständige ABS Funktionalität zu gewährleisten. Dies geschieht elektrohydraulisch ohne das der Fahrer etwas dazu tun kann oder muß. Die Beste Achsverschränkung bietet der Range Rover. Ihn zum "Bein heben" zu bringen ist quasi unmöglich. Er hat immer alle Räder auf dem Boden und das macht ihn zum Klettermaxxe der elegantesten Art. Zuschalt-Allrad und Sperren vorne und hinten und einen Kriechgang, der es ernst meint, den gibt es für Gelände-Puristen nur im Jeep Rubicon. Interessant und auf jeden Fall eine Erwähnung Wert ist der symmetrische Allradantrieb von Subaru. Er sucht seinesgleichen im Rallyesport. Kein anderer ist so ausgeglichen und linear, kein anderer hat einen so tiefen Schwerpunkt. Eine Augenweide - Keine Frage! Eines dürfen wir aber bei all der Technik nicht vergessen. Mit den richtigen Reifen für die Jahreszeit und den Einsatzort haben Sie alle Trümpfe auf ihrer Hand. Und deshalb darf man sich auch mal nach gutem PKW Fahrkomfort umsehen. Und das Auge ißt schlussendlich auch noch mit.
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