Eine kleine Übersicht über PKW-Allradsysteme

[Primotenente]

PKW-Allradsystem-FAQ, Version 0.2, 15. Januar 2007

0). Anmerkungen: Da ich auf MT in Bezug auf Allradantriebe eine Zusammenfassung vermisst habe, habe ich selbst eine verfasst. Der Beitrag war ursprünglich ein Posting zu den Allradsystemen von Subaru und VW/Audi, welches ich ergänzt, erweitert und angepasst habe.

0.1) Ziel/Absicht:

- eine kleine Übersicht über halbwegs am Markt gängige und bekannte Systeme inkl. Vor- und Nachteilen, Anmerkungen und Kommentaren

- keine Chronologie, keine umfassende Darstellung über alle Systeme der letzten hundert Jahre

- keine Sammlung von Links

- keine Diskussion über Sinn und Unsinn von Allradantrieben

- keine Diskussion über die angeblichen Vorteile von Heckantrieb, denn die interessieren den Allradfahrer nicht *g*

- Hauptaugenmerk auf PKW-Allradantriebe, aber da diese kleine FAQ bei den Offroadern Gastrecht geniesst, doch noch ein paar Infos zur Geländewagen-Antriebstechnik

0.2) Geländewagen-Allradsysteme vs. PKW-Allradsysteme:

"Richtige" klassische Allradantriebe verfügen i.d.R. über mechanische Sperren (Mercedes G-Modell: 3 offene Differenziale mit 100%iger Sperrmöglichkeit) sowie häufig Reduktionsgetriebe und sind fürs Gelände konzipiert und auch geeignet. Aktuelle PKW-Allradsysteme sind im Gegensatz zu ihren technisch/mechanisch aufwändigen und meist schwerfälligen Geschwistern nicht mehr nur auf Traktion, sondern in zunehmenden Masse auf Traktion als auch Fahrdynamik ausgelegt und verzichten meist auf aufwändige Mechanik, weil diese durch ihr Gewicht der Fahrdynamik abträglich ist. Im Gegensatz zu Geländefahrzeugen - wo es rein um die Traktion und Geländefähigkeit geht und deshalb ein eigentlich technisch überholter, einfacher Zuschaltallrad mit starrem Durchtrieb eine gute Lösung sein kann - haben die modernen Allradantriebe in PKWs auch die Aufgabe, Fahrdynamik und Sicherheit zu verbessern. Aus diesem Grund verzichten sie auf aufwändige und schwere Mechanik. Mechanische Differenzialsperren werden durch Bremseingriff simuliert. Obwohl die Sperrwirkung "elektronischer Sperren" unter dem mechanischer Sperren liegt und elektronische Sperren nicht für längerdauernden Einsatz geeignet sind, haben elektronische Systeme den entscheidenden Vorteil, mit Fahrdynamiksystemen und anderer Elektronik kompatibel zu sein.

0.3) Systematik der Allradantriebe: (leider unvollständig und teilweise unpräzise)

http://www.magnasteyr.com/.../allradantriebe.pdf

0.4) Ein kleiner Exkurs zur (Geländewagen)-Technik Verteilergetriebe? Freilaufnaben? Reduktionsgetriebe? Differenzialsperren? Ich verstehe nur Bahnhof!

A.) Verteilergetriebe

Bei klassischen Geländewagenallradantrieben werden die beiden Achsen in den meisten Fällen durch ein Verteilergetriebe zusammen- resp. die zweite Achse (Vorderachse) zugeschaltet. Dieses Verteilergetriebe verteilt die Kraft meist hälftig an die beiden Achsen, jedoch ohne einen Drehzahlausgleich zwischen den Achsen zu ermöglichen. Je nach Fahrsituation wie z.B. in Kurven ist ein solcher jedoch nötig, da die Vorderachse einen weiteren Weg zurücklegt als die Hinterachse. Damit sind solche Systeme nur für rutschigen Untergrund, nicht jedoch für trockene Strassen geeignet und deshalb auf der Strasse ab- resp. nicht zu- zu schalten. Genau dafür ist das Verteilergetriebe da.

B.) Freilaufnaben

Wird nun das Verteilergetriebe durch einen zusätzlichen Schalthebel so geschaltet, dass die zuschaltbare Achse (meist die Vorderachse) nicht zugeschaltet wird, wird das Fahrzeug nur noch von der Hinterachse angetrieben. Die Vorderräder werden von der Kardanwelle (die am Verteilergetriebe hängt) nun nicht mehr angetrieben, da die Vorderachse nicht zugeschaltet, d.h. die Antriebswelle vom Verteilergetriebe getrennt. ist. Die Vorderräder jedoch sind immer noch mit dem Vorderachsdifferenzial und dieses wiederum mit der Kardanwelle/Antriebswelle zum Verteilergetriebe verbunden. Dadurch treiben die Vorderräder die Antriebswelle an. Dadurch entstehen Reibung und Widerstand, was zu erhöhtem Geräusch, erhöhtem Vibrieren und erhöhtem Verbrauch führt. Freilaufnaben befinden sind an den Vorderrädern (=Naben) und erlauben nun, die Räder von der Antriebswelle und dem Differenzial zu lösen, damit diese frei laufen (=Freilauf) können, ohne die Antriebswelle anzutreiben. Klassische Freilaufnaben sind manuel durch Drehen zu aktiveren. "Lock" heisst geschlossen, "Unlock" heisst offen. Bei älteren Toyota-Fahrzeugen gut sichtbar durch ihre auffällig rote Farbe. Wenn der Allradantrieb nicht genutzt wird, z.B. im Sommer, die Naben öffnen. Im Winter und bei Verdacht, den Allradantrieb bald benutzen zu müssen, schliessen. Sind die Freilaufnaben geöffnet, bringt ein Zuschalten des Allradantriebes via Verteilergetriebe nichts. Naja, fast nichts: Reibung, Widerstand, Mehrverbauch, erhöhte Vibrationen etc. entstehen auch so, da nun Antriebswelle und Vorderachsdifferenzial wiederum mitbewegt werden.

C.) Reduktionsgetriebe, auch Untersetzungsgetriebe genannt.

Dieses ist nichts anderes als ein weiteres Getriebe zwischen Getriebe und Motor. Man kann es sich als ein Getriebe mit nur zwei Gängen vorstellen. Den "grossen Gang" HIGH/HI für die Strasse, den "kleinen Gang" LOW für Gelände, Anhängerbetrieb, ganz steile Anstiege und auch ganz steile Abstiege (für Motorbremse). Das Reduktionsgetriebe ist in den meisten Fällen synchronisiert, d.h. es kann bei langsamer Fahr bei durchgetretener Kupplung eingelegt werden. Den "Grossen Gang" kann man sich als 1:1 vorstellen: Ist dieser eingelegt, resp. das Reduktionsgetriebe nicht eingekuppelt, ist alles wie gewohnt. Wird der "kleine Gang" eingelegt, verschieben sich die Gänge um diesen. Meist liegt der Faktor zwischen 2 und 3.

D.) Differenzial-Sperren

Ein Differenzial (Achsdifferenzial, Zentraldifferenzial etc.) hat die Aufgabe, unterschiedliche Drehzahlen (z.B. in Kurven) zuzulassen. Bei Allrad- und Geländefahrzeugen ist das häufig unerwünscht, weil die Ausgleichsfunktion des Differenzials dafür sorgt, dass die Kraft an dasjenige Rad mit dem geringsten Widerstand abgegeben wird, was jedoch im Sinne bester Traktion unerwünscht ist. Eine Differenzialsperre sperrt das Differenzial, d.h. es findet kein Drehzahlausgleich mehr statt und die Kraft wird zu gleichen Teilen an beide Räder (bei Achsdifferenzialsperren) resp. an beide Achsen (bei Zentraldifferenzialen mit Sperrmöglichkeit) abgegeben. Es gibt automatische und manuelle Differenzialsperren. Diese sperren zu 100%. Daneben gibt es auch Sperrdifferenziale u.ä. mit geringerem Sperrwert.

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1.1) Grundsätzliches zur Nomenklatur:

Permanent vs. "Non-Permanent": Entscheidend ist nicht, ob dauernd beide Achsen angetrieben sind, sondern, ob sie dann angetrieben sind, wenn es benötigt wird. Ein System, das ohne Zutun des Fahres zu- und abschaltet, wird ebenfalls als "permanenter" Allradantrieb bezeichnet. Eine solche Regelung ist sicher auch im Sinne der Hersteller.

1.2.) Grundsätzliches zu Marketingbezeichnungen:

Grundsätzlich verbergen sich bei VW/Audi, DC/MC, BMW, Subaru etc. hinter den Marketing-Bezeichungen "Synchro", "Quattro", 4Motion", "x-Drive", "AWD" etc. meistens verschiedene Systeme und/oder verschiedene Generationen solcher. Es gibt demzufolge nicht DEN "Audi-Allad", ebensowenig DEN "Subaru-Allrad". Zudem ist es auch möglich, dass verschiedene Hersteller gleiche oder sehr ähnliche Systeme verwenden, diese jedoch unterschiedlich kennzeichnen. Deshalb ist es bei Vergleichen wichtig, konkrete Modelle und Systeme miteinander zu vergleichen.

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2.) Audi/VW. (Aufgrund der Verwendung gleicher Systeme, resp. der Verwendung gleicher Plattformen zusammengefasst). Entscheidend ist die Anordnung des Motors:

2.1)

- Fahrzeuge mit Längsmotor (A4, A6, A8, Q7, gewisse Generationen Passat, Pheaton etc.) verwenden das System mit Torsendifferenzial. Das ist ein differenzialgesteuerter 4WD, d.h. die Kraft geht vom Getriebe direkt auf ein Differenzial, welches die Kraft auf die beiden Achsen verteilt. In diesem Fall ist es ein Torsendifferenzial, welches die Kraft dorthin - lies Front- oder Heckachse - verteilt, wo sie am meisten Traktion hat. (Anm: Darstellung grob vereinfacht). Damit ist dieses System drehzahlfühlend, da es die Kraft aktiv verteilen kann und nicht nur bei Drehzahlunterschieden Sperrwirkung aufbaut. Das System ist optimal an die Plattform angepasst (Vorderachsdiffernzial und Getriebe in einem Gehäuse), resp. diese dafür vorgesehen, es sind z.B. keine doppelten Antriebswellen nötig, die zusätzlich Platz beanspruchen und wie bei BMW und MB teilweise sogar durch die Ölwanne geführt werden müssen!! Auch ist für die Allradvariante keine Höherlegung nötig. Unter anderem liegt darin seine technische Stärke und seine Raffinesse. Dieses System kam 1986 auf den Markt und gehört nach wie vor zur den besten Systemen. Die Zeiten, als das noch der ultimative und ziemlich konkurrenzlose Antrieb war, sind vorbei. Die Konkurrenz hat nicht zuletzt dank moderner und intelligenter Elektronik stark aufgeholt. Die Archillessehne des Torsen-Differenzials liegt darin, dass es nicht elektronisch steuer- und regelbar ist. Mit heutiger moderner Elektronik sind bei elektronischer Steuerung und Regelung mehr Funktionen möglich:

- erkennen von Unter- resp. Übersteuern und aktives Umverteilen des Drehmoments

- erkennen der Fahrbahn und damit Anpassung an die Gegebenheiten z.B. starrer Durchtrieb bei Tiefschnee und anderem losen Untergrund

- erkennen des Fahrstils und Anpassung daran, z.B. durch stärkere Hecklastigkeit

etc.

2.2) Bei VW heisst das System mit Torsendifferenzial, "4Motion" früher "Synchro", bei Audi "Quattro". Genau das gleiche (technische) System, nur eine andere (Marken-)Bezeichnung.

2.3) Generationen:

Ältere Quattro mit Längsmotor: Es gibt insgesamt 3 resp. 3.5 resp. 4 Generationen von Audi Quattro mit Längsmotor:

- 1980 bis 1986 (Typ85): 3 offene Kegelrad-Differenziale mit 100%-Sperrmöglichkeit Zentral- und Heckdifferenzial via Seilzüge resp. pneumatisch bei den späteren Fahrzeugen. Fahrdynamik entspricht nicht mehr heutigen Anforderungen, die Traktion des System gehört durch den starren Durchtrieb nach wie vor zum Besten

- Ab 1989 (Typ89) Torsen-A-Zentraldifferenzial plus manuell schaltbarer Heckdifferenzialsperre, die sich bei 25 km/h wieder ausschaltet. (Mit Modifikation ist diese Abschaltung abschaltbar)

- Ab 1995?? Torsen-A-Zentraldifferenzial, "Differenzialsperren" elektronisch via EDS realisiert/simuliert.

- Der neue S4 (RS4?) verfügen über das neue Torsen-C-Zentraldifferenzial welches nun mit 40:60 grundverteilt, gegenüber 50:50 bei Torsen-A, was u.a. für die starke Untersteuerneigung und das teilweise unvorhersehbare Verhalten des Antriebs verantwortlich ist. Mit dem Torsen-C-Zentraldifferenzial ist eine "dynamischere" Fahrweise möglich, da heckbasierter. Marketingtechnisch wurde dieses zuerst bei S4 (RS4) eingeführt, es dürfte jedoch bei den neueren Modellen das Torsen-A mittelfristig ersetzen, sofern bis dann nicht ein gänzlich neues System zum Einsatz kommt.

2.4) Spezialfall:

- Der Audi V8 hat anstelles eines Torsen-A-Mittendifferenzials eine elektronisch gesteuerte Lamellenkupplung und ein Torsendifferenzial (schätzungsweise Torsen-B) als Hinterachsdifferenzuial. Die anderen Quattros aus der gleichen Zeit, hatten damals das Torsen-A-Zentraldifferenzial sowie eine

bis 25 km/h manuell sperrbare Differenzialsperre.

2.5) - Fahrzeuge mit Quermotor die auf der Plattform des Golf basieren (Golf, A3, TT, Bora, neuer Passat, Leon, Oktavia etc.) verwenden das System mit Haldexkupplung. Das ist ein Kupplungsgesteuerter 4WD, d.h. die Kraft geht primär nur auf eine Achse (hier Frontachse), die Hinterräder werden erst bei Schlupf über eine Kupplung zugeschaltet, daher die Bezeichnung "kupplungsbasiert". Es gibt kein Differenzial zwischen den Achsen, welches einen Drehzahlausgleich vornimmt. Dies ist hier auch nicht nötig, da nicht dauernd beide Achse angetrieben werden. Diese Kupplung kuppelt die beiden Achsen bei Bedarf aneinander. Solche Systeme werden auch "Hang-on" also "angehängt", resp. "on demand" also "bei Bedarf" genannt. Kraftverteilung von 100:0 (resp. 0:100 bei primär angetriebener Heckachse) bis 50:50 möglich. Es ist jedoch nicht möglich, dass an der Heckachse (hier: die bei Schlupf angekuppelte Achse, gilt im Umgekehrten Fall auch für die Vorderachse) mehr Drehmoment anliegt als an der Frontachse, denn die Heckachse wird an diese angekuppelt. Möglich ist einzig, die Vorderräder abzubremsen, sodass bei geschlossener Kupplung und 50/50-Verteilung das Drehmoment an der Vorderachse durch Bremseingriff anstelle in Traktion in Hitze umgewandelt wird ;)

2.6) Bei VW heisst das System mit Haldexkupplung, "4Motion", bei Audi "Quattro". Skoda und Seat verwenden nochmals andere Bezeichnungen. Genau das gleiche (technische) System, nur eine andere (Marken-)Bezeichnung.

2.7) Bei Fz mit der ersten Generation der Haldexkupplung ging die Kraft meist 100% an die Vorderräder. 100:0 bis 50:50 sind hier möglich. Die Hersteller werben häufig mit Bezeichnungen 0:100 bis 100:0 was streng genommen nicht möglich ist, da die primär angetriebene Achse (hier Frontachse) nicht 0% übertragen kann. Die Vorderräder werden einfach abgebremst. Siehe 2.5. Bei späteren Generation der Haldexkupplung - einige Quellen schreiben von "Haldex2", andere von "Haldex3" wird die Heckachse anscheindend permanent mit 10% angetrieben. Damit werden Lastwechselreaktionen verringert, Durchdrehen bei schneller Anfahrt verhindert und die Reaktionszeit des System reduziert.

2.8.) Spezialfall "Synchro"

Bislang wurde nur der "4Motion" von VW angesprochen. Der Begriff "Synchro" ist dessen Vorgänger und ebenfalls ein reiner Marketingbegriff, ohne direkten Bezug zur verwendeten Technik. Synchros gab es bei VW bei Golf, Passat und den VW-Bussen. Stand "Synchro" drauf, waren damals wie heute verschiedene Systeme im Einsatz. Da VW teilweise ein einfaches System mit Viskokupplung verwendet hat und den Allradantrieb weniger griffig vermarktet hat, vermarkten konnte als Audi, konnte sich der Begriff "Synchro" nicht im gleichen Umfang etablieren wie "Quattro". Deshalb wurde der Begriff "Synchro" durch "4Motion" ersetzt.

Die Systeme:

Golf: Frontantrieb mit per Viskokupplung angekuppeltem Heckantrieb.

Passat: Je nach Variante. Die auf den Audi-Bodengruppen basierenden Modelle verwenden die entsprechenden Audi-Systeme (siehe 2.3), die anderen die Visko- resp. das aktuelle Modell die Haldexkupplung.

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3.) Subaru

Entscheidend bei Subaru ist +/- das Getriebe, denn Teile des Allradantriebs sind direkt ins Getriebe integriert, resp. daran angebaut. So wird z.B. teilweise die Lamellenkupplung mit dem Öl des Automatikgetriebe gesteuert

Systeme:

3.1)

- Handschalter: Zentraldifferenzial mit Viskobremse. Je nach Variante (STI, Turbomodelle mit Diffsperre?/LSD? an der Hinterachse. Nicht ESP-tauglich, da rein mechanisch. Würde nun ein Rad z.B. das linke Vorderrad vom ESP eingebremst, würde bei Kraftschluss, d.h. wenn die Viskobremse "sperrt", über die Verbindung der Achsen durch die Viskobremse auch die Hinterachse gebremst. Dieses System ist nur drehzahlfühlend, d.h. im Gegensatz zum Audi Quattro mit Torsen-Differenzial wo die Kraftverteilung variiert, wird beim Subaru Schlupf das einfach Differenzial durch die Viskobremse gesperrt (resp. es die Viskobremse sperrt das Zentraldifferenzial) und die Kraft gelangt hälftig an die beiden Achsen, nicht jedoch an die Achse mit der besseren Traktion. Das führt zur z.B. beim Impreza häufig kritisierten Untersteuerneigung, da das Fahrzeug bei hälftiger Kraftverteilung durch die Last auf der Vorderachse erstmal geradeaus schiebt. Grundsätzlich gutes - da differenzialgesteuert, aber eigentlich längst veraltetes System. Wird manchmal als bester Subaru-Allrad bezeichnet, was technisch jedoch nicht zutrifft. Stammt wahrscheinlich noch aus der Zeit, als bei Automatikmodellen nur das in 3.2 beschriebene einfache System erhältlich war.

3.1.1)

Exkurs Unterschied zwischen Viskokupplung und Viskobremse

A.) Viskokupplung

Wie ich den techn. Beschrieben von Subaru entnehme, nennt Subaru das bei den Handschaltern verbaute System teilweise "Viskokupplung". Meines Wissen ist diese Beschreibung nicht ganz korrekt. Viskokupplung würde ja bedeuten, dass nur eine Achse angetrieben ist und sobald Schlupf auftritt, die andere Achse via Viskokupplung - daher der Name Kupplung - angekuppelt wird. Ein solcher (anch heutiger Sichtweise!) Primitivallrad kam z.B. beim VW Passat Synchro von 1980 bis 1985 zum Einsatz.

B.) Viskobremse

Meines Wissens, verwendet Subaru ein Zentraldifferenzial mit Viskobremse. Der Unterschied zur Viskokupplung liegt daran, dass die Viskobremse parallel zum Zentraldifferenzial verbaut wird, welche permanent Kraft an Vorder- als auch Hinterachse leitet, also nicht erst bei Schlupf die zweite Achse zuschaltet. Dieses Zentraldifferenzial leitet bei den handgeschalteten Subarus i.d.R. (Spec.B evtl. andere Kraftverteilung?) die Antriebskraft zu 50:50 an die beiden Achsen. Dreht nun z.B. vorne links das Rad durch, weil es auf Eis steht, entsteht Schlupf und ohne Viskobremse würde nun (fast) alle Kraft auf das linke Vorderrad gehen, da das Zentraldifferenzial - wie es der Name sagt - Drehzahlunterschiede (Differenzen) zulässt und die Kraft dorthin leitet, wo sie am wenigsten Widerstand hat. Das ist die Aufgabe eines Differenzials. Das ist gewollt und gut, nur eben bei Schnee, Eis oder im Gelände eben gerade nicht erwünscht. Die Viskobremse - daher der Name Bremse - bremst nun diesen Drehzahlunterschied zwischen den Achsen, indem die im Öl laufenden Metallscheiben dieses Öl durch die Erhitzung (die Erhitzung entsteht dadurch, dass die Vorderachse mit dem linken Rad auf Eis Achse schneller dreht) was dazu führt, dass sich das Öl ausdehnt und die Scheiben aneinander presst, was dazu führt, dass kein Drehzahlunterschied resp. nur noch ein kleiner Drehzahlunterschied möglich ist, da die Hintachse mitangetrieben wird. Da nun beide Achsen quasi "fest" miteinander verbunden sind, kann kein ESP (resp. VDC bei Subaru) eingesetzt werden, weil ein Abbremsen eines Rades durch den Starren Durchtrieb (lies: feste Verbindung Vorder- und Hinterachse) Auswirkungen auf die andere Achse hätte und auch diese bremsen würde.

3.2)

- Vierstufen-Automat 2.0 Liter: Kupplungsbasierter Allradantrieb. Primär Vorderradantrieb, Lamellenkupplung schaltet Hinterräder bei Bedarf zu. Abgesenen vom System im Justy das schlechteste System. Technisch überholt.

3.3)

- Vierstufen-Automat 2.5 Liter: Zentraldifferenzial mit asymetrischer Kraftverteilung (36:64) und Lamellenbremse. ESP (Subaru: VDC) -tauglich. Gutes System. Laut Subaru aktive Momentverteilung möglich, bin mir diesbezüglich nicht sicher.

3.4)

- Fünfstufen-Automat 3.0 Liter ab Modelljahr 04: Zentraldifferenzial mit asymetrischer Kraftverteilung (45.7:54.3??) und Lamellenbremse mit der Fähigkeit der aktiven Momentverteilung. ESP-tauglich. Gutes System von der Leistung, wohl mit Audio Quattro mit Torsendifferenzial, der neusten Generation x-Drive sowie dem neuem 4Matic (S-Klasse ab 2006) vergleichbar.

3.5)

- DCCD im Impreza STI WRX ab 2004: Aufwändigeres System als bei den anderen Handschaltern. Asymetrische Kraftverteilung, mit der Möglichkeit den Sperrgrad des Zentraldifferenzials manuel zu verändern. Mechanische?, 100%ige? Diffsperre an Heckachse, LSD an Vorderachse. Technisch aufwändig. Gemäss Subaru ihr bestes System.

Diese Aussagen sind bis etwa Baujahr 2003 gültig, bei den aktuellen Versionen soll es einige Veränderungen gegeben haben. So sollen nun auch die kleinen Automatikmodelle mit weniger als 3 Liter Hubraum das differenzialbasierte System aus 3.3 verwenden, jedoch ohne VDC, resp. nur in gewissen Ausstattungsvarianten mit VDC, während VDC bei den alten 2.5 Litern ab 1998 enthalten war. Der Spec B 6-Gang-Handschalter (vom STI) hat als erster Handschalter VDC. Teilweise in von einer 50:50 Kraftverteilung die Rede.

Link zu den Subaru-Systemen: http://www.subaru-presse.de/allrad/Allrad.htm

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4.) Weitere Hersteller

4.1 Volvo

4.2 Porsche

4.3 Range Rover

4.4 Land Rover

4.5 Cherokee

4.6 ......

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5.) MB/DC:

Da diese Systeme wenig bekannt sind und diesbezüglich viel Unsicherheit herrscht, ein paar Worte dazu:

5.1) G-Modell:

3 offene Differenziale, resp. 2-stufiges Verteilergetriebe als Zentraldifferenzial. Die Differenziale resp. das Verteilergetriebe (I=Verteilergetriebe, II=Heckdifferenzialsperre, III=Frontdifferenzialsperre) lassen sich zu 100% sperren, sodass alle 4 Räder gleichviel Kraft übertragen. Mit eingelegten Sperren nur fürs (schwere) Gelände geeignet, Verspannungen auf trockenem Untergrund, ABS wird ausgeschaltet, Lenkfähigkeit mit aktivierter Frontdifferenzialsperre stark eingeschränkt. Ab Facelift im Jahr 2002 zusätzlich (solange keine der Achsen gesperrt ist) zusätzlich der aus M-, E-, C- und S-Klasse bekannten 4ETS-"Allradantrieb", welcher die drei Sperren über Bremseingriff simuliert.

5.2) E-Klasse W124/S124 mit "4Matic":

http://de.wikipedia.org/wiki/4MATIC. Dieses System gilt als mechanisch anfällig, da sehr aufwändig. Mehrpeis gegenüber Heckvariante waren damals ca. 15000 DM! Letztlich entspricht es dem unter 4.1 beschriebenen System mit Verteilergetriebe und Heckdifferenzialsperre, mit dem Unterschied, dass das Verteilergetriebe erst bei Schlupf automatisch zugeschaltet (35:65) wird. In der zweiten Stufe wird das Verteilergetriebe gesperrt mit fix 35:65 und in der dritten Stufe wird in der Heckachse eine 100%ige Differenzialsperre aktiviert. Auf eine Differenzialsperre an der Vorderachse wurde im Gegensatz zum G-Modell verzichtet. Damit ist das System der einzige Zuschaltaltrad mit Zentraldifferenzial.

Aus mehrjähriger, praktischer Erfahrung mit dem System kann ich sagen, dass die Traktion ausserordentlich gut ist und z.B. alte Heckantriebs-Volvos mit Differenzialsperre und Schneeketten schlägt.

5.3) M-Klasse:

Die M-Klasse ist standardmässig mit dem Allradsystem 4ETS ausgerüstet. Offenes Zentraldifferenzial mit Kraftverteilung 40:60. Sperrwirkung alleine über Bremseingriff. genannt ETS, elektronisches Traktionssystem. Fürs Gelände nur bedingt geeignet. Bei gewissen (späteren, zweite Version??) Modellen Offroad-Paket mit 100%iger Diffsperre für Zentral- und Hinterachsdifferenzial lieferbar.

5.4) E-Klasse W210/S210:

Mit dieser Modellreihe wurde bei den PKWs ebenfalls das einfachere System wie in 5.3.) eingeführt, welches mit dem automatisch zu- und abschaltenten System aus dem W124/S124 nicht mehr viel gemeinsam hat: Offenes Zentraldifferenzial mit Kraftverteilung 40/60. Sperrwirkung alleine über Bremseingriff. Traktion nicht mehr gleich gut wie 4.2. Kritisiert wurde die Abstimmung des Bremseingriffs. System entwickelt von Magna Steyr.

5.5.) E-Klasse W211/S211, C-Klasse, S-Klasse:

Gleiches System, Bremseingriff/Elektronik verfeinert. Damals wurde mit der hohen Rechenleistung der Elekrtonik geworben, welche z.B. Drehung um die Hochachse u.a. berücksichtigt. Erstaunliche Fahrleistungen, liegt etwa mit Audi Quattro (Torsendifferenzial) gleichauf, ohne jedoch dessen Neigung zu Unter- resp. Üntersteuernd. Während Heckvarianten mit 7-G-Automat lieferbar sind, gibt es bei 4-Matic nur eine 5-Gang-Automatik.

5.6.) S-Klasse ab 2006:

Ähnliches System, aber nun zusätzlich mit Lamellenbremse?? (Sperrgrad unbekannt) am Zentraldifferenzial. Hat wohl den Zweck, die nötigen Bremseingriffe etwas zu reduzieren. Grundverteilung neu 45:55. Nun mit 7-G-Automatik verfügbar, Verteilergetriebe und Automatikgetriebe integriert, geringes Mehrgewicht von 70 kg, wenig Mehrverbrauch. Pers. Anm.: Da bereits die aktuelle 4-Matic ohne Lamellenbremse zu sehr guten Resultaten führt, dürfte dieses System ebenfalls in der obersten Liga mitspielen.

Ausser dem in 5.1) beschriebenen System leiden die in 5.2 bis 5.5 beschriebenen Systeme daran, dass die entsprechende Plattform nicht von Anfang an dafür optimiert wurde, wie dies z.B. bei Audi der Fall ist. Erst ab 5.6 scheint dies nun der Fall zu sein. So gibt es den 4Matic nicht in allen Modellen, bei den V12-Modellen der S-Klasse aus Platzgründen. Beim 5-Liter-Achtzylinder ist die Beinfreiheit des Beifahrers gegenüber dem heckgetriebenen Modell eingeschränkt, durch die zusätzliche Antriebseinheit der Vorderachse. Dazu kommt, dass die 4Matic-Modelle i.d.R. etwas höhergelegt sind.

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6.) BMW:

Diese Systeme sind ebenfalls nur wenig bekannt. Hier lassen sich grob in die "alten Systeme" sowie die verschiedenen Varianten des modernen " x-Drive" einteilen

6.1) "Altes System": 3er BMW E30, 325ix

Viskosperre im Verteiler- als auch im Hinterachsgetriebe, Momentverteilung starr 36:64

6.2) "Altes System": 5er BMW E34

Aufwändiger, permanenter 4WD, Sperren in Verteiler- und Hinterachsgetriebe, Momentanverteilung variabel 36:64 bis 50:50, Basisverteilung 36:64. Genaues Funktionsprinzip ist mir nicht geläufig.

6.3) "Altes System": 3er BMW E46

Offenes Zentraldifferenzial in Planetenbauweise mit Kraftverteilung 38:62. Keine mechanischen Sperren. Sperrwirkung wird ausschliesslich über Bremseingriff, gennant ADB-X realisiert. Gleiches System wie MB in 5.3/5.4 beschrieben, nur Kraftverteilung hecklastiger ausgelegt.

Das System wurde öfters kritisiert.

6.4) "Altes System": X5 erste Generation, E53

Gleiches System wie 6.3.

6.5) x-Drive: X3, X5, zweite Generation, 3er E90, 5er ab 2005

Kupplungsgesteuerter Allradantrieb. Wird häufig mit dem Haldex-System verglichen, welchem es ähnelt, ist diesem imho jedoch überlegen, da die primär angetriebene Achse die Heckachse ist. Die Frontachse kann zugechaltet werden, maximal sind 50/50 möglich, meist jedoch hecklastig von 0/100 biw 50/50, was zu besserer Fahrdynamik führt als bei den Kupplungsbasierten Systemen mit Primärantrieb an der Vorderachse mit 100/0 bis 50/50. Damit wird der grösste Nachteil, den z.B. der haldexbasierte Quattro/4Motion gegenüber dem torsenbasierte Quattro/4Motion aufweist, umgangen. Bei Anfahren Vorspannung, fürs Rangieren wird die Vorderachse entkoppelt. Allrad interagiert sämtlicher Elektronik wie ESP, Giermomentsensor etc. Damit kann das System auf Unter- resp. Übersteuern reagieren. Bei den neueren Varianten soll zudem aktive Momentverteilung an der Hinterachse möglich sein.

P.S: Bin für Verbesserungsvorschläge, Präzisierungen, Anmerkungen und Kritik offen. Wenn sich jemand berufen fühlt, über weitere Systeme/Hersteller zu schreiben, nur zu!

PP.S: Dies ist eine aktualisierte Version und neuer als die folgenden Postings. Diese können Kritik, Anmerkungen und Vorschläge enthalten, die in der aktuellen Version bereits umgesetzt sind. Trotzdem empfehle ich die Lektüre des ganzen Threads, der sehr lesenswerte Beiträge, Anregungen und Tips enthält.

[Spurverbreiterung48374]

Beim Xdrive hängen die AussenLamellen an der Achse die nach hinten führt und die Innen Lamellen an der Achse die nach vorne führt. ( Nur als Beispiel, nicht wörtlich nehmen)

Auch wenn die XDrive Kupplung voll offen ist nehmen die Innenlamellen die Geschwindigkeit beim rollen über den Boden auf sodass sie gleich schnell drehen. Auch wenn die XdriveKupplung nur ganz leicht schliesst bzw. andrückt um 10:90 einzustellen drehen die InnenLamellen sowie Aussenlamellen gleich schnell ohne zu schlupfen!

Vergleichen kann man dies mit 2 Rädern die je an einem Elektromotor hängen. Der eine Elektromotor ist aus einem Spielzeugauto, der andere von einer Drehbank! Beide drehen gleich schnell doch der eine kann einfach abgebremst werden mit der Hand, der andere gar nicht!

Ich hab mir den Kopf zermartert wieso XDrive mit nicht voll geschlossener Kupplung entspricht leicht gedrücktem Kupplungspedal beim Auto rumkurven kann, ohne heisszulaufen. Eine voll geschlossene Kupplung, voller Schliessdruck würde 50:50 Kraftverteilung ergeben oder gesperrt beim Mitteldifferential.

Nur beim Auto kann ich mit leicht gedrückter Kupplung nicht fahren weil sie heiss läuft. Beim Xdrive geht das nur weil beide Achsen Bezug zur Strasse haben und somit gleich schnell laufen.

Stimmt das was ich verzapft habe oder ist dass alles Humbug?

[OoBMWoO]

Zitat:

Original geschrieben von gamilon

Ich hab mir den Kopf zermartert wieso XDrive mit nicht voll geschlossener Kupplung entspricht leicht gedrücktem Kupplungspedal beim Auto rumkurven kann, ohne heisszulaufen. Eine voll geschlossene Kupplung, voller Schliessdruck würde 50:50 Kraftverteilung ergeben oder gesperrt beim Mitteldifferential.

Nur beim Auto kann ich mit leicht gedrückter Kupplung nicht fahren weil sie heiss läuft. Beim Xdrive geht das nur weil beide Achsen Bezug zur Strasse haben und somit gleich schnell laufen.

Stimmt das was ich verzapft habe oder ist dass alles Humbug?

Das Heißlaufen einer Kupplung hängt von der Höhe der Reibleistung (=Verlustleistung) ab, welche proportional zum Schlupf und der Anpresskraft der Reibflächen ist. Bei einem kupplungsbasierten Verteilergetriebe sind die Drehzahlunterschied zwischen "vorne" und "hinten" üblicherweise sehr gering. Dementsprechend ist auch die Reibleistung gering und wird überdies durch die nasslaufende Lamellenkupplung gekühlt.

Ich hatte mal Gelegenheit mit einem Entwickler des kupplungsbasierten Verteilergetriebes zu sprechen (MAGNA). Laut seiner Aussage ist Verschleiß der Lamellen überhaupt kein Thema. Die Temperatur und der Verschleiß des Öls sowie andere zur Regelung notwendige Parameter im Verteilergetriebe werden über ein Rechenmodell im Steuergerät unter Einbeziehung diverser Größen geschätzt (nicht direkt gemessen). Bei Errechnen einer errechneten Maximaltemperatur wird die Kupplung zum Bauteilschutz geöffnet.

Bei zunehmendem Alter des Öls kam es laut seiner Aussage eher zu NVH-Problemen, darum muss das Verteilergetriebeöl auch bei Erreichen einer Alterungsgrenze gewechselt werden - und ganz wichtig - im Steuergerät rückgesetzt werden, weil die Regelung der Lamellenkupplung (Anpresskraft zur Steuerung des Sperrmoments) vom berechneten Alterungszustand des Öls abhängig ist!

[sveagle]

Hallo zusammen

Was man bei dem Thema nicht vergessen darf ist die Achsübersetzung.

(Bei meinem Pinin 4,875 Achsübersetzung)

Das Rad dreht ja viel langsamer als der Antriebsstrang, wenn das Rad 1 Umdrehung macht hat die Kardanwelle schon 4-6 Umdrehungen gemacht und die meisten Kupplungen an der Hinterachse oder im Verteilergetriebe schaffen es schon nach einer halben Umdrehung zu schließen wenn Schlupf entsteht.

Da hat das Rad gerade mal eine 1/4 Umdrehung gemacht wenn überhaupt.

Solche Drehzahlunterschiede wie an der Fahrkupplung treten in einer Lamellenkupplung vom Allrad gar nicht auf und wenn doch ist irgend etwas gewaltig defekt.

Ich kann das gut an meinem kleinen Pajero Pinin sehen mit seiner Viscokupplung, wenn der Allrad drin ist ohne Sperre schafft man es nicht das die Hinterräder den Schlupf verlieren weil die Kupplung augenblicklich zu macht und die Vorderräder mit Kraft versorgt und die arbeitet noch rein mechanisch.

Wenn ich bei regen aus der Tiefgarage fahre und nur der Heckantrieb drin ist kann es schon mal vorkommen das die Räder leicht die Traktion verlieren wenn ich in der Steigung Gas gebe insbesondere mit Anhänger mit 1200kg Last.

Ist der Allrad drin ist es nicht möglich die Räder auf nassem Untergrund zum Durchdrehen zu bringen, die Viscokupplung macht sofort zu und er zieht sich die Steigung problemlos hoch.

Ich denk mal das man sich um so eine Kupplung im Antriebsstrang keine großen Gedanken machen brauch egal ob mechanisch oder Elektrohydraulisch.

Moderne ABS Systeme können schon Drehzahlunterschiede feststellen wenn sich das Rad erst 25mm gedreht hat und geben schon ein Signal an die Antriebs Schlupf Regelung, der Fahrer merkt das in der Regel überhaupt nicht, erst wenn die Regeleingriffe gröber werden merkt es der Fahrer.

Gruß

SVEAGLE

 

[Spurverbreiterung48374]

Die Frage war ursprünglich wie BMW es schafft ohne Mitteldifferential eine variable Kraftverteilung einzustellen? Weil würde die XdriveKupplung mit vollem Druck schliessen würde sich eine 50:50 Verteilung einstellen. Das heisst will ich weniger z.B 40:60 oder 10:90 muss die XdriveKupplung weniger stark andrücken.

 

Haldex kann dies nicht sie kann nur über kurze Zeit aktiviert werden und nicht dauernd. Einige haben es versucht und sie verschliessen.

[OoBMWoO]

Zitat:

Haldex kann dies nicht sie kann nur über kurze Zeit aktiviert werden und nicht dauernd. Einige haben es versucht und sie verschliessen.

Warum sollte eine Haldexkupplung keine Reglung erlauben? Das Prinzip ist das gleiche wie beim MAGNA-Verteilergetriebe (xDRIVE), nur dass beim MAGNA System die Kupplungsbetätigung über einen elektrischen Stellmotor, Schneckenrad und Anpresshebel mechanisch erfolgt und bei der neuesten Haldex Generation eben über einen von einer Ölpumpe und Druckspeicher bereitgestellten hydraulischen Druck.

BMW soll übrigens für die Realisierung des Allradantriebs bei der neuen Frontantriebsplattform (2er ActiveTourer und zukünftige 1er und 2er Baureihe) auch auf das Haldexsystem mit angekoppelter Hinterachse setzen.

[E46320dtouring]

Welches System findet sich eigentlich in den aktuellen allradgetriebenen Porsche 911 (991) und welches im aktuellen VW Phaeton?

Danke.

[Primotenente]

Porsche verwendet ebenfalls eine Kupplung ähnlich xDrive und Haldex, habe aber leider keine Unterlagen dazu.

Der Phaeton verwendet meines Wissen das Torsendifferential wie die grossen Audis.

[E46320dtouring]

Danke für die Info!

[Duftbaumdeuter51497]

Ergänzung zum 4matic seit 2011 (soweit ich weiß in allen Mercedes Modellen gleich)

http://media.daimler.com/.../...0-0-1157171-0-0-0-0-0-1-0-0-0-0-0.html

Kraftverteilung 45 zu 55 Prozent zwischen Vorder- und Hinterachse

Antriebsmoment kann variabel von 30 zu 70 beziehungsweise 70 zu 30 Prozent zwischen Vorder- und Hinterachse verschoben werden

Differentiale sind grundsätzlich offen.

Lamellensperre im Zentraldifferenzial mit einer Grundsperrwirkung von 50 Nm "ersetzt" zusammen mit Bremseingriffe des 4ETS Systems die Sperrung des Zentraldifferentials (z.B. zum Anfahren bei einer ganzen Achse auf Eis). Wie effektiv das im Vergleich zu einer echten Differentialsperre ist kann ich nicht sagen. Das 4ETS System ist auch die einzige Hilfe beim u-Split Anfahren.

Bei den Zeitschriftentest kommt das System immer ganz gut weg. Es scheint ein unauffälliges, gutmütiges System zu sein.

Ich kann als Laie und ohen sie im Vergleich gefahren zu sein keine großen Unterschiede zum in SUVS verbauten x-Drive oder dem Quattro erkennen, aber Vorteile gegenüber dem 4motion hang-on.

Man könnte auch noch den 4motion den Toureq aufnehmen. Mit sperrbarem Mitteldifferential, optimal sperrbarem Heckdifferential und den Fahrprogrammen kommt man mit dem quasi überall durch (selbst schon gefahren)

 

 

[asdfg22]

Alle Allradsysteme bieten bezüglich Fahrsicherheit und Traktion nur Vorteile. Die laufenden Betriebskosten eines solchene Systems sind für mich nicht zu vernachlässigen. So ist nach meiner Information der Quattro Antrieb absolut wartungsfrei und verursacht keinerlei Kosten. Bei BMW aber auch beim 4motion System von VW fallen nicht unerhebliche Wartungskosten an, die ich bei meinem Audi Q5 nicht habe. Daher bin ich mit meinem Quattro, nicht nur was den Antrieb angeht, absolut zufrieden.

[juliusb]

Hallo asdfg22,

bin ganz Deiner Meinung, dass Allrad vorteilhaft ist. Vor allem im "echten Leben". Nebenbei: wenns um Rundenzeiten am Ring geht, haben meistens die Heck- oder Fronttriebler die Nase vorne, ausser bei Offroad-Veranstaltungen.

Wo ich nicht Deiner Meinung bin: es gibt keine wartungsfreie Technik. Das ist Wunschdenken bzw. evtl. sogar ein reiner "Marketing-Claim", hat aber mit der Realität wenig zu tun. Wo mehr Technik vorhanden ist, gibt es auch mehr Risiko für Defekte und Reparaturen, und selbstverständlich muss auch ein Quattro System serviciert werden, wenn man mit dem Wagen z.B. standesgemäße 2-300.000km abspulen will. Wer jedoch nur eine geringe Laufleistung mit seinem Wagen fährt (Leasing), und ihn vorzeitig abstößt, wird vielleicht keine expliziten Arbeiten am Allrad zahlen müssen. Wo jedoch solche starken dynamischen Kräfte walten wie im Antriebssystem, kann es prinzipiell nicht ohne Verschleiss und Wartung ablaufen. Natürlich haben verschiedene Hersteller und Systeme eine unterschiedliche Neigung zur Defektanfälligkeit und zum Wartungsaufwand. Aber wartungsfrei ist nicht.

Dem Vergnügen, bei schlechten Straßenverhältnissen seinen Allrad zu genießen, soll das nicht im Wege stehen, ich wollte nur eine unerfüllbare Erwartungshaltung (=Wartungsfreiheit) kommentieren.

Allzeit gute Fahrt wünscht

Julius

[JürgenS60D5]

Zitat:

@gamilon schrieb am 19. August 2014 um 07:50:17 Uhr:

Die Frage war ursprünglich wie BMW es schafft ohne Mitteldifferential eine variable Kraftverteilung einzustellen? Weil würde die XdriveKupplung mit vollem Druck schliessen würde sich eine 50:50 Verteilung einstellen. Das heisst will ich weniger z.B 40:60 oder 10:90 muss die XdriveKupplung weniger stark andrücken.

Haldex kann dies nicht sie kann nur über kurze Zeit aktiviert werden und nicht dauernd. Einige haben es versucht und sie verschliessen.

Hast du eine quelle dafür? Davon habe ich noch nie gehört.

Liegt beim BMW die Kupplung zwischen den beiden Achsen (steuert also quasi die Kraftverteilung Vorder- zur Hinterachse) oder, ist es eher wie bei der Haldex, bei der die Kraft durch ein Verteilergetriebe aufgeteilt wird und die Haldex quasi regelt, inwieweit die Hinterachse dazu genommen wird?

[Primotenente]

Zitat:

@juliusb schrieb am 14. Oktober 2015 um 06:36:39 Uhr:

(...) Natürlich haben verschiedene Hersteller und Systeme eine unterschiedliche Neigung zur Defektanfälligkeit und zum Wartungsaufwand. Aber wartungsfrei ist nicht. (...)

Das Torsen-Diff braucht mW. nur Ölwechsel. Kaputt gehen die eigentlich so gut wie nie. Das zusätzliche Hinterachsdifferential ist auch kein Thema und Antriebswellen halten auch ziemlich lange. Mehrkosten ja, aber mMn. überschaubar.

[Primotenente]

Zitat:

@JürgenS60D5 schrieb am 14. Oktober 2015 um 16:25:27 Uhr:

Liegt beim BMW die Kupplung zwischen den beiden Achsen (steuert also quasi die Kraftverteilung Vorder- zur Hinterachse) oder, ist es eher wie bei der Haldex, bei der die Kraft durch ein Verteilergetriebe aufgeteilt wird und die Haldex quasi regelt, inwieweit die Hinterachse dazu genommen wird?

Ja, xDrive regelt die Kraftverteilung, indem sie mehr oder weniger Kraft an die Vorderachse leitet.

Ist bei Haldex im Prinzip auch so. Haldex hat kein Verteilergetriebe, sondern am Vorderachsdifferential die Abnahme, dann die Antriebswelle nach hinten und dann die Haldexkupplung.

[Multimeter93]

Zitat:

@Primotenente schrieb am 18. Juni 2011 um 23:50:07 Uhr:

3.) Subaru

Entscheidend für die Wahl des Allradsystems ist bei Subaru das Getriebe, denn Teile des Allradantriebs sind direkt ins Getriebe integriert.

Systeme (mit Ausnahme Subaru Justy):

3.1)

- Handschalter: Offenes Zentraldifferenzial mit Viscobremse. Je nach Variante (WRX und Turbomodelle) LSD an der Hinterachse. Drehzahlfühlendes System, d. h. im Gegensatz z. B. zum Audi Quattro mit Torsen-Differenzial wo die Kraftverteilung variiert, wird beim Subaru bei Schlupf der Drehzahlausgleich des Zentraldifferenzials durch die Viscobremse gehemmt. Der Sperrgrad ist relativ gering. Steht eine Achse komplett auf Eis und die andere auf Asphalt, kann die Sperrwirkung der Lamellenbremse u. U. zu gering sein um genügend Drehmoment auf die Achse mit hohem Reibwert zu übertragen. Seit etwa 2009 mit VDC (ESP) erhältlich.

3.1.1)

Exkurs Unterschied zwischen Viscokupplung und Viscobremse

A.) Viscokupplung

Wie ich den techn. Beschrieben von Subaru entnehme, nennt Subaru das bei den Handschaltern verbaute System teilweise "Viscokupplung". Meines Wissen ist diese Beschreibung nicht ganz korrekt. Viscokupplung würde ja bedeuten, dass nur eine Achse angetrieben ist und sobald Schlupf auftritt, die andere Achse via Viscokupplung - daher der Name Kupplung - angekuppelt wird. Ein solcher (nach heutiger Sichtweise) Primitivallrad kam z. B. beim VW Passat Synchro von 1980 bis 1985 zum Einsatz.

B.) Viscobremse

Meines Wissens, verwendet Subaru ein Zentraldifferenzial mit Viscobremse. Der Unterschied zur Viscokupplung liegt daran, dass die Viscobremse parallel zum Zentraldifferenzial verbaut wird, welche permanent Kraft an Vorder- als auch Hinterachse leitet, also nicht erst bei Schlupf die zweite Achse zuschaltet. Dieses Zentraldifferenzial leitet bei den handgeschalteten Subarus i.d.R. (Spec. B evtl. andere Kraftverteilung?) die Antriebskraft zu 50:50 an die beiden Achsen. Dreht nun z.B. vorne links das Rad durch, weil es auf Eis steht, entsteht Schlupf und ohne Viscobremse würde nun (fast) alle Kraft auf das linke Vorderrad gehen, da das Zentraldifferenzial - wie es der Name sagt - Drehzahlunterschiede (Differenzen) zulässt und die Kraft dorthin leitet, wo sie am wenigsten Widerstand hat. Das ist die Aufgabe eines Differenzials. Das ist gewollt und gut, nur eben bei Schnee, Eis oder im Gelände eben gerade nicht erwünscht. Die Viscobremse - daher der Name Bremse - bremst nun diesen Drehzahlunterschied zwischen den Achsen, indem die im Öl laufenden Metallscheiben dieses Öl durch die Erhitzung (die Erhitzung entsteht dadurch, dass die Vorderachse mit dem linken Rad auf Eis Achse schneller dreht) was dazu führt, dass sich das Öl ausdehnt und die Scheiben aneinander presst, was dazu führt, dass kein Drehzahlunterschied resp. nur noch ein kleiner Drehzahlunterschied möglich ist, da die Hinterachse ebenfalls angetrieben wird.

3.2)

- Active AWD 4(E)AT: Kupplungsbasierter Allradantrieb, Hinterachse wird ausser bei ABS-Eingriffen immer angetrieben. Moment an der Hinterachse abhängig von gewähltem Gang und Gaspedalstellung. Lenkwinkelsensor ab VDC. Nominalverteilung älterer Varianten anfangs 90:10, später 80:20 und 60:40. Beim Abbiegen und im Schubbetrieb wird die Kupplung weitgehend geöffnet, um Verspannen und Untersteuern zu vermeiden. Erkennt die Elektronik mehr als 20 % Schlupf an der Vorderachse, wird komplett gesperrt, was - vor allem bei den älteren Varianten - als "Ruck" empfunden wird. Das System ist intelligenter als die Viscobremse und reagiert schneller, da keine Zeit vergeht bis das Öl der Viscobremse aufgeheizt ist. Durch eine Modifikation mit einem Schalter und einem 17 Ohm-Widerstand lässt sich eine manuelle 100%-Sperre realisieren. (g**gle: 4eat-mod)

Wurde früher bei allen Automatikmodellen verbaut, seit 1999 VTD eingeführt wurde, nur noch bei den kleineren Motoren.

3.3)

- VTD 4EAT: VTD = Variable Torque Distribution. Vierstufen-Automat 2.5 l H4 und 3.0 l H6 in Legacy und Outback ab 1999 bis ca. 2005. Differenzialbasierter Allradantrieb. Zentraldifferenzial mit Planetenradgetriebe mit asymetrischer Kraftverteilung (36:64) und extern gesteuerter Lamellenbremse. Entspricht Aktive AWD erweitert um das Planetenrad-Differenzial. Aufwändiger Umbau von Active AWD auf VTD möglich. Bei vollständiger Sperrung durch die Lamellenbremse sind gemäss Subaru bis 60:40 möglich. (Kann ich mir nicht erklären). Verfügt über VDC (ESP bei)

Anm.: Dieses differentialbasierte VTD-System wurde eigentlich bereits 1991 mit dem SVX (nur gewisse Modelle) eingeführt, damals jedoch noch ohne VDC und µ-Estimator.

3.4)

- VTD 5EAT; Fünfstufen-Automat 3.0 l H6 ab Modelljahr 05, Weiterentwicklung von 3.3: Zentraldifferenzial mit asymetrischer Kraftverteilung. Die ersten zwei Modelljahre hatten anscheinend noch 36:64, später dann 45.7:54.3. Die Lamellenbremse wird nun zusätzlich im Gegensatz zum Vorgängersystem 3.3 dazu genutzt, Über- und Untersteuern zu reduzieren. Bei Übersteuern wird der Sperrgrad erhöht, bei Untersteuern reduziert. Ein Bremseingriff findet wenn möglich erst statt, wenn die Möglichkeiten von Zentraldifferenzial und Lamellenbremse nicht ausreichen. Zusätzlich Mechanisches LSD mit relativ geringem Sperrwert an der Hinterachse. Traktionskontrolle wirkt auch an der Hinterachse.

3.5)

- DCCD (Driver controlled center differential) im Impreza STI WRX ab 2004: Aufwändigeres System als bei den anderen Handschaltern. Asymetrische Kraftverteilung, mit der Möglichkeit den Sperrgrad des Zentraldifferenzials manuell zu verändern. Grundverteilung 35/65, ab MY06 41/59. LSD an Vorder- und Hinterachse. Zentraldifferenzial wie bei 3.3 und 3.4. Bei 3.3 und 3.4 Steuerung Differenzial ausschliesslich automatisch, bei DCCD manuelle Eingriffe via DCCD-Schalter möglich. Mehrstufiges VDC.

3.6)

- Bezinmodelle mit CVT: Nachfolgemodell von 3.2. Nominalverteilung ebenfalls 60:40.

Ab etwa 2009 alle Modelle mit VDC. War bis dahin VDC den Modellen mit VTD vorbehalten, sodass anhand von VDC eruiert werden konnte, welches System verbaut war, ist das mit der grossflächigen Einführung von VDC hinfällig geworden. Der Spec. B 6-Gang-Handschalter (vom STI) hatte als erster Handschalter VDC. Teilweise ist von einer 50:50 Kraftverteilung die Rede.

Link zu den Subaru-Systemen: http://www.subaru-presse.de/allrad/Allrad.htm

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4.) MB/DC:

4.1) G-Modell:

Drei offene Differenziale, resp. 2-stufiges Verteilergetriebe als Zentraldifferenzial. Die Differenziale resp. das Verteilergetriebe (I=Verteilergetriebe, II=Hinterachsifferenzialsperre, III=Vorderachsdifferenzialsperre) lassen sich zu 100% sperren, sodass alle vier Räder gleich schnell drehen. Mit eingelegten Sperren nur fürs (schwere) Gelände geeignet, Verspannungen auf trockenem Untergrund, ABS wird ausgeschaltet, Lenkfähigkeit mit aktivierter Vorderachsdifferenzialsperre stark eingeschränkt. Ab Facelift im Jahr 2002 zusätzlich (solange keine der Achsen gesperrt ist) zusätzlich der aus M-, E-, C- und S-Klasse bekannten 4ETS-"Allradantrieb", welcher die drei Sperren über Bremseingriff simuliert. Siehe unten.

4.2) 1. Generation 4Matic in E-Klasse W124/S124:

http://de.wikipedia.org/wiki/4MATIC. Dieses System gilt als mechanisch anfällig, da sehr aufwändig. Mehrpeis gegenüber Heckvariante waren damals ca. 15000 DM! Das System wurde im Verlauf der Zeit etwas überarbeitet, sodass es verschiedene Generationen von Hardware gibt.

Das System ist eine Art "Zuschaltallrad mit Zentraldifferenzial" und damit eine Ausnahmeerscheinung. Es entspricht einer Art "automatischer Variante" der Technik im G-Modell, da es keiner Aktion des Fahrers bedarf. Auf eine Sperre der Vorderachse wurde verzichtet. Es verfügt über verschiedene Betriebsmodi welche über elektronisch gesteuerte Kupplungen realisiert wurden:

Hinterradantrieb

Allradantrieb mit Nominalverteilung von 33:67 via Planetengetriebe

Allradantrieb mit gesperrtem Zentraldifferenzial (50:50)

Allradantrieb mit gesperrtem Zentraldifferenzial (50:50) und Differenzialsperre an der Hinterachse

Noch keine Traktionskontrolle, dafür wurde das bei Modellen mit Hinterradantrieb optionale ASD (im Neuzustand ca. 35 % Sperrwert) an der Hinterachse verbaut. Beim Anfahren bleibt das System bis etwa 20 km/h wird teilgesperrt. Beim Einsatz der Bremse wird wieder auf Hinterradantrieb umgeschaltet und wenn das System geringen Reibwert erkennt, werden die Haltezeiten der jeweiligen Sperren verlängert. Entwickelt bei Magna Steyr, die Fahrzeuge wurden ebenfalls dort gebaut.

 

4.3) 2. Generation 4Matic ab 1997 in E-Klasse (W210), danach in M-Klasse (W163),

Drei offene Differenziale. Zentraldifferenzial in Form eines Planetenradgetriebes mit Nominalverteilung 35:65. Sperrwirkung wird alleine über Bremseingriff simuliert, genannt 4ETS, elektronisches Traktionssystem. Fürs Gelände nur bedingt geeignet, dazu ist die Sperrwirkung zu gering. Kritisiert wurde die Abstimmung des Bremseingriffs. Entwickelt von Magna Steyr. M-Klasse zusätzlich mit Reduktionsgetriebe. (Bei der zweiten Generation der M-Klasse (W164) optional das sog. Offroad-Paket mit Differezialsperren für Zentral- und Hinterachsdifferenzial erhältlich.) Lieferbar mit 5-Gang-Automatik und nur für 6- und 8-Zylinder Benziner.

4.4.) 3. Generation 4Matic in S-Klasse (W220) von 2002 - 2005, E-Klasse (W211) ab 2003, C-Klasse (W203) ab 2002 etc.

Weiterentwicklung von 4.3. Die Nominale Momentverteilung beträgt neu 40:60, das System um eine vorgespannte Lamellensperre mit 50 NM Grundsperrmoment ergänzt. (Bin mir nicht sicher, ob diese Lamellensperre von Anfang an dabei war oder erst im Zuge einer Modellpflege dazu kam). Dadurch wird die Zahl der Bremseingriffe reduziert. Die Elektronik soll deutlich schneller und weniger störend agieren als bei der Vorgängerversion der 2. Generation. Lieferbar mit 5-Gang-Automatik W5A300 und 6- und 8-Zylinder Benziner sowie 6-Zylinder Diesel. Wahrscheinlich Platzproblem bei grösseren Motoren. Zentraldifferenzial als Hang-On-Komponente am Getriebe. Ausschliesslich Linkslenker und Beeinträchtigung Beifahrer-Fussraum durch eine kleine "Beule" von ca. 80 mm. Anderes Fahrwerk als Modelle mit Hinterradantrieb, grössere Änderungen an der Karosse nötig. Zusatzgewicht gemäss Hersteller gegenüber diesen ca. 80 - 90 Kg und Mehrverbrauch ca. 0.6 - 0.8 Liter. C-Klasse mit 4Matic nicht mit Sportpaket lieferbar, E-Klasse etwa 10 mm höher gelegt.

4.5) 4. Generation 4 Matic seit 2006 in S-Klasse (S221), E-Klasse (W212), C-Klase (W204) ab 2007, GLK (X204) etc.

Im Gegensatz zu den Vorgänger-Versionen eine vollständige Eigenentwicklung. Lieferbar ausschliesslich mit der 7-Gang-Automatik 7Tronic, das Verteilergetriebe ist aus Platz- und Gewichtsgründen ins Gehäuse des Automatikgetriebes integriert. Momentverteilung neu 45:55, das Grundsperrmoment von 50 NM wurde beibehalten. Rohbau Karosse und Fahrwerk identisch Modelle mit Hinterradantrieb. Zusatzgewicht gemäss Hersteller gegenüber diesen ca. 50 - 70 Kg und Mehrverbrauch ca. 0.4 Liter. Bei C-Klasse nun auch 6-Zylinder Diesel lieferbar. Mehrgewichte C-Klasse: 3.5 l + 65 kg, 3.0 l + 70 kg, 3.0 l Diesel + 60 kg.

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5.) BMW:

Diese Systeme sind ebenfalls nur wenig bekannt. Hier lassen sich grob in die "alten Systeme" sowie die verschiedenen Varianten des modernen " x-Drive" einteilen

5.1) "Altes System": 3er BMW E30, 325ix

Viscosperre im Verteiler- als auch im Hinterachsgetriebe, Momentverteilung starr 36:64

5.2) "Altes System": 5er BMW E34

Aufwändiger, permanenter 4WD, Sperren in Verteiler- und Hinterachsgetriebe, Momentanverteilung variabel 36:64 bis 50:50, Basisverteilung 36:64. Genaues Funktionsprinzip ist mir nicht geläufig, wahrscheinlich ähnlich 1. Generation 4Matic 4.2)

5.3) "Altes System": 3er BMW E46

Offenes Zentraldifferenzial in Planetenbauweise mit Kraftverteilung 38:62. Keine mechanischen Sperren. Sperrwirkung wird ausschliesslich über Bremseingriff, gennant ADB-X realisiert. Gleiches System wie MB in 4.3 beschrieben, nur Kraftverteilung leicht hecklastiger ausgelegt. Entwickelt ebenfalls durch Magna Powertrain.

5.4) "Altes System": X5 erste Generation, E53

Gleiches System wie 5.3.

5.5) xDrive: X3, Facelift X5

Kupplungsbasierter Allradantrieb. Wird häufig mit dem Haldex-System verglichen, welchem es vom Prinzip ähnelt. Die primär angetriebene Hinterachse hat Vorteile bezüglich Fahrdynamik. Grundverteilung ist 40:60, es erfolgt nicht erst eine Zuschaltung bei auftretendem Schlupf. Das System fährt gesperrt an und regelt danach die Momentenverteilung permanent pro-aktiv anhand von Gierrate, Querbeschleunigung und Lenkwinkel. Die Regelung erfolgt stufenlos. Die nominelle Verteilung kann von 0:100 über 40:60 bis zu 50:50 gehen. Wenn der Reibwert an der Hinterachse gering ist, können mehr als 50 % des Momentes an der Vorderachse anliegen. Siehe auch 2.5. Das System wird dazu genutzt, durch die pro-aktive Momentenverteilung Unter- und Übersteuerneigung zu verhindern. Durch Bremseingriff am kurveninneren Hinterrad wird die Untersteuerneigung zusätzlich verringert. Die Schaltzeiten der Allradkupplung betragen zwischen 60 und 120 ms. XDrive ist vollständig in die DSC-Regelung integriert. Durch die im Vergleich zum Standardantrieb deutlich höhere Traktion und Spurführung, kann ein Einsatz dieser Assistenzsysteme später und auch weicher erfolgen. Alle xDrive-BMWs verfügen wie die Modelle mit Hinterradantrieb über DSC und DTC. Der DTC-Modus ist eine Unterfunktion des DSC, d. h. ein anderes Preset mit anderen Parametern. So werden höherer Schlupf und höhere Schwimmwinkel zugelassen, es finden keine Eingriffe ins Motorenmanagement statt. Wird DSC ganz ausgeschaltet, bleibt neben dem Allradantrieb und dem ABS die elektronische Differenzialsperre aktiv. Traktionskontrolle, Stabilitätskontrolle etc. werden ausgeschaltet. Entwickelt ebenfalls durch Magna Powertrain.

(Es wird kolportiert, dass sich das System bei über 180 km/h und beim rückwärtsfahren deaktiviert, ist aber wahrscheinlich nur Hörensagen von Falschinterpretationen von alten Systemen. beim Vorgängersystem mit offenen Differenzialen konnte der Antrieb zur Vorderachse nicht abgeschaltet werden).

5.6) 3er E9X, 5er E6X ab 2005

Damit xDrive ins bestehende PKW-Package dieser Fahrzeuge integriert werden konnte, musste das Verteilergetriebe überarbeitet und in der Grösse reduziert werden. Es kommt deswegen ein kompakteres Stirnradgetriebe mit Schrägverzahnung (ATC300) anstelle des Kettentriebs (ATC400 im X3) resp. (ATC700 in X5 und X6) zum Einsatz. Das Gewicht des Verteilergetriebes und der Antriebswellen konnte ebenfalls etwas reduziert werden. XDrive in E9X und E6X sollen angeblich weniger fronstlastiger abgestimmt sein als in den SUVs/SAV. XDrive ist in diesen PKW-Baureihen ausschliesslich mit 6-Zylindermotoren lieferbar, mit Automatikgetriebe als auch mit Handschaltgetriebe. Ein weiterer Unterschied zum System der X-Modelle besteht darin, dass die drei Regelkreise Motormanagent, Bremsenmanagement und Längsmomentenmanagement nun parallel arbeiten, zuvor unabhängig voneinander. So kann beispielsweise die Allradkupplung geschlossen werden und gleichzeitig die elektronische Differenzialsperre eine Differenzialsperre simulieren.

5.7) XDrive der zweiten Generation ab 7er, F01

Bei dieser Weiterentwicklung wurde der Fokus auf Verbrauchsminimierung gelegt. Neu kommt das Stirnradgetriebe ATC350 (7er, X1 seit 09/2009) und das Kettengetriebe ATC450 (X5, X6 seit 04/2010) zum Einsatz. Diese Verteilergetriebe sind ca. 30 % effizienter, was zu einer Kraftstoffeinsparung ca. 0.5 % nach NEFZ führt. Die Gewichtseinsparung liegt bei ca. 2 kg. Berichten zufolge soll die Regelung der Antriebsmomente feiner erfolgen und das System in Kurven die Kupplung stärker lösen um ein Soll-Moment von 20:80 anstelle von 40:60 der älteren Versionen einzustellen. Dadurch soll die Untersteuerneigung reduziert worden sein.

Ab 2008 für den X6 in Serie und beim X5M als Option das Torque-Vectoring Hinterachsdifferenzial "Dynamic Performance control" DPC.

Entwickelt wurde es in Zusammenarbeit mit ZF. Es ist ein Hinterachsdifferential mit aktiver Momentverteilung, vergleichbar dem Sportdifferenzial bei Audi. Es dämpft ebenfalls Lastwechselreaktionen, reduziert die nötigen Lenkbewegungen und führt zu einem neutralen Fahrverhalten bis in den Grenzbereich. Die DPC ist unter Last, im Schubbetrieb und auch bei getretener Kupplung aktiv. Es verfügt über die Funktion "Sperrdifferenzial". Für PKWs bislang nicht verfügbar, wahrscheinlich aus Platzgründen.

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6.) Weitere Hersteller

6.1 Volvo

6.1.1)

Ältere Modelle verwendeten eine Viscokupplung, neuere die Haldex-Kupplung. Die Aussagen, wann umgestellt wurde, sind etwas unklar. Der S60 soll von Anfang an mit Haldex-Kupplung gebaut worden sein. Der V70 XC soll zuerst mit Viscokupplung gebaut und dann im letzten Modelljahr umgestellt worden sein, da die Viscokupplung nicht DSTC harmoniert.

6.2 Porsche - zu ergänzen

6.3 Range Rover - zu ergänzen

6.4 Land Rove - zu ergänzenr

6.5 Cherokee - zu ergänzen

6.6 Opel 4x4 - Haldexkupplung, siehe 2.5

6.7 Saab XWD - Haldexkupplung, siehe 2.5

6.8 Ford - Haldexkupplung, siehe 2.5

6.9 Alfa Romeo Sportwagen Q4 - Torsen-C mit Nominalverteilung 42:58, siehe 2.3

 

P.S: Bin für Verbesserungsvorschläge, Präzisierungen, Anmerkungen und Kritik offen. Wenn sich jemand berufen fühlt, über weitere Systeme/Hersteller zu schreiben, nur zu!

PP.S: Dies ist eine aktualisierte Version und neuer als die folgenden Postings. Diese können Kritik, Anmerkungen und Vorschläge enthalten, die in der aktuellen Version bereits umgesetzt sind. Trotzdem empfehle ich die Lektüre des ganzen Threads, der sehr lesenswerte Beiträge, Anregungen und Tips enthält.