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.

[Multimeter93]

Kleine Ergänzung zu zwei Allradsystemen - nur der Vollständigkeit halber:

Bei dem Mercedes Benz 4 Matic Antrieben der ersten Generation war die Schaltung wie folgt:

Beim Anfahren wurde die Vorderachse hydraulisch voll zugeschaltet, und zwar Unabhängig vom Schlupf. Ab etwa 30km/h wurde der Antrieb nach vorne wieder gelöst und blieb auch gelöst, sofern kein Schlupf auftrat. Erst kurz vor Stillstand wurde die Verbindung wieder geschlossen.

Im Falle von Schlupf zwischen Vorder und Hinterachse wurde zusätzlich das Zentraldiffernzial gesperrt - auch hydraulisch. Wenn das nicht reichte wurde noch zusätzlich das Hinterachsdiffernzial gesperrt. Letzteres gab es für jedes Fahrzeug auch einzeln über den Sonderausstattungscode 211 zu erwerben.

Das Besondere hierbei war: Bei Betätigung des Bremspedals wurde sowohl Allrad als auch Sperren in einem Bruchteil einer Sekunde getrennt, damit das ABS voll zur Verfügung stand. Das Fahrzeug wurde mit dem G in Österreich gebaut.

Das gleiche Prinzip wird heute mit dem Hang-on Allrad beispielsweise von Subaru, Mazda, Volvo usw verwendet. Der Antrieb zur Hinterachse wird über eine Kupplung erzeugt, auch ohne Schlupf. Sobald das Gaspedal niedergedrückt wird, baut sich an der Kupplung nach hinten Druck auf. Da ein Differential fehlt, wird diese Kupplung bei Kurvenfahrt etwas gelöst. Ansonsten wird je nach Fahrzustand komplett geschlossen (also wie mit gesperrtem Zentraldiff) und beim Bremsen komplett geöffnet, um das ABS frei regeln zu lassen.

Durch einen Schalter im Innenraum kann man die "Sperre" (den vollen Druck zur zweiten Achse) erzwingen. Bei Subaru heißt er X-Mode, bei anderen heisst er anders. Aus Sicherheitsgründen ist diese Funktion auch nur bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit und Fahrstufe aktiv.

Mein Fazit: Sofern die Kupplung von der technischen Auslegung so dimensioniert ist, dass sie das Antriebsmoment auch übertragen kann ohne Schaden zu nehmen, sind diese Lösungen die Besten. Sie ermöglichen es nämlich, dass sich die Fahrzeuge so anfühlen und so berechenbar sind, wie ihre 1-achs getriebenen Pendants. Und nur so ist Allrad -damals wie heute- für alle, die nicht Walter Rörl heißen, eine Unterstützung.

[matt1982]

Ganz zustimmen kann ich dir da nicht. Bei Subaru gibt es keinen Hang on Allrad wie die Anderen von dir genannten. Subaru Allrad ist ein permanentes System...

 

Ansonsten kann ich dir nur zustimmen. Heutzutage braucht der Normalo kaum mehr...

[Primotenente]

Zitat:

@4fuesse schrieb am 27. Juni 2016 um 20:42:38 Uhr:

Kleine Ergänzung zu zwei Allradsystemen - nur der Vollständigkeit halber:

Bei dem Mercedes Benz 4 Matic Antrieben der ersten Generation war die Schaltung wie folgt:

Beim Anfahren wurde die Vorderachse hydraulisch voll zugeschaltet, und zwar Unabhängig vom Schlupf. Ab etwa 30km/h wurde der Antrieb nach vorne wieder gelöst und blieb auch gelöst, sofern kein Schlupf auftrat. Erst kurz vor Stillstand wurde die Verbindung wieder geschlossen.

Im Falle von Schlupf zwischen Vorder und Hinterachse wurde zusätzlich das Zentraldiffernzial gesperrt - auch hydraulisch. Wenn das nicht reichte wurde noch zusätzlich das Hinterachsdiffernzial gesperrt. Letzteres gab es für jedes Fahrzeug auch einzeln über den Sonderausstattungscode 211 zu erwerben.

Das Besondere hierbei war: Bei Betätigung des Bremspedals wurde sowohl Allrad als auch Sperren in einem Bruchteil einer Sekunde getrennt, damit das ABS voll zur Verfügung stand. Das Fahrzeug wurde mit dem G in Österreich gebaut.

Das sollte eigentlich auch so in der Übersicht drin stehen, das entspricht auch meinem Kenntnisstand, wobei mW. bei >20 km/h beim Anfahren ohne Schlupf der Vorderradantrieb wieder gelöst wird.

Zitat:

@4fuesse schrieb am 27. Juni 2016 um 20:42:38 Uhr:

Das gleiche Prinzip wird heute mit dem Hang-on Allrad beispielsweise von Subaru, Mazda, Volvo usw verwendet. Der Antrieb zur Hinterachse wird über eine Kupplung erzeugt, auch ohne Schlupf. Sobald das Gaspedal niedergedrückt wird, baut sich an der Kupplung nach hinten Druck auf. Da ein Differential fehlt, wird diese Kupplung bei Kurvenfahrt etwas gelöst. Ansonsten wird je nach Fahrzustand komplett geschlossen (also wie mit gesperrtem Zentraldiff) und beim Bremsen komplett geöffnet, um das ABS frei regeln zu lassen.

Wobei das nicht gleich ist wie bei der 4Matic beim W124. Dort gibt es ein Zentraldifferential und die Kupplungen sind nur dazu da, die verschiedenen Zustände 0 (=nur Hinterradantrieb durch Abkupplung der Vorderachse bei gleichzeitigem Sperren des Zentraldifferentials), 1 (= Allrad ohne Sperre durch Öffnen aller Kupplungen), 2 (= Allrad mit Sperre durch Kupplung um das Zentralidifferential zu sperren) etc. dar zu stellen.

@4fuesse schrieb am 27. Juni 2016 um 20:42:38 Uhr:

Durch einen Schalter im Innenraum kann man die "Sperre" (den vollen Druck zur zweiten Achse) erzwingen. Bei Subaru heißt er X-Mode, bei anderen heisst er anders.

X-Mode ist nur eine andere Softwareabstimmung. Mehr Schlupf, mehr Schwimmwinkel etc. Der Sperrgrad der Kupplung wird etwas erhöht, nicht jedoch permanent gesperrt.

[checkyChan]

Zitat:

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.

Entscheidend IST ob dauerhaft die beiden Achsen angetrieben werden, alles Andere ist ein zuschaltbarer Allradantrieb.

[FrankmitBoxer]

Entscheidend ist, ob der Allrad die Bedürfnisse erfüllt.

Der Subaru-Kupplungs-AWD war in meinem 2.0 Forester AT von 2003.

Im Gelände ist der Spitze. Er Sperrt bei Bedarf, und kann, wie beschrieben, 100% der Kraft an die Hinterachse bringen, ohne dass die Vorderachse massiv Durchdreht. Fährt dann wie ein Gelände-Allrad mit Längssperre.

Gibt man in Kurven bei wenig Gripp vollgas, baut das kurveninnere Vorderrad Schlupf auf. Dieses Rad begrenzt damit sie Traktion der Vorderachse. Die Längskupplung wird, wegen Vollgas, stärker geschlossen. Damit bekommt die Hinterachse fast das gesamte Antriebsmoment, durch das teilgesperrte Diff hat die Hinterachse nämlich kein Traktionsproblem. Das Auto fühlt sich dann etwa an, wie ein Hecktriebler, die Hinterachse kommt etwas raus. Sie kann aber nicht ausbrechen, weil sie dann einen Größeren Weg hätte als die Vorderachse. Durch die Kupplung wir die Kraft nach hinten aber Null, wenn die Hinterachse zu weit raus kommt.

Kurz Fassung: der Billig-AWD von Subaru hat seine Daseinsberechtigung und macht ESP weitgehend Überflüssig. Im Gelände auch Super.

 

Jetzt habe ich einen Legacy mit AT und VDC. Also Längsdifferential.

 

Der biegt, vor allem wenn man dabei spontan Gas gibt, noch harmonischer ab.

(Der Alte war schon besser als jeder 2x4)

 

Ich habe aber schon 1x die Hintere Sperre zu nd/Oder die Federwege des Forester vermisst. Da wäre ich aus einer Diagonalverschränkung fast nicht heraus gekommen. (Aber wer fährt schon einen PKW schräg durch ein trockenes Bachbett... Außer der Weg ist halt so.... Fahren halt Andere mit dem Traktor.

 

Ein rein auf Diferentialen basierender Allrad erzeugt beim Fahren keine störenden Kräfte auf die Lenkung. Er lässt außerdem alle Drifts zu, weil alle Räder beliebige Drehzahlen haben können.

Entgegen dem Kupplung-Allrae also weniger Idiotensicher und benötigt ESP (VDC)

 

Die Längssperre kann wieder über eine Elektronisch gesteuerte Kupplung ergänzt werden (beim AT) oder über eine Viskobremse (Handschalter)

[FrankmitBoxer]

Wichtig ist noch: hat man einen Quer eingebauten Motor, muss man die Kraft zur Vorderachse nicht im Winkel ändern. (Guter Wirkungsgrad) Kraft zur Hinterachse muss aber 2x um 90Grad verschwenkt werden. Kegelräder haben aber einen schlechteren Wirkungsgrad.

Schon deshalb fahren die "Quer Eingebauten" primär Frontantrieb und holen die Hinterachse nur im Notfall dazu.

Subaru Boxer sind aber längs eingebaut. Die Kraft zur Vorderachse benötigt ein Kegelrad, und die Hinterachse auch.

Vom Wirkungsgrad optimal wäre, beide Achsen gleichmäßig nzu belasten.

Genau das macht der 'hangOn' von Subaru, er fährt immer mit Kraft an beiden Achsen an.

Wenn es Fahrdynamisch besser ist, wird die Hinterachse ganz oder teilweise abgekuppelt, um das Fahrzeug lenkbarer zu machen.

Der Subaru 'hang on' ist also ehr ein 'hang Off, on demand'

Das ist ein riesen Unterschied. Der Kupplungs AWD ist IMHO mit dem Poppmeter kaum vom Diff-Basierten AWD zu unterscheiden.

Im Gelände ist die Kupplung nach meiner bisherigen Erfahrung etwas besser.

Auf der Straße ist der Diff-Basierte noch etwas weicher und geschliffener.

Es liegen aber auch 1 Fz Generation und 40 PS zwischen meinen Erfahrungen. Aussedem vergleiche ich den ehr ruppigen Forester SG mit dem ehr Komfort-orientierten Legacy BP mit ganz anderen Reifen.

Nur wenn ich immer lese: der Hang on... Nein dann halt lieber doch den Handschalter...oder gleich einen VW....

Fahrt den Kupplungs-Allrad erstmal. Ich vermute die Meisten schwören nachher Stein und Bein, das wäre ein Differential gewesen.

Ich habe übrigens nach 265.000 stressfreien Kilometern, auch mit Wohnwagen und Gelände, den Wagen ohne Mängel weiterverkauft. Außer Ölwechsel, nie was am Antrieb gewesen.

[Primotenente]

Zitat:

@FrankmitBoxer schrieb am 22. Juni 2021 um 01:28:42 Uhr:

(...)

Ein rein auf Diferentialen basierender Allrad erzeugt beim Fahren keine störenden Kräfte auf die Lenkung. Er lässt außerdem alle Drifts zu, weil alle Räder beliebige Drehzahlen haben können.

Entgegen dem Kupplung-Allrae also weniger Idiotensicher und benötigt ESP (VDC) (...)

Ich bin grundsätzlich der Meinung, dass jeder PKW von ESP profitiert und es haben sollte. Idealerweise zumindest teilweise abschaltbar und ohne dass es nervt.

Dass VTD ESP/VDC benötigt, würde ich nicht unterschreiben wollen. Die erste Generation VTD hatte kein VDC. Und andersrum haben heute die Handschalter als auch der ACT VDC. VDC wurde meiner Meinung nach zuerst beim VTD verbaut, weil es das Premiumprodukt war, die Sensoren bereits vorhanden waren und vor allem die Mitbewerber es schon hatten und nicht, weil das System es von sich aus bräuchte. Beim VTD und beim Handschalter wird/wurde immer betont, dass sie sich neutraler fahren lassen.