Allradantrieb erklärt: Geschichte, Technologie und wie AWD-Systeme funktionieren

Dieser Artikel begann als unkomplizierter technischer Leitfaden – so etwas wie „Alles, was Sie schon immer über Allradantrieb wissen wollten, aber nicht wussten, wen Sie fragen sollten.” Wir planten zu erläutern, wie sich offene Differentiale von Viskokupplungs- oder Haldex-Einheiten unterscheiden, was selbstsperrende Differentiale eigentlich leisten und warum das überhaupt von Bedeutung ist. Doch je tiefer wir in die Geschichte eintauchten, desto mehr überraschte uns das Ergebnis. Es stellte sich heraus, dass das erste Personenfahrzeug mit permanentem Allradantrieb vor über hundert Jahren in den Niederlanden gebaut wurde. Und 1935 kam ein amerikanischer Vierradantriebs-Rennwagen erschreckend nah daran, den Lauf der Weltgeschichte zu verändern.

Warum braucht ein Personenwagen Allradantrieb? Im 21. Jahrhundert scheint die Antwort offensichtlich: bessere Traktion, weniger Durchdrehen auf glatten Oberflächen und verbessertes Handling unter Last. Vier angetriebene Räder sind schlicht besser als zwei. Doch die Menschheit brauchte überraschend lange, um diese grundlegende Wahrheit umzusetzen. Jeder Automobilhistoriker wird Ihnen sagen, dass die Allradantriebsära für Serienfahrzeuge 1980 mit dem Audi Quattro begann. Möglicherweise werden auch seltene Vorläufer erwähnt – der britische Supersportwagen Jensen FF von 1966 und der Subaru Leone 4WD von 1972. Ein echter Experte wird jedoch schnell anmerken, dass frühe Vierradantriebs-Subarus gar keine permanenten AWD-Systeme waren – sie verfügten über zuschaltbaren Allradantrieb. Und wie wir erläutern werden, ist das ein entscheidender Unterschied.

Zuschaltbarer Vierradantrieb: Eine Übergangslösung

Zuschaltbarer Antrieb an einer Achse ist eine Kompromisslösung – und für Straßenfahrzeuge keine besonders elegante. Der Begriff „Part-Time 4WD” entstammt der Welt der SUVs und Geländefahrzeuge. Bei dieser Konfiguration treibt eine Achse permanent an, während die andere auf Anforderung starr verbunden wird – doch diese starre Verbindung darf nur im Gelände genutzt werden. Auf befestigten Straßen muss das Teilzeit-System vollständig deaktiviert werden. Der Grund dafür:

• Wenn ein Fahrzeug eine Kurve nimmt, beschreiben die Vorderräder einen längeren Bogen als die Hinterräder und müssen sich daher schneller drehen.
• Bei einem starr verbundenen Allradsystem wird die Traktion an den Vorderrädern verringert, während das Drehmoment an den Hinterrädern zunimmt.
• In manchen Fällen können die Vorderräder sogar eine Bremskraft anstelle einer Antriebskraft erzeugen – was den Widerstand erhöht und die Lenkung erschwert.
• Auf losem Untergrund wie Schlamm oder Schnee ist dieser Effekt beherrschbar, auf Asphalt verursacht er jedoch starke Antriebsstrangverspannungen und Handlingprobleme.

Wenn ein Fahrzeug eine Kurve durchfährt, folgt jedes Rad seinem eigenen Bogen und muss sich mit einer anderen Geschwindigkeit drehen. Deshalb benötigt ein permanentes Allradsystem drei Differentiale: zwei Achsdifferentiale (eines pro Achse) und ein Mittendifferential, damit beide angetriebenen Achsen unabhängig voneinander rotieren können.

Trotz dieser Nachteile wurde starr verbundener Allradantrieb bei einigen Straßenfahrzeugen eingesetzt – wenngleich diese eher Geländefahrzeugen glichen. In der UdSSR zum Beispiel ging der GAZ-61 „Emka” – eine Limousine mit Allradantrieb, Sechszylindermotor und zuschaltbarer Vorderachse – bereits 1938 in Kleinserie. Nach dem Krieg erschienen ähnliche Antriebskonzepte im GAZ-M72 „Pobeda”-Geländevariant und im Moskvitch-410. Der Subaru Leone 4WD von 1972 folgte derselben Logik: Er war für den Geländeeinsatz konzipiert, mit einer höheren Bodenfreiheit als die frontgetriebenen Standard-Subarus, und hatte eine manuell zuschaltbare Hinterachse.

Der Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972–1979) war eine Vierradantriebs-Adaption einer Frontantriebs-Plattform mit manuell zuschaltbarer Hinterachse. Die wichtigsten technischen Daten:

• Motoroptionen: 1,4-Liter (72 PS) oder 1,6-Liter (80 PS)
• Karosserievarianten: Kombi, Limousine und Pickup
• Zuschaltung der Hinterachse: manuell bei Schaltgetriebe-Fahrzeugen; automatisch über eine Mehrscheiben-Reibungskupplung bei Automatikgetriebe
• Diese Teilzeit-Lösung blieb bei allen Vierradantriebs-Subarus bis 1989 erhalten

Das grundlegende Problem mit zuschaltbarem Allradantrieb ist, dass er auf befestigten Straßen nutzlos ist – also genau dort, wo Autos die meiste Zeit verbringen – und das Fahrzeug dennoch immer das Zusatzgewicht eines Verteilergetriebes, einer zweiten Kardanwelle und einer Sekundärachsenbaugruppe mitschleppen muss. Die Umrüstung eines Teilzeit-Systems auf Vollzeit erfordert jedoch nur eine einzige zusätzliche Komponente: ein Mittendifferential im Verteilergetriebe.

Permanenter Allradantrieb: Funktionsweise und Bedeutung

Das Mittendifferential ist der Schlüssel zum permanenten Allradantrieb. Zwei Achsdifferentiale – eines an jeder Achse – ermöglichen es den linken und rechten Rädern jeder Achse, in Kurven mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu drehen. Das Mittendifferential erfüllt dieselbe Funktion zwischen Vorder- und Hinterachse. Ein Fahrzeug, das mit allen drei Differentialen ausgestattet ist, kann auf jedem Straßenbelag permanent mit Allradantrieb fahren – ohne Antriebsstrangverspannungen oder Handlingnachteile.

In der Theorie einfach – doch bis in die frühen 1980er Jahre hielt der automobile Mainstream permanenten Allradantrieb für Straßenfahrzeuge für überflüssig. Die gängige Meinung war, dass das ständige Mitdrehen eines zweiten Radpaares und aller zugehörigen Antriebsstrangkomponenten auf trockenem Asphalt Lärm erzeugt und Kraftstoff verschwendet. Der Audi Quattro änderte dieses Denken dauerhaft. Indem ein Vollzeit-AWD-System das Motordrehmoment jederzeit auf alle vier Räder verteilt:

• bleibt eine größere Kraftschlussreserve für die Aufnahme von Querkräften in Kurven verfügbar
• verbessert sich die Fahrstabilität beim Beschleunigen oder Bremsen in der Kurve erheblich
• wird das Risiko plötzlichen Über- oder Untersteuerns durch Gaseingaben verringert

Der Audi 80 Quattro der späten 1980er Jahre veranschaulicht, wie ausgereift dieses Konzept wurde. Die Quattro-Architektur ist kompakter als das konkurrierende Ferguson-Formula-Getriebe. Ab 1984 übernahm Audi das selbstsperrende Torsen-Differential – eine rein mechanische Einheit, die auf Drehmomentunterschiede an den Abtriebswellen reagiert, nicht auf Drehzahlunterschiede. Im Gegensatz zu einem viskokupplungsbasierten Differentialsperrsystem sperrt der Torsen nur unter Zugkraft, nicht beim Bremsen, was ihn vollständig ABS-kompatibel macht und die Fahrstabilität beim Verzögern verbessert.

Erwähnenswert ist, dass der Range Rover (1970) und der russische Lada Niva (1976) allgemein als die ersten Serienfahrzeuge mit Mittendifferential gelten – beide gehören jedoch eindeutig zur Geländefahrzeug-Kategorie. Der Audi Quattro beansprucht den Pioniertitel speziell unter den Personenwagen.

Frühe Vierradantriebs-Rennwagen: Von Spyker bis Bugatti

Haben Rennwagenkonstrukteure permanenten Allradantrieb schon vor der Quattro-Ära erkundet? Die Antwort lautet eindeutig ja – und die Geschichte reicht viel weiter zurück, als die meisten Menschen erwarten würden.

Ferdinand Porsches erstes Projekt nach dem Krieg war ein Vierradantriebs-Rennwagen: der Cisitalia 360, mit Mittelmotor und einem 1,5-Liter-Zwölfzylindermotor. Dessen Vorderradantrieb war jedoch zuschaltbar – der Fahrer aktivierte ihn nur auf geraden Streckenabschnitten und wechselte vor Kurven wieder auf Hinterradantrieb.

Porsche hatte jedoch bereits viel früher ein Vierradfahrzeug gebaut: ein Elektroauto mit vier einzelnen Radnabenmotoren aus dem Jahr 1900. Die eigentliche Überraschung für Automobilhistoriker ist jedoch der 1902 vom niederländischen Hersteller Spyker gebaute Rennwagen. Zu einer Zeit, als sogar Bremsen nur an den Hinterrädern montiert wurden, verfügte dieses Fahrzeug über echten permanenten Allradantrieb – einschließlich eines Mittendifferentials.

Das Unternehmen Spyker war 1880 von den Brüdern Spijker als Hersteller von Pferdekutschen gegründet worden. Ihr erstes Auto erschien 1900, und zwei Jahre später produzierten sie, zusammen mit dem belgischen Konstrukteur Joseph Valentin Laviolette, den Vierradantriebs-Rennwagen Spyker 60 HP (1902–1907). Dessen technische Spezifikation war für die damalige Zeit außergewöhnlich fortschrittlich:

• Drei Differentiale – Mittendifferential und beide Achsdifferentiale
• Drei separate Bremsmechanismen – zwei an den Hinterrädern, einer an der vorderen Antriebswelle
• Ein Allradsystem, das konzeptionell für Jahrzehnte unerreicht blieb

Das Konzept des permanenten Vierradantriebs ist damit weit über hundert Jahre alt. Nicht viele Vierradantriebs-Spykers wurden gebaut – sie waren enorm teuer und erzielten nie nennenswerte Rennerfolge. Zwei weitere ambitionierte AWD-Rennsportprojekte folgten in den frühen 1930er Jahren: der Bugatti Tipo 53 und der Miller FWD.

Das Bugatti-Tipo-53-Projekt geht auf den Fiat-Ingenieur Antonio Pichetto zurück, der die Idee 1930 Ettore Bugatti vorschlug. Drei Fahrzeuge wurden 1932 fertiggestellt, jedes mit folgender Ausstattung:

• Ein aufgeladener Reihenachtzylindermotor mit 300 PS
• Permanenter Allradantrieb mit drei Differentialen
• Verteilergetriebe und Mittendifferential, integriert in das separat angeordnete Schaltgetriebe
• Antriebswellen beider Achsen auf der linken Fahrzeugseite angeordnet
• Unabhängige Vorderradaufhängung an einer Querblattfeder – für Bugatti ungewöhnlich

Obwohl der Tipo 53 zeitgenössische Hinterradantriebsfahrzeuge durch Schotterkurven überholte, litt er unter übermäßigem Lenkaufwand, da in den Vorderantriebswellen Standard-Kardangelenke statt Gleichlaufgelenke verwendet wurden. Die drei Fahrzeuge nahmen bis 1935 an Rennen teil.

Der Miller FWD entstand teilweise, weil der amerikanische Konstrukteur Harry Miller einen eigens zum Zerlegen erworbenen frontgetriebenen Bugatti studiert hatte. Inspiriert von Bugattis Ansatz entwickelte Miller sein eigenes Vierradantriebs-Chassis mit Unterstützung des Lkw-Herstellers FWD. Einer der Vierradantriebs-Miller führte die Indianapolis 500 von 1934 an, bevor er mit mechanischen Problemen auf dem neunten Platz ausschied.

Diese Fahrzeuge sind auch mit einem der seltsamsten „Was wäre wenn”-Momente der Automobilgeschichte verbunden. Bei einem Rennen auf der AVUS-Rennstrecke in Berlin im Jahr 1935 fuhr ein Vierradantriebs-Miller auf dem dritten Platz, als sein Reihenachtzylindermotor katastrophal versagte und Trümmer in Richtung der Tribünen schleuderte. Adolf Hitler befand sich an jenem Tag auf den Tribünen. Hätte auch nur ein kleines Bruchstück ihn getroffen, wäre der Verlauf des Zweiten Weltkriegs – und der Weltgeschichte – möglicherweise ein völlig anderer gewesen.

Die Ferguson Formula: Das AWD-System, das alles veränderte

Um das nächste entscheidende Kapitel der Allradantriebsgeschichte zu verstehen, lohnt ein Blick auf eine grundlegende Schwäche offener Mittendifferentiale. Ein offenes Differential erlaubt einer Achse, frei durchzudrehen, während die andere kein Drehmoment erhält. Verlieren die Hinterräder vollständig die Haftung, können die Vorderräder stillstehen, während die Hinterräder durchdrehen – das Differential kann dies nicht verhindern.

Die für SUVs entwickelte Lösung war die Zwangsblockierung: Der Fahrer betätigt manuell einen Mechanismus, der die Differentialräder starr sperrt und den Differentialantrieb in eine starre Verbindung umwandelt. Dieser Ansatz wurde in frühen Range Rovern, dem Lada Niva und vielen anderen Geländefahrzeugen verwendet – einschließlich des ersten Audi Quattro, bei dem der Fahrer bis 1984 das Mittendifferential manuell sperren musste. Manuelle Sperre ist jedoch ein weiterer Kompromiss: Sie muss auf hartem Untergrund deaktiviert werden und bietet keinen Schutz, wenn auf glatter Fahrbahn unerwarteter Radschlupf einsetzt.

Das erste automatisch selbstsperrende Mittendifferential war die Schöpfung des britischen Rennfahrers und Ingenieurs Tony Rolt. Gemeinsam mit seinem Freund und Rennkollegen Fred Dixon hatte Rolt vor dem Krieg die Werkstatt Rolt/Dixon Developments betrieben. Danach wurden beide von den Möglichkeiten des permanenten Allradantriebs fasziniert. Nachdem sie einen experimentellen Vierradantriebs-Versuchsträger namens „Crab” gebaut hatten, schlossen sie sich 1950 mit Harry Ferguson – dem erfolgreichen Traktorenhersteller – zusammen und gründeten Harry Ferguson Research.

Fergusons Vision war kein Rennauto, sondern ein echtes Sicherheitsfahrzeug: eines, dessen Räder weder unter Beschleunigung durchdrehen noch unter Bremsung blockieren würden. Rolt und Dixon entschlossen sich, ein solches Fahrzeug vollständig neu zu konzipieren – Karosserie, Getriebe und Antrieb inklusive. Mit dem erfahrenen Konstrukteur Claude Hill (zuvor bei Aston Martin) als Chefingenieur wurde die experimentelle Ferguson-R4-Limousine nach sechsjähriger Entwicklungszeit fertiggestellt. Ihre technische Ausstattung war für 1956 bemerkenswert:

• Permanenter Allradantrieb mit selbstsperrendem Mittendifferential
• Boxervierzylindermotor
• Scheibenbremsen an allen vier Rädern
• Das elektromechanische Antiblockiersystem Dunlop MaxaRet, adaptiert aus der Luftfahrt

Das Herzstück des Ferguson-Formula-Getriebes war ein ingeniöser selbstsperrender Mechanismus im Verteilergetriebe. Zusätzlich zum Differential enthielt die Einheit einen zusätzlichen Zahnradsatz, zwei Kugel-Freiläufe und zwei Reibscheibenpakete. Unter normalen Bedingungen liefen diese Komponenten geräuschlos leer. Wenn aber die Räder einer Achse zu schlupfen begannen – wodurch sich die Drehzahlen der Abtriebswellen unterschieden –, griff einer der Freiläufe ein, drückte sein Reibscheibenpakat gegen die Differentialräder und wandelte den Differentialantrieb augenblicklich in eine starre Verbindung um.

Ein zweiter Prototyp, der Ferguson R5 Kombi von 1962, war noch leistungsfähiger. Die Tester des Autocar-Magazins stellten fest, dass er Haftungsgrenzen bei Geschwindigkeiten erreichte, die fast unglaublich schienen. Dennoch stimmte kein Hersteller zu, den Ferguson in Serie zu produzieren – Komplexität und Kosten waren zu hoch. 1962 jedoch überzeugte Tony Rolt das Management von Jensen Cars, das Ferguson-Formula-Getriebe für das kommende CV8-Coupé anzupassen, das einen 300-PS-Chrysler-V8-Motor erhielt. Drei Jahre später war ein experimenteller Jensen CV8 FF mit Allradantrieb fertiggestellt.

1966 löste der Jensen Interceptor den CV8 ab – und neben dem Standard-Hinterradantriebs-Coupé bot Jensen eine Allradantriebsvariante mit dem diskreten Schriftzug „FF” an. Der Jensen FF wurde das erste Serienfahrzeug der Welt, das ein selbstsperrendes Mittendifferential mit ABS kombinierte. Die Bezeichnung „FF” stand für „Formula Ferguson”. Die wichtigsten technischen Daten:

• 6,3-Liter-Chrysler-V8-Big-Block mit 325 PS
• Dreistufiges TorqueFlite-Automatikgetriebe oder vierstufiges Schaltgetriebe
• Asymmetrische Drehmomentverteilung: 63 % zur Hinterachse, 37 % zur Vorderachse – um den Hinterradantriebs-Charakter zu bewahren
• Einkanal-ABS Dunlop MaxaRet
• Zahnstangen-Servolenkung und Scheibenbremsen rundum
• Höchstgeschwindigkeit 212 km/h; 0–100 km/h in 7,7 Sekunden; Leergewicht ca. 1.800 kg
• Britischer Preis 1968: ca. 6.000 £ – vergleichbar mit dem günstigsten Rolls-Royce
• Gesamtproduktion: 318 Fahrzeuge (1966–1971)

Alle Automobiljournalisten der damaligen Zeit lobten die außergewöhnliche Fahrstabilität des Jensen FF und das, was sie als „nahezu unbegrenzten Traktionsvorrat auf nassem Asphalt” beschrieben. Tragischerweise erlebte Harry Ferguson den Jensen FF nie – er starb 1960.

Warum so viel Zeit auf die Ferguson Formula verwenden? Weil Harry Ferguson Research die erste Organisation der Welt war, die Allradantrieb vorrangig als Instrument der aktiven Sicherheit betrachtete – nicht lediglich als Lösung für Geländetraktionsprobleme. Die asymmetrische Drehmomentverteilung war eine bewusste Entscheidung, um die Unberechenbarkeit zu vermeiden, unter der symmetrische AWD-Systeme leiden. Bei einem Hinterradantriebsfahrzeug führt zu viel Gas in einer rutschigen Kurve zu vorhersehbarem Übersteuern. Bei einem Frontantriebsfahrzeug führt es zu vorhersehbarem Untersteuern. Bei einem symmetrischen AWD-Fahrzeug hängt das Verhalten davon ab, welche Achse die schlechtere Haftung hat – was mehrdeutig und gefährlich sein kann. Durch die Bevorzugung des Hinterachsantriebs verlieh die Ferguson Formula dem Jensen FF unter den meisten Bedingungen ein nahezu vorhersehbares Hinterradantriebsverhalten.

Die Erfindung der Viskokupplung

Der selbstsperrende Mechanismus der Ferguson Formula hatte eine wesentliche Einschränkung: Seine Freiläufe arbeiteten binär – entweder ein oder aus. Der Übergang vom offenen Differential zur vollständigen Sperre erfolgte augenblicklich, was im Moment des Einrückens eine eigene Handlingunsicherheit erzeugen konnte. Was benötigt wurde, war ein Mechanismus, der den Grad der Differentialsperre stufenlos und progressiv variieren konnte.

In den späten 1960er Jahren begannen Tony Rolt und Derek Gardner – später Chefkonstrukteur der Formel-1-Fahrzeuge von Tyrrell – mit der Silikonflüssigkeit zu experimentieren, die in viskosen Lüfterkupplungen verwendet wird. Das Ergebnis war die Viskokupplung: ein zylindrisches Gehäuse, gefüllt mit Silikonflüssigkeit, das abwechselnde Reibscheibenpakete enthält, die mit jeder Abtriebswelle verbunden sind.

So funktioniert sie:

• Unter normalen Bedingungen, wenn sich alle Räder mit ähnlichen Geschwindigkeiten drehen, bewegen sich die Scheibenpakete kaum relativ zueinander, und die Kupplung hat keinen Einfluss auf das Differential.
• Wenn eine Achse zu schlupfen beginnt, dreht sich ihre Abtriebswelle schneller, wodurch sich die Scheibenpakete relativ zueinander bewegen und die Silikonflüssigkeit scheren.
• Das Scheren erhöht Temperatur und Druck im Inneren der Kupplung und steigert dadurch die Viskosität der Flüssigkeit drastisch.
• Dieser Viskositätsanstieg bewirkt, dass die Scheiben aneinander reiben, die schneller drehende Welle progressiv abbremsen und das Differential teilweise oder vollständig sperren.

Nach der Patentierung der Viskokupplung gründete Tony Rolt 1971 FF Developments (FFD), um Allradantriebsgetriebe kommerziell zu liefern. Frühe Projekte umfassten Vierradantriebs-Bedford-Transporter für britische Forstbehörden, eine Serie von Ford-Zephyr-FF-Polizeifahrzeugen und Opel-Senator-4×4-Limousinen für die britische Militärmission in Berlin.

FFDs bedeutendste Serienfertigungsleistung war das Getriebe für den AMC Eagle (1979–1988) – eine angehobene Allradantriebsvariante der AMC-Concord-Limousine, ausgestattet mit größeren Reifen und einem Karosserieaufbau von 75 mm. Der AMC Eagle war das erste Serienfahrzeug der Welt, das ein durch eine Viskokupplung gesperrtes Mittendifferential verwendete. Obwohl eher als leichtes Geländefahrzeug denn als Sportauto konzipiert, wurde seine Getriebearchitektur zum direkten Vorfahren einiger der gefeiertsten Hochleistungs-AWD-Fahrzeuge überhaupt – darunter frühe Generationen des Subaru Impreza WRX und des Mitsubishi Lancer Evolution.

Selbstsperrende Differentiale: Von Torsen bis zur elektronischen Regelung

Als der Audi Quattro 1981 in Serie ging – zwei Jahre nach dem Debüt des AMC Eagle – verwendete er ein konventionelles offenes Mittendifferential mit manuell betätigter Zwangsblockierung. Die Eleganz von Audis Lösung lag im Packaging: Der längs eingebaute Motor wies direkt zur Hinterachse, und ein Mittendifferential war direkt in das Getriebe integriert. Die Sekundärwelle des Getriebes wurde hohl ausgeführt, und die vordere Antriebswelle wurde durch sie hindurchgeführt. Ferdinand Piëchs Team entschied sich für eine symmetrische 50:50-Drehmomentverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse.

1984 verschwanden die manuellen Differentialsperre-Hebel endgültig aus Audi-Fahrzeugkabinen und wurden durch das selbstsperrende Torsen-Differential (TORque SENsing) ersetzt. Der Torsen bietet mehrere entscheidende Vorteile:

• Er ist vollständig mechanisch – ohne Elektronik, Flüssigkeit oder Fahrereingabe
• Er reagiert auf Drehmomentunterschiede an den Abtriebswellen statt auf Drehzahlunterschiede, was bedeutet, dass er reagieren kann, bevor Radschlupf tatsächlich einsetzt
• Im Gegensatz zur Viskokupplung sperrt er nur unter Zugkraft, nicht beim Bremsen, was ihn vollständig ABS-kompatibel macht
• Sperren und Entsperren verläuft stufenlos und kontinuierlich, ohne binäre Übergänge

Die bewährte Fähigkeit des Torsen, Handling- und Stabilitätsverbesserungen bei Sportwagen zu liefern, machte ihn später auch für SUV-Ingenieure attraktiv, die pkw-ähnliche Fahrdynamik anstrebten. Heute wird er in den Getrieben von Fahrzeugen wie dem Range Rover, dem Volkswagen Touareg, dem Porsche Cayenne und dem Toyota Land Cruiser Prado eingesetzt.

In den 1980er Jahren löste die Rallye-Dominanz des Audi Quattro ein Allradantriebs-Wettrüsten unter den Gruppe-B-Konkurrenten aus. Innerhalb weniger Saisons erschienen folgende Vierradantriebs-Rallyefahrzeuge – alle mit FFD-Viskokupplungstechnologie in ihren selbstsperrenden Differentialen:

• Peugeot 205 T16
• Austin Metro 6R4
• Lancia Delta S4
• Ford RS200

Stuart Rolt, Tonys Sohn, managte in dieser Zeit FFDs Beziehungen zu den Rallyeteams.

In den frühen 1990er Jahren wandte sich auch das ASAM-Werk in Russland an FFD, um eine Allradantriebs-Rallyeversion des Moskvitch 2141 zu entwickeln. Mit demselben Drei-Differential-Layout wie der Ford RS200 erzielte der experimentelle Vierradantriebs-Moskvitch ein bemerkenswert vorhersehbares Fahrverhalten unter extremen Bedingungen. Die Tests offenbarten ein wichtiges Prinzip: Durch individuelle Anpassung der Sperrstärke jeder Viskokupplung konnten Ingenieure die Handlingbalance des Fahrzeugs über einen weiten Bereich abstimmen:

• Steiferes hinteres Achsdifferential → stärkere Übersteuertendenz
• Steiferes vorderes oder Mittendifferential → stärkeres Untersteuern und mehr Stabilität

Diese Abstimmbarkeit ist der Grund, warum moderne WRC-Rallyeautos elektronisch gesteuerte Mehrscheiben-Kupplungspakete statt passiver Viskokupplungen in allen drei Differentialen verwenden. Hydraulische Aktuatoren und ein Bordcomputer können die Sperre jedes Differentials in Echtzeit variieren – die Kupplungen beim Einlenken in eine Kurve lösen, um dem Fahrzeug freies Rotieren zu ermöglichen, und sie beim Herausbeschleunigen auf die Gerade progressiv schließen, um maximale Traktion bei minimalem Untersteuern zu erzielen.

Zwei Hersteller waren Vorreiter bei elektronisch gesteuerten Differentialen in Serienfahrzeugen:

• Mercedes-Benz 4Matic (1986, W124 E-Klasse): Drei elektronisch gesteuerte Kupplungen verbanden nacheinander die Vorderachse, sperrten dann das Mittendifferential und anschließend das Hinterdifferential je nach Bedarf. Das System war effektiv, aber zu komplex, und die Elektronik konnte auf losem Untergrund dazu führen, dass die Vorderräder spürbar zu- und abkoppelten.
• Porsche 959 (1986): Zwei elektronisch gesteuerte Kupplungen mit vier vom Fahrer wählbaren Modi. Das System des 959 war ausgefeilter und besser für den Hochleistungseinsatz geeignet.

Das Differential ersetzen: Haldex und vereinfachte AWD-Systeme

Während Renningenieure selbstsperrende Differentiale an ihre Grenzen trieben, gingen die Konstrukteure von Serien-Personenwagen in die entgegengesetzte Richtung – sie eliminierten das Mittendifferential vollständig und ersetzten es durch eine Viskokupplung allein. Der Volkswagen Golf II Syncro von 1985 war das erste europäische Personenfahrzeug, das diesen Ansatz verwendete. Das Getriebe wurde von Ingenieuren von GKN entwickelt, das FFD 1969 übernommen hatte.

Das vereinfachte Viskokupplungskonzept bot klare Vorteile für die Serienproduktion:

• Das Allradantriebsmodell teilte die meisten Komponenten mit der Standard-Frontantriebs-Version, was Herstellungskosten und Komplexität reduzierte
• Unter normalen Bedingungen fuhr das Fahrzeug identisch wie ein Frontantriebsfahrzeug
• Wenn die Vorderräder schlupften, konnte die Viskokupplung innerhalb von ca. 0,2 Sekunden bis zu 70 % des Drehmoments auf die Hinterachse übertragen

Diese verzögerte Zuschaltung schuf jedoch eine Handlinggefahr: Ein Fahrzeug, das sich zunächst wie ein Frontantriebsfahrzeug verhielt (mit Schiebtendenz an der Vorderachse), konnte plötzlich auf hecklastiges Verhalten umschalten, wenn die Viskokupplung einrückte – was Fahrer überraschen konnte. Japanische Hersteller erkundeten verschiedene Lösungen, darunter den Einsatz mehrerer Viskokupplungen – manche Modelle, wie der Nissan Sunny/Pulsar von 1988, verwendeten drei: eine zum Zuschalten des Hinterantriebs und je eine zum Sperren der Achsdifferentiale. Der Mazda Concerto 4WD ging noch weiter und verwendete Viskokupplungen sowohl anstelle des Mittendifferentials als auch des hinteren Achsdifferentials.

Der nächste Evolutionsschritt ersetzte die Viskokupplung durch eine elektronisch gesteuerte hydraulische Mehrscheibenkupplung – eine viel schnellere und präziser steuerbare Einheit. Die Haldex-Kupplung, die die Viskokupplung am Volkswagen Golf IV und seinen Plattformgeschwistern ablöste, ist das bekannteste Beispiel dieser Technologie. So funktioniert sie:

• Stirnnocken erfassen jeden Drehzahlunterschied zwischen Vorder- und Hinterwelle
• Kugeln, die über die Nockenflächen laufen, drücken Kolben in Ringzylindern und pumpen Hydraulikflüssigkeit
• Der Flüssigkeitsdruck komprimiert das Mehrscheiben-Kupplungspaket und überträgt Drehmoment auf die Hinterachse
• Ein Magnetventil, gesteuert durch die Fahrzeugelektronik, kann den Druck jederzeit ablassen – was eine stufenlos variable Drehmomentverteilung ermöglicht

Heute verwenden die meisten AWD-Personenwagen und Crossover eine Variante dieser elektronisch gesteuerten Kupplungsarchitektur – sei es Haldex bei Fahrzeugen des Volkswagen-Konzerns, Hondas VTM-4 oder BMWs xDrive. Die Geschwindigkeit moderner Kupplungssysteme hat die Zuschalteverzögerung so weit reduziert, dass sie im normalen Fahrbetrieb nicht mehr wahrnehmbar ist. Die Abstimmung der Steuerungssoftware ist heute wichtiger als die Hardware selbst: Der Golf 4Motion und der Audi A3 Quattro verwenden mechanisch identische Getriebe, aber unterschiedliche Software gibt dem Volkswagen eine symmetrische Drehmomentverteilung, während Audis Kalibrierung 60 % des Drehmoments zur Vorderachse schickt – für einen vertrauteren Frontantriebs-Charakter.

AWD-Technologie heute: Welches System ist das beste?

Zuschaltbare Allradsysteme mit manuell zuschaltbarer zweiter Achse sind bei Personenwagen glücklicherweise verschwunden. Die verbleibenden Architekturen haben jeweils ihre Vorzüge:

• Permanenter Allradantrieb mit selbstsperrendem Mittendifferential (Viskokupplung wie bei Subaru, mechanischer Torsen wie bei Audi A4/A6/A8 Quattro und Volkswagen Phaeton, oder elektronisch gesteuerte Kupplungen wie beim Mitsubishi Lancer Evo): die ausgefeiltesten und befriedigendsten Systeme, die bei richtiger Kalibrierung das Handling sowohl auf der Straße als auch auf der Rennstrecke tatsächlich verbessern können.
• Permanenter Allradantrieb mit offenem Mittendifferential (wie bei Mercedes-Benz 4Matic): verlässt sich auf Schlupfregelelektronik, um das Fehlen einer Selbstsperre zu kompensieren. Auf der Straße effektiv, aber mechanisch weniger proaktiv.
• Zuschaltbarer Hinterradantrieb über gesteuerte Kupplung (Haldex, wie bei Volvo, Saab und verschiedenen Crossover-Modellen des Volkswagen-Konzerns): das häufigste Layout in modernen Crossovern – kosteneffizient, leicht und dank schnellerer Elektronik zunehmend leistungsfähig.

Der dominierende Trend bei fortschrittlichem Allradantrieb ist Torque Vectoring – nicht nur die Verteilung des Drehmoments zwischen Vorder- und Hinterachse, sondern die aktive Variation zwischen linkem und rechtem Rad einer Achse. Der Mitsubishi Lancer Evolution X verkörpert den Stand der Technik: Sein S-AWC-System kombiniert ein elektronisch gesteuertes Mittendifferential (ACD) mit einem Active-Yaw-Control-Hinterdifferential (AYC), das in der Lage ist, Drehmoment unabhängig zwischen den Hinterrädern zu übertragen. Zusätzliche Zahnradsätze können die Drehmomentverteilung proaktiv verschieben – noch bevor Haftung verloren geht –, anstatt reaktiv erst dann einzugreifen, wenn Radschlupf bereits eingesetzt hat.

In der Praxis nehmen die realen Handlingunterschiede zwischen modernen AWD-Systemen weiter ab, da die Regelelektronik immer ausgefeilter wird. Ein gut kalibriertes Haldex-basiertes System in einem Crossover kann eine Fahrstabilität liefern, die noch vor einer Generation von einem mechanischen Torsen-Differential bemerkenswert erschienen wäre. Das ist letztendlich die Richtung, in die sich die Technologie entwickelt – und der Endpunkt könnte das Elektroauto mit vier einzelnen Radnabenmotoren sein, die präzise gesteuertes Drehmoment liefern – ganz ohne mechanischen Antriebsstrang.

Dies ist eine Übersetzung. Das Original können Sie hier lesen: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4f54.html