Allradantrieb erklärt: Geschichte, Technik und Funktionsweise von AWD-Systemen

Dieser Artikel begann als einfacher technischer Leitfaden – etwa als “alles, was Sie schon immer über Allradantrieb wissen wollten, aber nicht wussten, wen Sie fragen sollten.” Der Plan war zu erklären, wie sich ein offenes Differential von einer Viskokupplung oder einer Haldex-Einheit unterscheidet, was ein selbstsperrendes Differential tatsächlich tut und warum all das wichtig ist. Doch je tiefer wir in die Geschichte einstiegen, desto überraschender wurde sie. Der erste Personenwagen mit permanentem Allradantrieb wurde vor mehr als hundert Jahren in den Niederlanden gebaut. Und 1935 kam ein amerikanischer Rennwagen mit Vierradantrieb erstaunlich nahe daran, den Lauf der Weltgeschichte zu verändern.

Warum braucht ein Personenwagen überhaupt Allradantrieb? Im 21. Jahrhundert wirkt die Antwort offensichtlich: bessere Traktion, weniger Radschlupf auf rutschigem Untergrund, mehr Ruhe unter Leistung. Vier angetriebene Räder sind schlicht besser als zwei. Dennoch brauchte die Industrie überraschend lange, um danach zu handeln. Fragen Sie einen beliebigen Automobilhistoriker, und er wird Ihnen sagen, dass die Allrad-Ära für Massenautos 1980 mit dem Audi Quattro begann, mit ein paar seltenen Vorläufern – dem britischen Supersportwagen Jensen FF von 1966 und dem Subaru Leone 4WD von 1972. Ein echter Spezialist wird hinzufügen, dass die frühen vierradgetriebenen Subarus keineswegs permanenten Allradantrieb hatten. Sie waren zuschaltbar. Und genau dieser Unterschied erweist sich als die ganze Geschichte.

Zuschaltbarer 4WD: eine Übergangslösung

Nur zeitweise eine Achse anzutreiben ist ein Kompromiss, und für ein Straßenauto kein eleganter. Der Begriff “part-time 4WD” stammt aus der Welt der SUVs und Geländewagen. In dieser Anordnung treibt eine Achse permanent, und die andere wird bei Bedarf starr zugeschaltet – doch diese starre Verbindung kann nur abseits der Straße genutzt werden. Auf Asphalt muss das System vollständig abgeschaltet werden.

Warum eine starre Verbindung auf Asphalt versagt

• Wenn ein Auto abbiegt, legen die Vorderräder einen längeren Bogen zurück als die Hinterräder und müssen sich daher schneller drehen.
• Bei einem starr gekoppelten Allradsystem wird die Traktion an den Vorderrädern verringert, während das Drehmoment hinten steigt.
• In manchen Fällen können die Vorderräder statt Antriebskraft Bremskraft erzeugen – das erhöht den Widerstand und erschwert das Lenken.
• Auf losem Untergrund wie Schlamm oder Schnee ist das beherrschbar, auf Asphalt verursacht es jedoch starke Verspannungen im Antriebsstrang und Probleme beim Fahrverhalten.

In einer Kurve folgt jedes Rad seinem eigenen Bogen und muss sich mit seiner eigenen Geschwindigkeit drehen. Deshalb braucht permanenter Allradantrieb drei Differentiale: zwei zwischen den Rädern jeder Achse und eines zwischen den Achsen selbst, damit Vorder- und Hinterachse unabhängig voneinander rotieren können.

Die zuschaltbaren Autos: vom GAZ-61 bis zum Subaru Leone

Starr zugeschalteter Allradantrieb erreichte trotz all dem einige straßentaugliche Autos, auch wenn sie ihrem Charakter nach eher Geländewagen ähnelten. In der UdSSR ging der GAZ-61 “Emka” – eine allradgetriebene Limousine mit Sechszylindermotor und zuschaltbarer Vorderachse – bereits 1938 in Kleinserie. Nach dem Krieg erschien dieselbe Idee im geländegängigen GAZ-M72 “Pobeda” und im Moskvitch-410. Der Subaru Leone 4WD von 1972 folgte genau derselben Logik: gebaut für schlechte Wege, höher als die frontgetriebenen Subarus, mit einer Hinterachse, die der Fahrer von Hand zuschaltete.

Der Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972-1979) war eine Allrad-Adaption einer Frontantriebsplattform mit manuell zugeschalteter Hinterachse. Zu den wichtigsten Daten gehörten:

• Motoroptionen: 1.4 Liter (72 hp) oder 1.6 Liter (80 hp)
• Karosserievarianten: Kombi, Limousine und Pickup
• Zuschaltung des Hinterradantriebs: manuell bei Schaltwagen; automatisch über eine Mehrscheiben-Reibkupplung bei Automatikversionen
• Diese zuschaltbare Anordnung blieb bei allen vierradgetriebenen Subarus bis 1989 erhalten

Das Kernproblem des zuschaltbaren Antriebs ist, dass er auf den befestigten Straßen nutzlos ist, auf denen die meisten Autos den größten Teil ihres Lebens verbringen – und trotzdem trägt das Auto überall das Gewicht eines Verteilergetriebes, einer zweiten Kardanwelle und einer ganzen zusätzlichen Achsbaugruppe mit sich. Um ein zuschaltbares System in ein permanentes zu verwandeln, braucht es genau ein weiteres Bauteil: ein Achszwischendifferential im Verteilergetriebe.

Permanenter Allradantrieb: wie er funktioniert und warum er wichtig ist

Drei Differentiale, ein Prinzip

Das Achszwischendifferential ist der Schlüssel zum permanenten Allradantrieb. Die beiden Raddifferentiale lassen das linke und rechte Rad jeder Achse in einer Kurve mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen. Das Achszwischendifferential erledigt dieselbe Aufgabe zwischen Vorder- und Hinterachse. Ein Auto mit allen drei kann auf jedem Untergrund permanenten Allradantrieb nutzen, ohne den Antriebsstrang zu verspannen oder das Handling abzustumpfen.

In der Theorie einfach genug – doch bis in die frühen 1980er Jahre hielt die Industrie permanenten Allradantrieb bei einem Straßenauto für unnötig. Die gängige Meinung war, dass ein zweites Radpaar und alles, was daran hängt, auf trockenem Asphalt nur Lärm und Kraftstoffverbrauch erhöhen.

Was der Quattro bewies

Der Audi Quattro änderte dieses Denken endgültig. Indem das Motordrehmoment ständig auf alle vier Räder verteilt wird, kann ein permanentes System:

• Eine größere Gripreserve für die Aufnahme von Seitenkräften in Kurven lassen
• Die Stabilität beim Beschleunigen oder Bremsen mitten in der Kurve deutlich verbessern
• Das Risiko plötzlichen Über- oder Untersteuerns durch Gaseingaben verringern

Der Audi 80 Quattro der späten 1980er Jahre zeigt, wie ausgereift das Layout wurde. Die Quattro-Architektur ist kompakter als das konkurrierende Ferguson-Formula-Getriebe. Ab 1984 verbaute Audi das selbstsperrende Torsen-Differential – eine rein mechanische Vorrichtung, die auf das Drehmoment an jeder Abtriebswelle reagiert, nicht auf einen Unterschied in der Raddrehzahl. Anders als eine Viskokupplung sperrt der Torsen nur unter Zug, nie beim Bremsen, was ihn voll ABS-kompatibel und beim Verzögern stabiler macht.

Bemerkenswert ist, dass der Range Rover (1970) und der russische Lada Niva (1976) allgemein als erste massenproduzierte Fahrzeuge mit Achszwischendifferential gelten – doch beide sind eindeutig Geländewagen. Der Anspruch des Audi Quattro bezieht sich speziell darauf, der erste unter den Personenwagen zu sein.

Frühe Rennwagen mit Vierradantrieb: von Spyker bis Bugatti

Haben Rennwagenkonstrukteure vor der Quattro-Ära permanenten Allradantrieb erforscht? Ganz eindeutig ja – und die Geschichte reicht viel weiter zurück, als die meisten erwarten.

Porsches Experimente mit Vierradantrieb

Ferdinand Porsches erstes Nachkriegsprojekt war ein Rennwagen mit Vierradantrieb: der Cisitalia 360, mit Mittelmotor und einem 1.5-Liter-Zwölfzylindermotor. Sein Frontantrieb war allerdings zuschaltbar – der Fahrer legte ihn auf den Geraden ein und schaltete vor den Kurven wieder auf Hinterradantrieb zurück.

Tatsächlich hatte Porsche schon viel früher ein Fahrzeug mit Vierradantrieb gebaut: ein Elektroauto mit vier einzelnen Radmotoren aus dem Jahr 1900.

Der Spyker 60 HP, 1902

Der eigentliche Schock für Automobilhistoriker ist der 1902 vom niederländischen Hersteller Spyker gebaute Rennwagen. Zu einer Zeit, als selbst Bremsen nur an den Hinterrädern montiert waren, hatte dieses Auto echten permanenten Allradantrieb, einschließlich Achszwischendifferential.

Spyker war 1880 von den Brüdern Spijker als Hersteller von Pferdekutschen gegründet worden. Ihr erstes Auto erschien 1900, und zwei Jahre später bauten sie zusammen mit dem belgischen Konstrukteur Joseph Valentin Laviolette den allradgetriebenen Rennwagen Spyker 60 HP (1902-1907). Seine Spezifikation war für die Zeit außergewöhnlich:

• Drei Differentiale – eines zwischen den Achsen und beide zwischen den Rädern
• Drei getrennte Bremsmechanismen – zwei an den Hinterrädern, einer an der vorderen Antriebswelle
• Ein Vierradantriebssystem, dessen Konzept jahrzehntelang nicht erreicht wurde

Das Konzept des permanenten Vierradantriebs ist also weit über ein Jahrhundert alt. Nicht viele allradgetriebene Spyker wurden gebaut – sie waren enorm teuer und erzielten im Wettbewerb nie viel. Anfang der 1930er Jahre folgten zwei ehrgeizigere Projekte.

Bugatti Tipo 53 und Miller FWD

Der Bugatti Tipo 53 begann mit dem Fiat-Ingenieur Antonio Pichetto, der Ettore Bugatti die Idee 1930 vorlegte. 1932 wurden drei Autos fertiggestellt, jedes mit:

• Einem 300 hp starken aufgeladenen Reihenachtzylinder
• Permanentem Allradantrieb mit drei Differentialen
• Einem Verteilergetriebe und Achszwischendifferential, integriert mit dem separat montierten Getriebe
• Antriebswellen für beide Achsen auf der linken Fahrzeugseite
• Einzelradaufhängung vorn an einer Querfeder – ungewöhnlich für Bugatti

Der Tipo 53 war zeitgenössischen heckgetriebenen Autos in Schotterkurven überlegen, lenkte sich aber erschreckend schwer: Die vorderen Antriebswellen verwendeten gewöhnliche Kardangelenke statt Gleichlaufgelenke. Die drei Autos traten bis 1935 an.

Der Miller FWD entstand teilweise, weil der amerikanische Konstrukteur Harry Miller einen frontgetriebenen Bugatti untersucht hatte, der eigens zum Zerlegen gekauft worden war. Inspiriert von dem, was er fand, entwickelte Miller mit Unterstützung der Lkw-Firma FWD sein eigenes Chassis mit Vierradantrieb. Einer der vierradgetriebenen Miller führte 1934 beim Indianapolis 500, bevor ihn mechanische Probleme auf Platz neun zurückwarfen.

Eine Beinahe-Katastrophe in AVUS, 1935

Diese Autos sind auch mit einem der seltsamsten “Was wäre wenn”-Momente der Automobilgeschichte verbunden. Während eines Rennens auf der AVUS-Strecke in Berlin im Jahr 1935 lag ein Miller mit Vierradantrieb auf Rang drei, als sein Reihenachtzylinder katastrophal versagte und Trümmer in Richtung der Tribünen schleuderte. Adolf Hitler saß an diesem Tag auf der Tribüne. Hätte ihn auch nur ein kleines Fragment erreicht, hätte der Verlauf des Zweiten Weltkriegs – und der Weltgeschichte – völlig anders sein können.

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

Das Problem mit einem offenen Mittendifferential

Um das nächste Kapitel zu verstehen, hilft es, zu einer grundlegenden Begrenzung des offenen Achszwischendifferentials zurückzugehen. Ein offenes Differential lässt eine Achse frei durchdrehen, während die andere überhaupt kein Drehmoment erhält. Wenn die Hinterräder den Grip vollständig verlieren, können die Vorderräder stillstehen, während die hinteren durchdrehen – und das Differential tut nichts, um es zu verhindern.

Die Antwort der SUV-Welt war die formschlüssige Sperre: Der Fahrer betätigt einen Mechanismus, der die Differentialräder starr verriegelt und Differentialantrieb in eine feste Verbindung verwandelt. Frühe Range Rover nutzten sie, ebenso der Lada Niva und Dutzende anderer Geländewagen – und auch der Audi Quattro der ersten Generation, bei dem der Fahrer das Mittendifferential bis 1984 von Hand sperren musste. Doch eine manuelle Sperre ist ein weiterer Kompromiss. Sie muss auf hartem Untergrund gelöst werden, und sie hilft überhaupt nicht, wenn ein Rad auf rutschiger Straße unerwartet zu spinnen beginnt.

Rolt, Dixon und Harry Ferguson

Das erste automatische selbstsperrende Achszwischendifferential war das Werk des britischen Rennfahrers und Ingenieurs Tony Rolt. Mit seinem Freund und Rennfahrerkollegen Fred Dixon hatte er vor dem Krieg die Werkstatt Rolt/Dixon Developments betrieben; danach faszinierten sich die beiden dafür, was permanenter Allradantrieb leisten könnte. Sie bauten einen experimentellen allradgetriebenen Versuchsträger namens “Crab” und schlossen sich 1950 mit Harry Ferguson – dem erfolgreichen Traktorhersteller – zusammen, um Harry Ferguson Research zu gründen.

Ferguson wollte keinen Rennwagen. Er wollte ein wirklich sicheres Straßenauto: eines, dessen Räder weder beim Beschleunigen durchdrehen noch beim Bremsen blockieren würden. Rolt und Dixon machten sich daran, es von Grund auf zu entwerfen – Karosserie, Getriebe und Antriebsstrang gleichermaßen – mit dem erfahrenen Konstrukteur Claude Hill, früher bei Aston Martin, als Chefingenieur. Die experimentelle Ferguson R4-Limousine war nach sechs Jahren Arbeit fertig, und ihre Spezifikation war für 1956 bemerkenswert:

• Permanenter Allradantrieb mit selbstsperrendem Achszwischendifferential
• Ein Vierzylinder-Boxermotor
• Scheibenbremsen an allen vier Rädern
• Das elektromechanische Dunlop MaxaRet-Antiblockiersystem, aus der Luftfahrt adaptiert

Im Inneren des Ferguson-Formula-Verteilergetriebes

Das Herz der Ferguson-Formula-Übertragung war ein ausgeklügelter selbstsperrender Mechanismus im Verteilergetriebe. Neben dem Differential enthielt die Einheit einen zusätzlichen Zahnradsatz, zwei Kugel-Freilaufkupplungen und zwei Pakete von Reibscheiben. Im normalen Betrieb liefen diese Elemente leise leer mit. Doch sobald die Räder einer Achse zu rutschen begannen – wodurch ein Unterschied in den Drehzahlen der Abtriebswellen entstand – griff eine der Kupplungen ein, presste ihr Reibpaket gegen die Differentialräder und verwandelte den Differentialantrieb augenblicklich in eine feste Verbindung.

Ein zweiter Prototyp, der Ferguson R5 Kombi von 1962, war noch besser. Die Tester von Autocar stellten fest, dass er die Haftgrenzen bei Geschwindigkeiten erreichte, die fast unmöglich erschienen. Trotzdem wollte kein Hersteller den Ferguson in Produktion nehmen; Komplexität und Kosten waren zu hoch.

Der Jensen FF kommt in den Verkauf

1962 überzeugte Tony Rolt die Leitung von Jensen Cars, die Ferguson-Formula-Übertragung für ihr kommendes CV8-Coupé und dessen 300 hp starken Chrysler V8 anzupassen. Drei Jahre später fuhr ein experimenteller vierradgetriebener Jensen CV8 FF.

1966 ersetzte der Jensen Interceptor den CV8, und neben dem serienmäßigen heckgetriebenen Coupé bot Jensen eine allradgetriebene Version mit einem dezenten “FF”-Abzeichen an – für “Formula Ferguson.” Der Jensen FF wurde das weltweit erste Serienauto, das ein selbstsperrendes Achszwischendifferential mit ABS kombinierte. Zu den wichtigsten Daten gehörten:

• 6.3-Liter Chrysler V8 Big-Block-Motor mit 325 hp
• Dreigang-TorqueFlite-Automatik oder Viergang-Schaltgetriebe
• Asymmetrische Drehmomentverteilung: 63% an die Hinterachse, 37% an die Vorderachse – um den Fahrcharakter eines Hecktrieblers zu erhalten
• Einkanal-Dunlop MaxaRet ABS
• Zahnstangen-Servolenkung und rundum Scheibenbremsen
• Höchstgeschwindigkeit 212 km/h; 0-100 km/h in 7.7 Sekunden; Leergewicht etwa 1,800 kg
• Preis in UK 1968: etwa £6,000 – ähnlich dem billigsten Rolls-Royce
• Gesamtproduktion: 318 Autos (1966-1971)

Jeder Motorjournalist jener Zeit lobte die Stabilität des Jensen FF und das, was sie als “eine nahezu unbegrenzte Traktionsreserve auf nassem Asphalt” beschrieben. Harry Ferguson sah das Auto nie: Er starb 1960.

Warum die Ferguson Formula wichtig war

Warum so lange bei der Ferguson Formula verweilen? Weil Harry Ferguson Research die erste Organisation irgendwo auf der Welt war, die Allradantrieb in erster Linie als Werkzeug aktiver Sicherheit behandelte und nicht als Antwort auf Geländetraktion.

Die asymmetrische Drehmomentverteilung war ein bewusster Schritt gegen die Unberechenbarkeit, die symmetrische Systeme plagt. Gibt man einem heckgetriebenen Auto in einer rutschigen Kurve zu viel Gas, übersteuert es – vorhersehbar. Tut man dasselbe in einem frontgetriebenen Auto, untersteuert es – vorhersehbar. Tut man es in einem symmetrischen Allradler, hängt die Antwort davon ab, welche Achse gerade den schlechteren Grip hat – das ist mehrdeutig und gefährlich. Durch die Heckbetonung des Drehmoments gab die Ferguson Formula dem Jensen FF unter den meisten Bedingungen ein Verhalten, das dem Heckantrieb nahekam.

Die Erfindung der Viskokupplung

Der Ferguson-Mechanismus hatte eine echte Einschränkung: Seine Freilaufkupplungen arbeiteten binär, also ein oder aus. Der Sprung vom offenen Differential zur Vollsperre erfolgte augenblicklich, und das konnte im Moment des Eingriffs eine eigene Unklarheit erzeugen. Gewünscht war ein Mechanismus, der den Sperrgrad stufenlos variieren konnte.

Ende der 1960er Jahre begannen Tony Rolt und Derek Gardner – später Chefkonstrukteur von Tyrrells Formula 1-Autos – mit der Silikonflüssigkeit zu experimentieren, die in viskosen Lüfterantrieben verwendet wurde. Das Ergebnis war die Viskokupplung: ein zylindrisches Gehäuse, gefüllt mit Silikonflüssigkeit, mit abwechselnden Paketen von Reibscheiben, die mit jeder Abtriebswelle verbunden waren.

Wie eine Viskokupplung funktioniert

• Unter normalen Bedingungen, wenn alle Räder mit ähnlicher Geschwindigkeit rotieren, bewegen sich die Scheibenpakete kaum relativ zueinander, und die Kupplung hat keine Wirkung auf das Differential.
• Wenn eine Achse zu rutschen beginnt, dreht ihre Abtriebswelle schneller, wodurch sich die Scheibenpakete relativ zueinander drehen und die Silikonflüssigkeit scheren.
• Diese Scherung erhöht Temperatur und Druck in der Kupplung und steigert die Viskosität der Flüssigkeit dramatisch.
• Dieser Viskositätsanstieg lässt die Scheiben aneinander ziehen, bremst die schneller drehende Welle zunehmend ab und sperrt das Differential teilweise oder vollständig.

FF Developments und der AMC Eagle

Nachdem Tony Rolt die Viskokupplung patentiert hatte, gründete er 1971 FF Developments (FFD), um Allradübertragungen kommerziell zu verkaufen. Die frühen Arbeiten waren wenig glamourös: vierradgetriebene Bedford-Transporter für den britischen Forstdienst, eine Serie Ford Zephyr FF-Polizeiautos, Opel Senator 4×4-Limousinen für die britische Militärmission in Berlin.

FFD’s wichtigste Serienaufgabe war die Übertragung des AMC Eagle (1979-1988) – einer höhergelegten Allradversion der AMC Concord-Limousine, auf größeren Reifen, mit 75 mm Karosserieanhebung. Der Eagle war weltweit das erste Serienauto, das sein Achszwischendifferential mit einer Viskokupplung sperrte. Er war eher als milder Offroader denn als Performance-Auto gedacht, doch seine Übertragungsarchitektur ist der direkte Vorfahr einiger der berühmtesten schnellen Allradautos überhaupt, darunter die frühen Subaru Impreza WRX und Mitsubishi Lancer Evolution.

Selbstsperrende Differentiale: von Torsen bis zur elektronischen Steuerung

Audis Verpackungstrick

Als der Audi Quattro 1981 in Produktion ging – zwei Jahre nach dem AMC Eagle – verwendete er ein konventionelles offenes Achszwischendifferential mit manueller formschlüssiger Sperre. Die Eleganz von Audis Lösung lag in der Verpackung. Der längs eingebaute Motor zeigte direkt auf die Hinterachse, und das Achszwischendifferential wanderte direkt ins Getriebe: Die Sekundärwelle wurde hohl ausgeführt, und die vordere Antriebswelle wurde hindurchgeführt. Ferdinand Piëchs Team wählte eine symmetrische 50:50-Verteilung zwischen vorn und hinten.

Das Torsen-Differential

1984 verschwanden die manuellen Sperrhebel endlich aus den Audi-Innenräumen, ersetzt durch das Torsen – TORque SENsing – selbstsperrende Differential. Seine Vorteile sind eine Aufzählung wert:

• Es ist vollständig mechanisch – keine Elektronik, keine Flüssigkeit und keine Fahrereingabe erforderlich
• Es reagiert auf Änderungen des Drehmoments an den Abtriebswellen statt auf Drehzahlunterschiede, was bedeutet, dass es reagieren kann, bevor Radschlupf tatsächlich beginnt
• Anders als eine Viskokupplung sperrt es nur unter Zug, nicht beim Bremsen, und ist damit voll ABS-kompatibel
• Sperren und Entsperren verlaufen weich und kontinuierlich, ohne binäre Übergänge

Nachdem sich der Torsen in schnellen Autos bewährt hatte, wurde er von SUV-Ingenieuren aufgegriffen, die Pkw-ähnliches Handling suchten. Heute wird er im Range Rover, Volkswagen Touareg, Porsche Cayenne und Toyota Land Cruiser Prado eingesetzt.

Gruppe B und das Rallye-Wettrüsten

In den 1980er Jahren löste die Rallye-Dominanz des Quattro ein Allrad-Wettrüsten aus. Innerhalb weniger Saisons waren diese Rallyeautos mit Vierradantrieb alle erschienen, jedes mit FFD-Viskokupplungstechnik in seinen selbstsperrenden Differentialen:

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

Stuart Rolt, Tonys Sohn, betreute in diesen Jahren die Beziehungen von FFD zu den Rallyeteams.

Anfang der 1990er Jahre kam auch das AZLK-Werk in Russland zu FFD und wollte eine allradgetriebene Rallyeversion des Moskvitch 2141. Um dasselbe Drei-Differential-Layout wie der Ford RS200 herum gebaut, fuhr sich der Versuchswagen unter Extrembedingungen bemerkenswert berechenbar. Die Tests brachten ein Prinzip hervor, das bis heute gilt: Verändert man die Sperrsteifigkeit jeder Viskokupplung einzeln, wandert die Balance des Autos mit.

• Steiferes hinteres Raddifferential -> mehr Tendenz zum Übersteuern
• Steiferes vorderes oder Achszwischendifferential -> mehr Untersteuern und Stabilität

Elektronische Steuerung kommt an

Genau diese Abstimmbarkeit ist der Grund, warum moderne WRC-Autos in allen drei Differentialen elektronisch gesteuerte Mehrscheibenkupplungen statt passiver Viskokupplungen verwenden. Hydraulische Aktuatoren und ein Bordcomputer variieren die Sperrung jedes Differentials in Echtzeit – sie öffnen die Kupplungen beim Einlenken, damit das Auto frei rotiert, und klemmen sie dann zunehmend, wenn der Fahrer auf die Gerade hinaus beschleunigt, für maximale Traktion ohne Untersteuern.

Zwei Hersteller leisteten Pionierarbeit bei elektronisch gesteuerten Differentialen in Straßenautos:

• Mercedes-Benz 4Matic (1986, W124 E-Class): Drei elektronisch gesteuerte Kupplungen verbanden nacheinander die Vorderachse, sperrten dann das Achszwischendifferential und sperrten danach je nach Bedingungen das Hinterachsdifferential. Das System war wirksam, aber übermäßig komplex, und die Elektronik konnte auf losem Untergrund ein spürbares Zu- und Abschalten der Vorderräder verursachen.
• Porsche 959 (1986): Zwei elektronisch gesteuerte Kupplungen, die über vier vom Fahrer wählbare Modi arbeiteten. Das System des 959 war anspruchsvoller und für Hochleistungsnutzung besser geeignet.

Das Differential ersetzen: Haldex und vereinfachte AWD-Systeme

Die Viskokupplung allein

Während Rallyeingenieure selbstsperrende Differentiale bis an ihre Grenzen trieben, gingen die Konstrukteure normaler Personenwagen den umgekehrten Weg – sie strichen das Achszwischendifferential ganz und setzten eine Viskokupplung an seine Stelle. Der Volkswagen Golf II Syncro von 1985 war der erste europäische Personenwagen, der das tat, mit einer von Ingenieuren von GKN entwickelten Übertragung; GKN hatte FFD 1969 übernommen.

Für die Massenproduktion zahlte sich die Vereinfachung aus:

• Das Allradmodell teilte die meisten Komponenten mit der serienmäßigen Frontantriebsversion und verringerte so Herstellungskosten und Komplexität
• Unter normalen Bedingungen fuhr sich das Auto identisch wie ein frontgetriebenes Auto
• Wenn die Vorderräder rutschten, konnte die Viskokupplung innerhalb von ungefähr 0.2 Sekunden bis zu 70% des Drehmoments an die Hinterachse übertragen

Die Verzögerung schuf jedoch ein Handlingrisiko. Ein Auto, das sich wie ein Fronttriebler verhielt und über die Vorderachse weit hinausschob, konnte in dem Moment, in dem die Kupplung eingriff, abrupt zu heckbetontem Verhalten wechseln – und seinen Fahrer überraschen. Japanische Hersteller probierten verschiedene Antworten aus, darunter den Einbau weiterer Kupplungen: Der Nissan Sunny/Pulsar von 1988 verwendete drei, eine zum Zuschalten des Hinterradantriebs und je eine zum Sperren jedes Raddifferentials. Der Mazda Concerto 4WD ging noch weiter und ersetzte sowohl das Achszwischendifferential als auch das hintere Raddifferential durch Viskokupplungen.

Die Haldex-Kupplung

Der nächste Schritt ersetzte die Viskokupplung durch eine elektronisch gesteuerte hydraulische Mehrscheibenkupplung – viel schneller und viel präziser regelbar. Das bekannteste Beispiel ist die Haldex-Kupplung, die beim Volkswagen Golf IV und seinen Plattformgeschwistern die Viskokupplung ablöste. Sie funktioniert so:

• Stirnnocken erkennen jede Drehzahldifferenz zwischen vorderer und hinterer Welle
• Rollen, die über die Nockenflächen laufen, drücken Kolben in Ringzylindern und pumpen Hydraulikflüssigkeit
• Der Flüssigkeitsdruck presst das Mehrscheibenkupplungspaket zusammen und überträgt Drehmoment an die Hinterachse
• Ein Magnetventil, gesteuert von der Fahrzeugelektronik, kann den Druck jederzeit abbauen – und erlaubt so eine stufenlos variable Drehmomentverteilung

Die meisten heute angebotenen Allradautos und Crossover nutzen irgendeine Version dieser elektronisch gesteuerten Kupplung, ob Haldex in Fahrzeugen der Volkswagen Group, Hondas VTM-4 oder BMWs xDrive. Moderne Kupplungen arbeiten schnell genug, dass die Einschaltverzögerung im normalen Fahren unmerklich geworden ist, und die Kalibrierung ist heute wichtiger als die Hardware: Golf 4Motion und Audi A3 Quattro verwenden mechanisch identische Übertragungen, doch unterschiedliche Software gibt dem Volkswagen eine symmetrische Verteilung, während Audi für einen vertrauteren Frontantriebscharakter 60% des Drehmoments nach vorn schickt.

AWD-Technik heute: welches System ist am besten?

Zuschaltbare Systeme mit manuell eingelegter zweiter Achse sind aus Personenwagen glücklicherweise verschwunden. Was bleibt, teilt sich in drei Familien, jede mit ihren Vorzügen:

• Permanenter AWD mit selbstsperrendem Achszwischendifferential (Viskokupplung wie bei Subaru, mechanischer Torsen wie in Audi A4/A6/A8 Quattro und Volkswagen Phaeton, oder elektronisch gesteuerte Kupplungen wie im Mitsubishi Lancer Evo): die anspruchsvollsten und lohnendsten Systeme, die bei richtiger Kalibrierung das Handling auf Straße und Rennstrecke wirklich verbessern können.
• Permanenter AWD mit offenem Achszwischendifferential (wie bei Mercedes-Benz 4Matic): verlässt sich auf Schlupfregel-Elektronik, um das Fehlen einer Selbstsperre auszugleichen. Auf der Straße wirksam, mechanisch aber weniger proaktiv.
• Zuschaltbarer Hinterradantrieb über eine geregelte Kupplung (Haldex, wie bei Volvo, Saab und verschiedenen Crossovern der Volkswagen Group): das häufigste Layout moderner Crossover – kostengünstig, leicht und dank schnellerer Elektronik zunehmend fähig.

Torque Vectoring und was danach kommt

Der dominierende Trend im fortschrittlichen Allradantrieb ist Torque Vectoring: nicht nur das Verteilen von Drehmoment zwischen den Achsen, sondern dessen aktive Variation zwischen linkem und rechtem Rad einer Achse. Der Mitsubishi Lancer Evolution X ist der Stand der Technik – sein S-AWC-System kombiniert ein elektronisch gesteuertes Mittendifferential (ACD) mit einem Active Yaw Control (AYC)-Hinterachsdifferential, das Drehmoment von einem Hinterrad zum anderen verschieben kann. Zusätzliche Zahnradsätze verlagern die Balance vorausschauend, bevor Grip verloren geht, statt erst zu reagieren, wenn ein Rad bereits durchdreht.

In der Praxis werden die realen Unterschiede zwischen modernen Systemen immer kleiner, je besser die Steuerelektronik wird. Ein gut kalibrierter Haldex-Crossover liefert heute eine Stabilität, für die ein mechanischer Torsen vor einer Generation bewundert worden wäre. Das ist die Entwicklungsrichtung – und der Endpunkt könnte durchaus das Elektroauto mit vier einzelnen Radmotoren sein, von denen jeder sein eigenes Drehmoment ganz ohne mechanischen Antriebsstrang dosiert. Damit führt die Geschichte sauber zurück zu Ferdinand Porsches elektrischem Vierradantriebsauto von 1900.

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