Allradantrieb: Alle Räder werden angetrieben
Pkws mit Allradantrieb stoßen seit Anfang der 1980er-Jahre auf zunehmendes Interesse. Der Vorteil des Allradantriebs, zunächst nur bei Militärfahrzeugen und Geländewagen interessant, besteht in einer besseren Übertragung der Motorkraft auf die Straße, was zu optimierten Fahreigenschaften im Gelände und bei Schnee sowie zu Vorteilen in der Straßenlage und bei der Sicherheit führt. Zudem lassen sich Anhängelasten besser bewegen. Grundsätzlich sind zwei Systeme zu unterscheiden:
∙ Zuschaltbarer Allradantrieb: Bei dieser einfachen Lösung wird entweder die Vorder- oder die Hinterachse permanent angetrieben und nur bei Bedarf wird die andere Achse zugeschaltet.
∙ Permanenter Allradantrieb: Es werden immer alle vier Räder angetrieben. Vorder- und Hinterachse sind durch ein sperrbares Differenzial miteinander verbunden, wobei je nach dessen Bauart das Motordrehmoment in einem bestimmten Verhältnis auf die Achsen verteilt wird.
Das Verteilergetriebe mit zuschaltbarem Allradantrieb ist vom Schaltgetriebe getrennt und die Zuschaltung des auf der Vorgelegewelle angeordneten Vorderradantriebs darf nur bei stehendem oder ausrollendem Fahrzeug betätigt werden.Die Umschaltung vom Straßen- auf den Geländegang kann allerdings im Fahren erfolgen.
Normalerweise sind vierradgetriebene Fahrzeuge mit einem permanenten Allradantrieb ausgerüstet. Um zu verhindern, dass bei unterschiedlichen Wegstrecken von Vorder- und Hinterrädern (Kurvenfahrt) die Reifen radieren und sich das Fahrzeug durch die »Verspannung« des Antriebsstrangs schwerer lenken lässt, ist ein Ausgleichsgetriebe (Differenzial) notwendig. Es gleicht die Drehzahlunterschiede der Räder aus und verteilt das Antriebsmoment gleichmäßig. Für besondere Situationen (z.B. Glatteis) muss sich das Differenzial sperren lassen, da sonst die Traktion (Beschleunigungs- und Steigvermögen) auf das Niveau der Achse mit schlechtem oder gar keinem Bodenkontakt reduziert würde und das Fahrzeug daher keinen bzw. kaum noch Vortrieb hätte.
Visco-Kupplung
Eine Standardantriebsanordnung ist ein Getriebe, das für die »Verteilung« der Antriebskraft auf die Vorder- und Hinterräder aus einem Planetengetriebe und einer Visco-Kupplung besteht. Die Kupplung übernimmt die Funktion des sperrbaren Differenzials und besteht aus einer Anzahl glatter Blechscheiben, wobei die gelochten Außenlamellen in die Verzahnung des Kupplungsgehäuses und die geschlitzten Innenlamellen in die Abtriebswelle (Vorderachsantrieb) eingreifen. Im Kupplungsgehäuse befindet sich ein Silikonöl hoher Viskosität (Zähigkeit), das geringe Drehzahlunterschiede zwischen Antrieb und Abtrieb zulässt, z. B. bei Kurvenfahrten. Bei größeren Drehzahlunterschieden wird das Öl zwischen Innen- und Außenlamellen abgeschert und dadurch erwärmt. Die höhere Temperatur führt zu einem höheren Druck im Kupplungsgehäuse, sodass das Öl einen immer größeren Widerstand gegen die Drehzahlunterschiede bietet. Dies resultiert in einem Anstieg des übertragbaren Drehmoments, bis eine starre Verbindung hergestellt ist; das Differenzial ist gesperrt. Dieses Prinzip ermöglicht es, dass automatisch an der Antriebsachse mit der besseren Bodenhaftung mehr Drehmoment aufgebaut wird. Ein Handbetrieb des Differenzials durch den Fahrer ist nicht notwendig.
Torsen-Differenzial
Eine weitere Bauform für selbstsperrende Differenziale ist das Torsen-Differenzial. Bei dieser Bauart wird das Drehmoment vom Tellerrad und dem damit verbundenen Differenzialgehäuse zunächst auf die Schneckenradachsen und von diesen auf die Schneckenräder und dann auf die Schnecken übertragen. Drehzahldifferenzen gleichen die Ausgleichsräder (Stirnräder) aus. Durch die Sperrwirkung des Schneckengetriebes wird automatisch derjenigen Achse mehr Kraft zugeteilt, die einen besseren Bodenkontakt hat.
Automatisch schaltender Allradantrieb
Neben dem zuschaltbaren und permanenten Allradantrieb wurde ein elektronisch geregelter Vierradantrieb entwickelt, der in Abhängigkeit von den Straßenverhältnissen automatisch umschaltet (4-Matic). Drehzahlsensoren an der Hinterachse und beiden Vorderrädern (bei eingebautem ABS bereits vorhanden) melden, wann ein Rad oder eine Achse durchdreht, worauf ein Steuergerät Signale zum Zu- und Abschalten des Vorderradantriebs an ein Hydraulikaggregat gibt. Die 4-Matic stellt den intelligentesten Allradantrieb dar: Bei normalen Bodenverhältnissen wird das Fahrzeug durch den herkömmlichen Hinterradantrieb bewegt und erst unter schwierigen Fahrbedingungen schaltet die Elektronik den zusätzlichen Vorderradantrieb zu.