Das ist die Zukunft der Allradsysteme - 4x4 für jedermann

Der Allradantrieb befindet sich genauso im Wandel, wie der Rest des Antriebsstrangs. Mit der Elektrifizierung agiert das System blitzschnell und die Effizienz rückt zunehmend in den Vordergrund.

Der Ur-Quattro ist schon ein bemerkenswertes Stück Automobilgeschichte. Mit Ihm brach ein neues Zeitalter an, in dem auch Pkws mit vier angetriebenen Achsen durch Schnee, Schlamm und Geröll pflügten. Rund 40 Jahre später gehören Allradantriebe zum guten Ton. Die Angebotsvielfalt hat im Laufe der Jahre zugenommen: Egal, ob das System \"Quattro\", \"4Matic\" oder \"All4\" heißt. Neben dem klassischen mehr oder weniger mechanischen Allradantrieb kommen im Zuge der Elektromobilität zunehmend elektrifizierte Konzepte dazu.

Bei den rein elektrischen Fahrzeugen wie zum Beispiel dem Mercedes EQC oder dem Audi e-tron hat der Allradantrieb keine Kardanwelle mehr. Die Befehle zum Einsatz der Achsen und bei Bedarf der einzelnen Räder geschieht per Kabel und Elektrik. Benedikt Grube Funktionsentwickler beim Audi e-tron S beziffert den Geschwindigkeitsgewinn des elektrischen Allradantriebs im Vergleich zum klassischen System, mit hauptsächlich mechanischen Elementen auf den Faktor fünf.

Ein Kniff des elektrischen Allradantriebs ist eine neue Zuordnung der Zuständigkeit von Steuergeräten und Software. So werden die Bremseingriffe nicht mehr über das ESP, sondern über die Software der Allradsteuerung eingeleitet, was den Antrieb geschmeidiger reagieren lassen soll als bisher. Zudem justiert die Leistungselektronik die Schlupfregelung deutlich schneller: Vom Erkennen der Situation bis zum Agieren des Systems vergehen nur rund 30 Millisekunden. Die Weiterentwicklung findet bei dieser Technologie in Zukunft zu einem guten Teil im Bereich der Software statt. Das Ziel ist, ein dynamisches Fahrverhalten bei möglichst wenig Energieverbrauch zu realisieren. \"Es wird Evolutionen geben, aber keine Revolution\", stellt Benedikt Grube fest. Wenn aber an jedem Teil des Systems die Algorithmen optimiert werden, kommen dennoch zum Schluss größere Sprünge heraus.

Ein weiterer Allradtrend, der mit der Elektrifizierung des Antriebsstrangs einher geht, sind die \"elektronischen Achsen\". Vor allem bei Plug-in Hybridmodellen, wie wird dann eine (meistens die vordere) Achse konventionell vom Verbrenner angetrieben, während die hintere die Energie aus der Batterie bezieht und bei Bedarf eingreift. Bei der PSA-Gruppe, zu der unter anderem Opel und Peugeot gehören, wendet dieses Prinzip bei Autos, wie dem Opel Grandland X Hybrid4 oder dem Peugeot 3008 Hybrid4, die beide auf der EMP2-Plattform basieren, an. Der 83 kW / 113 PS-Motor befindet sich direkt an der Hinterachse, während der 1.6 Turbo Verbrenner mit 147 kW / 200 PS vorne seine Arbeit verrichtet.

Bei Traktionsbedarf schreitet die elektrische Hinterachse ein, es sei denn man hat per Knopfdruck den permanenten Allradmodus gewählt. Angst vor einer leeren Batterie muss man dabei nicht haben. \"Wir lassen immer so viel Energie in der Batterie, dass man mit einem Boost aus dem Schneehaufen kommt\", erklärt Techniker Matthias Reinartz. Außerdem wird der Startergenerator dazu benutzt, vom Verbrenner Strom in die Batterie zu pressen. Für Audi ist das keine geeignete Technologie. \"Das sind Traktionshilfen, aber bei einen Quattro, wie wir ihn verstehen, geht es zusätzlich noch um Dynamik. Das bedeutet, dass die Hinterachse dauerhafte Traktion gewährleisten muss\"; sagt Dennis Weidemann, Leiter Allradantrieb beim Ingolstädter Autobauer. Das von PSA installierte System sei energetisch nicht sinnvoll, da die Batterie im Extremfall ständig durch den Verbrenner geladen werden müsste.

Wenn schon Plug-in-Hybrid, dann soll die Kraft von einem Elektromotor kommen, der in das Getriebe integriert ist. Letztendlich wird diese Power dann wie bei einem klassischen Allradantrieb weiterverarbeitet. \"Woher das Drehmoment kommt, ist für mich unerheblich\", sagt Weidemann, nach dessen Einschätzung mindestens noch die nächsten zehn Jahre klassische Allradantriebe geben wird. Die nutzen dann nach wie vor ein Mitteldifferenzial, oft ergänzt durch eine Differenzialsperre und sorgen in der Regel für ein besonders dynamisches Fahrverhalten.

Allerdings spielt die Effizienz eine immer größere Rolle und die Fahrdynamik eine immer untergeordnete. Um den Verbrauch zu minimieren, greifen die Autobauer zunehmend zu sogenannten Hang-On Allradantrieben, bei denen - ähnlich wie bei der Elektroversionen - die zweite Achse nur bei Bedarf einspringt. Bei Hang-on Antrieben mit Frontantrieb und quer eingebauten Triebwerken ergibt diese Lösung effizienzmäßig durchaus Sinn, denn rund 80 Prozent der allradbedingten Verluste entstehen an der Hinterachse. Bei BMW und Mini, die auf der UKL-Plattform stehen, wird bei diesem Teilzeit-Allradantrieb die Hinterachse über eine elektrohydraulisch geregelte Lamellenkupplung blitzschnell dazugeschaltet. Bei Audi ist eine ähnliche Technologie mit dem Zusatz \"Ultra\" versehen und ist im Gegensatz zum klassischen Quattro-Antrieb nicht permanent aktiv. Neben einer Lamellenkupplung, die an Ende des Getriebes angebracht ist, befindet sich an der Hinterachse noch eine schaltbare Trennkupplung. So bleiben die entsprechenden Bauteile \"stehen\".

Bei einer Haldexkupplung wie sie unterem anderem VW oder Volvo bei verschiedenen Modellen einsetzt, wird zwar die Hinterachse abgetrennt, aber die verlustbringenden Elemente des Allradantriebs von den rotierenden Hinterrädern mitgeschleppt. Um diesen Effizienzmalus den Garaus zu machen, hat Audi bei dem \"Quattro Ultra\"-Antrieb eine weitere Trennkupplung am Hinterachsgetriebe installiert. Dieter Weidemann verwehrt sich vehement gegen die Annahme, dass dieses System ein \"Quattro-Antrieb mit Krückstock\" sei. \"Wir können mit einer Hang-On Hinterachse im Straßenverkehr einen Quattro mit Torsen-C Differential darstellen\", so der Ingenieur.