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Hinterrad-, Front- oder Allradantrieb?



Auch wenn moderne Fahrwerksabstimmungen die Charakteristika der verschiedenen Antriebskonzepte reduzieren, so macht die Art des Antriebs doch einen Unterschied. Entsprechend sollen die verschiedenen Varianten kurz dargestellt werden.

Übersicht:
                1. Hinterradantrieb
                2. Sportliche Varianten des Hinterradantriebes
                3. Frontantrieb
                4. Allradantrieb
                5. Richtiges Kurvenfahren

1. Hinterradantrieb

Lange Zeit stellte diese Variante den technisch nahe liegenden „Standardantrieb“ dar. Hier wird der Motor im Vorderteil des Fahrzeuges längs eingebaut. Daran anschließend folgt das Getriebe, das die Kraft über die Kardanwelle an das Differential der Hinterachse leitet, das die Hinterräder antreibt.

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Aufbau einer klassischen Limousine mit Hinterradantrieb (Mercedes-Benz 380 SE, 1979)

Dieses Konzept führt dazu, dass die vorderen Räder für die Richtungsänderungen (Lenkung) zuständig sind und die hinteren für den Vortrieb (Antrieb). Dadurch ist eine angenehme und von Antriebseinflüssen unabhängige Lenkung möglich. Grundsätzlich ist bei diesem Konzept auch eine recht ausgewogene Gewichtsverteilung des Wagens zwischen vorne und hinten möglich, da zumindest Teile des (recht schweren) Motors hinter der Vorderachse liegen, das Getriebe noch mehr gegen Mitte des Fahrzeuges liegt und der hintere Teil des Fahrzeuges das Differential und die angetriebenen Achsen des Fahrzeuges beinhaltet. Auch erlaubt das Konzept einen recht großen Radstand (Abstand zwischen Vorder- und Hinterachse), der dem Fahrkomfort zugute kommt (Federverhalten, Geradeauslauf). An sich ist eine ausgewogene bis leicht hecklastige Gewichtsverteilung wünschenswert, damit das Auto ausgewogen fährt und sowohl beim Gasgeben als auch beim Bremsen hinreichend Gewicht auf der Hinterachse ist. Bei hinreichender Motorisierung bzw. hinreichend schmalen Reifen (oder rutschigem Straßenbelag) führen derartige Fahrzeuge in Grenzsituationen typischerweise zum „Übersteuern“: Gibt man in Kurven bei mäßiger Bodenhaftung zu viel „Gas“, kann das Heck „wegdriften“ und „ausbrechen“. Diese Eigenschaft kann sowohl spaßfördernd als auch gefährlich sein. Elektronische Stabilitätsprogramme können durch gezieltes Abbremsen einzelner Räder auch derartige Situationen vermeiden bzw. entschärfen.

Heutzutage findet man dieses Konzept typischerweise nur mehr in „Premium“-Limousinen wie BMW, Infinity, Jaguar, Lexus oder Mercedes-Benz sowie in US-Limousinen von Cadillac, Chrysler oder Ford. Gründe sind gegenüber Frontantrieb etwas schlechtere Platzausnützung und offenbar geringfügig höhere Baukosten (wohl vorwiegend mangels Teileaustauschbarkeit zu kleineren Frontantriebsmodellen, wobei bei letzteren die Kardanwelle entfällt und damit auch der Mitteltunnel kleiner ausfallen kann). Vom Fahrkomfort und vom Lenkverhalten her ist der Hinterradantrieb dem Frontantrieb grundsätzlich überlegen.

2. Sportliche Varianten des Hinterradantriebes

Entsprechend bauen auch Sportwägen grundsätzlich auf dem Hinterradantriebskonzept auf (wobei man eher von natürlichem oder angenehmen Fahrverhalten als von „Sport“ sprechen sollte, da die zentrale Leistung regelmäßig eher von der Maschine als vom Fahrer erbracht wird). Um das Fahrverhalten weiter zu optimieren, wird hier typischerweise besonders intensiv versucht, sämtliche schwere Teile des Autos möglichst weit unten und in der Mitte des Fahrzeuges zu konzentrieren. Liegt der Schwerpunkt nahe dem Boden und der Mitte des Fahrzeuges, reagiert das Fahrzeug rasch und unmittelbar auf Richtungsänderungswünsche und fährt auch besser durch Kurven.

Daher haben Formel 1-Autos einen Mittelmotor – den Motor also zwischen der Vorderachse und der Hinterachse. Gleiches trifft auf exotische Sportwägen zu, die den Platz der Rücksitze dem Fahrverhalten zuliebe dem Motor widmen (der Einstieg beginnt derzeit bei Porsche Boxster oder Lotus Elise, nachdem Toyota seinen MR2 im Jahr 2007 auslaufen hat lassen (immerhin kam 2012 stattdessen der maßgeblich von Subaru beeinflusste GT 86 hinzu), das Konzept ist seit den 70er Jahren bei sportlichen Ferraris üblich
).

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Mittelmotor beim Porsche Boxster (2005, Typ 987)

Daneben gibt es noch zwei Wege, bei „konventionelleren“ Fahrzeugkonzepten mit Motor vorne eine ausgeglichene bis leicht hecklastige Gewichtsverteilung zu erreichen. Einerseits kann das Getriebe nicht direkt mit dem Motor verbunden werden, sondern hinter der Welle zur Hinterachse am dortigen Differential montiert werden, damit mehr Gewicht in die hintere Wagenhälfte wandert („Transaxle“). Dieses Konzept wurde beispielsweise beim Porsche 924/944 und 928 angewendet. Heute wird es neben klassischen GT-Ferraris wie F12 Berlinetta nach dem Mercedes SLS auch im etwas „günstigeren“ AMG GT angewendet und schlussendlich auch in der aktuellen Corvette eingesetzt; sämtliche dieser Autos haben den Motor hinter der Vorderachse, sodass man von einem Front-Mittelmotor spricht. Dieses Konzept führt zu einer ähnlich ausgeglichenen bzw. leicht hecklastigen Gewichtsverteilung wie ein Mittelmotor nahe der Hinterachse. Die Masse ist jedoch weniger stark in der Mitte des Fahrzeuges konzentriert, sondern in ähnlichem Verhältnis auf vorne und hinten verteilt, sodass spontane Lenkbefehle etwas träger umgesetzt werden. Dafür ist das Fahrverhalten tendenziell "gutmütiger" und im Grenzbereich etwas besser berechenbar.

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Transaxle-Bauweise mit Getriebe an der Hinterachse beim Ferrari 599 GTB (2006-2012)

Andererseits kann man auch durch bloßes Zurückversetzen des Motors hinter die Vorderachse eine ziemlich ausgewogene Gewichtsverteilung erzielen, ohne noch das Getriebe an die Hinterachse zu verschieben. So ist es z.B. beim Mazda MX-5 und bei vielen „normalen“ BMWs mit (leichterem) Benzinmotor der Fall. Hierbei wird im Vergleich zu anderen Konzepten dieses Abschnitts am wenigsten Fahrzeuglänge nur dem Fahrverhalten geopfert und hält sich der konstruktive Mehraufwand in Grenzen.

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Front-Mittelmotor beim Mazda MX 5 (2015)

Porsche baut bei seinem 911er traditionellerweise den Motor hinter der angetriebenen Hinterachse als Heckmotor ein (man spricht dann von Heckantrieb). An sich ist dieses Konzept dem Mittelmotor leicht unterlegen, wobei der Heckmotor beim „Driften“ hilfreich sein kann. Echte Rücksitze gehen sich auch hier nicht aus. Auch der Smart oder der mit ihm verwandte neue Renault Twingo haben diese Motoranordnung im Sinne der Platzoptimierung gewählt, wobei das Fahrwerk nicht für Übersteuern ausgelegt wurde.

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Heckantrieb beim Porsche 356 (1963)

Allgemein ist eine Fahrwerksabstimmung wünschenswert, die in Grenzsituationen leicht untersteuert und somit
über die Vorderräder schiebt. Damit bekommt der Fahrer einen Hinweis auf die erreichte Haftgrenze der Reifen. Er kann dann entweder durch Bremsen Gewicht auf die Vorderachse verlagern, um mehr Adhäsion zu erreichen und zur gewünschten Spur zurückzukehren, oder durch gezieltes Gasgeben das Heck zum leichten Ausbrechen bzw. leichten Drift bringen, um so das Auto etwas schneller durch die Kurve zu bringen.

3. Frontantrieb

In der Kompakt- bis Mittelklasse sind heutzutage fast ausschließlich Vertreter mit Frontantrieb zu finden. Vorreiter war hier der Citroën mit dem Traction Avant (1934 – 1957) und dem 2CV, der "Ente" (1948 1990), während sich die Dominanz in der Kompaktklasse erst in den 60er Jahren durchgesetzt hat (z.B. Mini oder Renault R4; VW folgte erst 1974 mit dem Golf).

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Citroën SM (1970-1975): Versuch eines frontgetriebenen Sportwagens


Beim Frontantrieb ist der Motor meist quer zur Fahrtrichtung eingebaut und praktisch die gesamte Technik in der Nähe der Vorderachse (meist davor, siehe das Bild unten; das obige Bild mit längs eingebautem Motor hinter der Vorderachse ist eine seltene Ausnahme zwecks besserer Gewichtsverteilung). Beim typischen Frontantrieb ist eine ausgeglichene Gewichtsverteilung unmöglich (vielfach Größenordnung von 60 % vorne zu 40 % hinten oder – gerade bei schweren Dieselmotoren – noch schlechter), dafür kann die Platzausnützung optimiert werden.

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Perfekte Raumausnützung beim Honda N-One (2012)

Das Fahrverhalten ist typischerweise unspektakulär und zu schnell gefahrene Kurven führen zu Untersteuern: Die Vorderräder schaffen es nicht, sowohl für die Richtungsänderung als auch für den Vortrieb zu sorgen, sodass das Auto geradeaus weiterfährt, anstatt sich einzudrehen wie ein Wagen mit Hinterradantrieb. Diese Situation wird vielfach für weniger gefährlich erachtet, und man kann durch einfaches Wegnehmen von Gas oder kurzes Bremsen meist einigermaßen wieder die gewünschte Kurvenfahrt erreichen. Auch bei Schnee und Glätte hat der Frontantrieb Vorteile. Umgekehrt tendiert er dazu, dass man bei Kurven auf der Lenkung Einflüsse von Gasgeben und -wegnehmen spüren kann (
torque steer) und dass die Vorderreifen mit den hohen Leistungen moderner Motoren vielfach überfordert sind. Bei entsprechenden Bodenverhältnissen wird ein vergleichbares Auto mit Hinterradantrieb regelmäßig besser beschleunigen und durch Kurven fahren können.

4. Allradantrieb

Man landet damit vielfach beim Allradantrieb; mitunter einfach, weil mehr besser ist bzw. weil man sicher in den Winterurlaub gelangen möchte. Freilich: Durch Verteilung des Antriebs auf alle vier Räder lassen sich grundsätzlich höhere Kurvengeschwindigkeiten als auch bessere Traktion auf rutschigem Untergrund erreichen.

Zwei Nachteile hat Allradantrieb immer: Er führt zu mehr Gewicht – regelmäßig 50 bis eher 100 kg – und damit auch zu etwas schlechterem Bremsverhalten. Die Umlenkung der Motorkraft auf vier Räder führt außerdem zu mehr Reibung und Trägheitsmomenten und damit schlussendlich zu mehr Treibstoffverbrauch und gefühlter Minderleistung.

Vom Konzept her gibt es unzählige Varianten: Bei klassischen Geländewägen werden in der Geländeübersetzung Verzerrungen im Antriebsstrang zwecks besseren Vortriebs auf rutschigem Untergrund akzeptiert. Bei Fahrzeugen, die auf Hinterradantrieb aufbauen, wird meist die Vorderachse „zugeschaltet“, wenn es erforderlich ist. Damit „spürt“ man den Allradantrieb im Regelfall nicht, hat ihn aber, wenn man ihn braucht. Bei Subarus mit Schaltgetriebe wird die Kraft grundsätzlich mechanisch auf alle vier Räder verteilt. Erwähnenswert ist auch das Allradantriebssystem des Porsche 959 oder das des Ferrari FF.

http://www.motorauthority.com/image/100381818_subaru-symmetrical-all-wheel-drive-technology
Allradantrieb bei Subaru mit kurzem Boxermotor vor der Vorderachse

Den Allradantrieb hat in erster Linie Audi „benötigt“, um die auf den NSU mit leichtem Wankelmotor der 1960er Jahre zurückgehende Konstruktion bei „normalem“ Audimotor langfristig fortführen zu können: Der schwere Motor war samt Getriebe derart ungünstig vor der angetriebenen Vorderachse platziert, dass das Fahrverhalten, die Sicherheit und auch die Möglichkeit, höhere Leistung über die Vorderräder auf die Straße zu bringen, deutlich eingeschränkt waren. Anstatt auf ein oberklassetaugliches Konzept zu setzen, wurden einfach auch die hinteren Räder mit angetrieben und heftig für das neue „quattro“-Konzept geworben. Erst 2007 mit dem A5 wurde immerhin das Getriebe hinter das Differential versetzt, um die frontlastige Gewichtsverteilung etwas zu verbessern. Auch gibt es mittlerweile elektronische Helferlein, die durch gezielte Kraftzufuhr auf die vier Räder ein besseres Lenkverhalten ermöglichen. Trotz aller optischer Anstrengungen sieht man auch aktuellen Audis noch an, dass sie mehr Gewicht vor der Vorderachse tragen als ein typischer BMW oder Mercedes (vergleiche auch einen Audi TT mit einem Mazda MX-5 oder einen Golf mit einem 1er-BMW, der vorerst noch Hinterradantrieb hat).

Auch in kompakteren Fahrzeugen wird immer mehr „Allradantrieb“ verkauft. Hier läuft der Wagen grundsätzlich regelmäßig praktisch im Vorderradantrieb und schaltet bei Bedarf die Hinterräder mehr oder weniger hinzu. Er hilft damit vorwiegend in Extremsituation bzw. ermöglicht es, auch beim Frontantriebslayout die heute verfügbaren hohen Motorleistungen einigermaßen auf die Straße zu bringen.

Insbesondere bei den beiden letzten frontantriebsabgeleiteten Varianten sind Lenkeinflüsse beim Beschleunigen aus Kurven nicht ganz vermeidbar (außer durch gefühllose Lenkungen). Außerdem führen sie typischerweise wieder zu untersteuerndem Fahrverhalten. Selbst hinterradantriebsabgeleitete Allradantriebe leiden in gewissem Maße unter diesem Problem, da das Mehrgewicht im vorderen Bereich des Fahrzeuges anfällt. Somit führt die zusätzliche Massenträgheit dazu, dass das Auto nicht so 
gerne zur Richtungsänderung bewegt werden kann. Obwohl der Allradantrieb bei einer Oberklasselimousine außer bei rutschigem Untergrund regelmäßig eher den Nachteil weiteren Gewichts mit sich bringt, scheint die Tendenz bei höherpreisigen Autos in Richtung Allradantrieb zu gehen (interessanterweise gibt es hingegen zunehmend „SUVs“ mit „bloßem“ Frontantrieb).

5. Richtiges Kurvenfahren

Entsprechend der unterschiedlichen Fahrzeugcharakteristika gibt es unterschiedliche Ansätze, wie eine Kurve schnell durchfahren werden kann. Grundsätzlich kann ein leichteres Auto bei ähnlicher Bereifung schneller durch eine Kurve fahren als ein schwereres Auto, da weniger trägheitsbedingte Fliehkräfte des Fahrzeuges von den Reifen bewältigt werden müssen. Ein schweres Auto wird vor der Kurve stärker abbremsen müssen, wobei ihm ein stärkerer Motor helfen kann, nach der Kurve schneller wieder zu beschleunigen (was freilich mit mehr „Energieverlust“ verbunden ist).

Aufgrund besserer Gewichtsverteilung und der Tatsache, dass die vorderen Räder nur die Richtungsänderung und die hinteren nur den Vortrieb bewerkstelligen müssen, wird ein an den Hinterrädern angetriebenes Auto eine Kurve schneller durchfahren können als ein vergleichbares Auto mit Frontantrieb. Dort werden die Vorderreifen eher durch den gleichzeitigen Wunsch nach Vortrieb (Beschleunigung) und Richtungsänderung (Überwindung der Fliehkräfte) überfordert; außerdem führt die zusätzliche Masse vor der Vorderachse auch zu zusätzlicher Trägheit bei Richtungsänderungen. Darüber hinaus verkraftet der Hinterradantrieb bereits vor dem Scheitelpunkt der Kurve dosiertes Gasgeben besser bzw. kann das Auto gegebenenfalls mit einem „Gasschub“ und damit einhergehendem, geringem Übersteuern auch jenseits des Lenkeinschlages „um die Ecke“ gebracht werden. Beim Frontantrieb wird man im Grenzbereich hingegen erst deutlich nach dem Scheitelpunkt der Kurve wieder stärker „Gas“ geben können, um nicht durch Untersteuern aus der Kurve zu „fliegen“. Gleichzeitig kann hier konstantes Bremsen in der Kurve helfen, Gewicht auf die Vorderachse zu bringen, damit die Reifen bessere Traktion für die Kurvenfahrt aufbauen können.

Auch wenn der Allradantrieb von den Tendenzen her dem Frontantrieb ähnlich ist, so kann hier das Abbremsen vor der Kurve (um Untersteuern zu vermeiden) vielfach mit
„mehr Gas“ nach dem Scheitelpunkt der Kurve kompensiert werden. Die Traktion ist bei vier angetriebenen Rädern nämlich höher, und der Wagen wird auf den gelenkten und mitangetriebenen Vorderrädern gleichsam aus der Kurve „gezogen“ (teilweise kann beim Allradauto auch konstantes, moderates Gasgeben bei der Kurvenfahrt nützlich sein, um gewichtsverlagerungsbedingte Lastwechselreaktionen zu vermeiden). Freilich mag der Spaß geringer und der Energieverlust höher als bei bloßem Hinterradantrieb sein und kann ein Ausbrechen bei Überschreiten der Haftgrenze der Reifen besonders unberechenbar sein.

In Fachzeitschriften werden am ehesten Vergleichstests zwischen Porsche 911 mit und ohne Allradantrieb gemacht. Während der Hinterradantrieb stets beim Lenkgefühl gewinnt, gewinnt der Allradantrieb regelmäßig bei schlechten Witterungsverhältnissen. Bei gutem Straßenbelag erreicht meiner Erinnerung nach bei professionellen Fahrern vielfach das leichtere und eher kontrolliert driftbare Hinterradantriebsmodell minimal bessere Rundenzeiten, wobei die Unterschiede relativ gering sind. Bei
normalen Autos mit Frontmotor ist freilich von Haus aus grundsätzlich mehr Gewicht auf der Vorderachse als bei einem Porsche mit Heckmotor und wird diese Tendenz durch Allradtechnik meist weiter verstärkt. Insoweit wird die Gewichtsverteilung beim Porsche 911 im Verhältnis zu anderen Autos kaum negativ durch das Mehrgewicht der Allradtechnik verschlechtert.




Für weitere Informationen und allfällige Abbildungen siehe auch:
Autozine Technical School





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Philipp Lust, 2014                         www.lust.wien