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Abhängig von der Lage des Motors und der
Anordnung der Antriebsräder unterscheidet man zwischen fünf Antriebstypen:
Frontantrieb
Heckantrieb (Frontmotor mit Hinterradantrieb)
Allradantrieb
Zuschaltbarer Allradantrieb
Heckmotorantrieb
Sie unterscheiden sich in der Art der Kraftübertragung, die in den folgenden
Kapiteln dargestellt wird:
Frontantrieb
Vorderradangetriebene Fahrzeuge haben das gleiche Antriebsprinzip wie
Heckangetriebene, jedoch sind einzelne Baukomponenten anders angeordnet. Im quer
eingebauten Motor kann das Getriebe zwar direkt hinter dem Motor sitzen, die
Kraft wird jedoch wie üblich über die Kupplung zum Getriebe in der üblichen
Reihenfolge angebracht. Sowohl beim Längs- als auch beim Quermotor wird die
Kraft vom Getriebe zum Differential weitergeleitet. Beim Quermotor befindet sich
das Differential mit dem Getriebe in einem Gehäuse, beim längs eingebauten
Motor hingegen zwischen Motor und Getriebe.
Die Kraftübertragung vom Differential zu den Rädern erfolgt durch kurze
Gelenkwellen. Um gleichzeitig das Einfedern und die Lenkbewegungen der Räder zu
ermöglichen, sind die Gelenkwellen mit hochentwickelten Gleichlaufgelenken
versehen, in denen Stahlkugeln in besonderen Kurvenbahnen die Kraft ruckfrei
übertragen.
Heckantrieb
(Frontmotor mit Hinterradantrieb)
Bei vorne liegendem Motor und Hinterradantrieb wird die Kraft des Motors über
Kupplung, Getriebe und zusätzlicher Kardanwelle auf die Hinterradachse
übertragen.
Die Kardanwelle hat an jedem Ende zwei Kardangelenke. Manchmal gibt es
auch zwei kurze Kardanwellen mit entsprechendem Zwischenlager und Schiebestück.
Die Gelenke der Kardanwelle ermöglichen, dass sich die Hinterradachse auf und
ab bewegen kann. Da sich dabei der Abstand zwischen Getriebe und Hinterachse
ständig ändert, ist ein Längenausgleich notwendig.
Der letzte Teil der Kraftübertragung erfolgt über die Hinterradachse, in deren
Mitte das Differential sitzt, das drei Funktionen hat: Erstens wird die
Antriebsrichtung der Kardanwelle um 90° auf die Seitenwellen umgelenkt.
Zweitens ermöglicht das Differential, dass sich das kurvenäußere Rad
schneller dreht als das kurveninnere. Drittens sorgt die
Differentialübersetzung dafür, dass die Fahrgeschwindigkeit mit Getriebe und
Motor abgestimmt bleibt.
Das Antriebskegelrad des Differentials, das von der Kardanwelle direkt
angetrieben wird, hat eine Schrägverzahnung. Das Tellerrad ist häufig um das
Verhältnis 4:1 größer als das Antriebskegelrad. Es dreht sich deshalb viel
langsamer als die Kardanwelle.
Am Differentialausgang ist auf jeder Seite der Halbwelle ein schrägverzahntes
Hinterachswellenrad angebracht, die gemeinsam mit Ausgleichskegelrädern als das
eigentliche Differential funktionieren. Liegen zwischen Reifen und Fahrbahn
unterschiedliche Reibverhältnisse vor, so wird mehr Kraft auf das
leichtgängigere Rad übertragen: Es kann zum einseitigen Durchdrehen des
Reifens mit dem geringeren Kraftschluss kommen. Es gibt deshalb meist als Option
eine zusätzliche Sperreinrichtung (Sperrdifferential), die den ungewollten
Kraftausgleich bei unterschiedlichen Reibverhältnissen verhindert.
Allradantrieb
Bei den bisher beschriebenen Antriebsarten werden immer nur zwei Räder
angetrieben, entweder die der Vorder- oder die der Hinterradachse. Dabei kommt
es beispielsweise auf glatter Straße, im Sand oder auf einer nassen Wiese vor,
dass die Antriebsräder, unterstützt von der Differentialwirkung, durchdrehen.
Deshalb wurden Allradantriebe entwickelt. Da man hierfür schwere Bauteile
verwenden musste, war die Technik kaum auf den Pkw zu übertragen. Erst mit
wesentlich leichteren Konzepten zog der Allradantrieb auch im Pkw-Bau ein.
Um Einflüsse des Allradantriebs auf eine Antiblockiereinrichtung oder Schlupfregelung
auszuschließen, ist die mechanische oder
elektronische Verknüpfung der Bauelemente notwendig. Bei hochentwickelten
Allradkonzepten wird sogar der Winkel des Lenkeinschlages von einem Rechengerät
erfasst, um möglichst jeden Fahrfehler zu vermeiden. Solche Techniken verteuern
Fahrzeuge erheblich, so dass es elektronisch gesteuerte Allradantriebe mit
Antiblockiereinrichtung und Schlupfregelung nur in der Spitzenklasse gibt.
Permanenter Allradantrieb
Fahrzeuge mit permanentem Antrieb verfügen über den üblichen
Antriebsmotor mit Kupplung und Getriebe. Das normale Schaltgetriebe wird durch
ein Verteilergetriebe ergänzt. Von hier aus überträgt je eine Kardanwelle die
Antriebskräfte zur Vorderachse und zur Hinterachse, wo wie beim Standardantrieb
ein Differential die Kraft auf jeweils eine rechte und eine linke Gelenkwelle zu
den Antriebsrädern leitet.
Damit es nicht zu Verspannungen im Antriebsstrang kommt, gibt es häufig im
Verteilergetriebe ein Mittendifferential, damit sich Vorder- und Hinterradachse
mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen können.
Für Sondereinsätze, etwa bei
Wettbewerbsfahrten oder auf glatter Straße, lassen sich je nach
Fahrzeugausrüstung das Mittendifferential sowie das Differential der Vorder-
bzw. Hinterachse sperren. Im Wageninneren befinden sich entsprechende Schalter
bzw. Schalthebel. Ungeachtet der eingelegten Differentialsperre bleibt der
Allradantrieb permanent eingeschaltet.
Zuschaltbarer Allradantrieb
Manche Fahrzeughersteller gehen davon aus, dass man den Allradantrieb auf
normaler Straße nicht braucht. Deshalb besitzen bestimmte Fahrzeuge einen
zuschaltbaren Allradantrieb.
Hinter Motor, Kupplung und Schaltgetriebe sitzt ein zusätzliches abschaltbares
Verteilergetriebe. Falls also das Basisfahrzeug einen Vorderachsantrieb besitzt,
wird es im Normalfall ausschließlich über die Vorderachse angetrieben.
Beim Viskoantrieb schaltet sich die Allradtechnik automatisch ein. Für
die Kraftübertragung sorgt eine gallertartige Flüssigkeit, die sich bei
Drehzahlunterschieden schlagartig versteift. Die Viskokupplung ist besonders
für leichte und mittelschwere Pkws geeignet.
Da ein Allradantrieb durch die vielen sich zusätzlich drehenden Teile einen
höheren Kraftstoffbedarf bewirkt, sollte man ihn nur bei unsicheren
Straßenverhältnissen einsetzen.
Heckmotorantrieb
Einige Fahrzeuge, z. B. der VW Käfer und kleine Fiat-Modelle, aber auch der
Sportwagen Porsche 911, haben den Motor und den Antrieb im Heck.
Die Kraft wird durch die Kupplung zum Getriebe und zu den Antriebsrädern über
Gelenkwellen übertragen. Die Ausführung ist ähnlich wie bei
frontangetriebenen Fahrzeugen. Allerdings müssen die Gelenkwellen keine
Lenkbewegung ausführen.
Manchmal sind die Achsrohre auch direkt an das Getriebe angeflanscht. Die Kraft
wird von einer innenliegenden Welle mit einem Gelenk an der Getriebeseite
übertragen.
Die Antriebswellen haben gelegentlich Gummi-Metall-Kupplungen, die eine
elastische Kraftübertragung auf die Räder ermöglichen.
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