Frontantrieb - Heckantrieb
   
Vor- und Nachteile
   




Anordnung von Motor und Fahrwerk
Ganz prinzipiell kann man sich leicht vorstellen dass ein großer Überhang vorne oder hinten über die Achsen schlecht ist. Man stelle sich nur vor mit einem Auto mit großen Überhang über die Achsen einen Slalomkurs zu fahren oder über große Unebenheiten zu fahren. Wenn nun aber viel Gewicht zwischen den Achsen wäre, also etwa der Motor in der Mitte, dann würde das die Situation wieder mildern.
 


Am besten wäre also die Achsen möglichst weit außen und der Motor in der Mitte. So sind im Prinzip reine Rennwagen gebaut, aber es gibt auch einige zweisitzige Sportwagen mit Mittelmotor. Bei anderen Fahrzeugen geht das leider nicht, in der Mitte muss schließlich Platz für die Fahrgäste sein.

Gewichtsverlagerung  
Bevor man Front- und Heckantrieb näher betrachtet ist zunächst von Interesse dass sich das Gewicht bei verschiedenen Fahrzuständen, insbesondere beim Beschleunigen, nach hinten auf die Hinterräder verlagert.
Auch die Beladung führt meist zu einer Gewichtsverlagerung nach hinten.
Das kann je nach Antriebsart ein Vorteil aber auch ein Nachteil sein.

Beschleunigung
Der erste Grund ist beim Beschleunigen, die Belastung verlagert sich durch die Massenträgheit nach hinten.



Die Massenkraft und der entsprechende Anteil der Radantriebskraft bilden ein Moment dass die Vorderräder entlastet und die hinteren Räder zusätzlich belastet. Dieser Effekt tritt bei hoher Beschleunigung auf, also insbesondere beim Beschleunigen in den niedrigeren Gängen.
Beim Bremsen tritt der umgekehrte Effekt auf, diesen umgekehrten Effekt merkt man sogar noch wesentlich deutlicher.

Anmerkung:
Der Begriff der Gewichtsverlagerung ist nicht wirklich exakt da das Gewicht ja dort bleibt wo es ist nur die senkrechte Belastung der beiden Achsen verschiebt sich durch die Wirkung des Moments nach hinten. Es beschreibt also anschaulich die Wirkung wenngleich dieser Begriff nicht wirklich zutreffend ist.

Luftwiderstand  
Der zweite Grund ist der Luftwiderstand.



Der Luftwiderstand wirkt auf die Karosserie entgegen der Fahrtrichtung. Mit dem entsprechenden Anteil der Radantriebskraft bewirkt auch das wieder ein Moment das eine Verlagerung der Belastung auf die Hinterräder verursacht. 
Dieser Effekt tritt insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten auf, da der Luftwiderstand mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zunimmt.

Gravitation
Bei Steigungen tritt durch die Gravitation noch ein weiterer Effekt auf.




Der Anteil der Gravitationskraft der in Fahrtrichtung wirkt, erzeugt mit dem entsprechenden Anteil der Antriebskraft ein Moment das wieder zusätzlich die Hinterräder belastet. Dieser Effekt wirkt sich allerdings erst bei größeren Steigungen
in nennenswerten Ausmaß aus.
Bei Bergab-Fahrten verlagert sich die Belastung umgekehrt auf die Vorderachse.

Antriebsmoment
Ein weiterer Grund ist das Drehmoment der Antriebsräder, dieses Drehmoment bewirkt ein Gegenmoment auf die Karosserie. (Man kann es gut nachvollziehen wenn man sich vorstellt dass die angetriebenen Räder festgehalten werden.)



Dieser Effekt tritt bei hohem Drehmoment der Antriebsräder auf, das ist entweder bei großer Beschleunigung aber auch wenn es bergauf geht oder beim Ziehen eines Anhängers.
Beim Bremsen entsteht auch hier der umgekehrte Effekt, die Räder versuchen das Fahrzeug mitzudrehen.

Anmerkung:
Bei Beschleunigung, Luftwiderstand und Gravitation könnte man die Antriebskraft statt in der Radmitte genau so gut am Radumfang am Boden ansetzen, man dürfte dann eben beim Antriebsmoment die entsprechenden Anteile des Antriebsmoments nicht berücksichtigen. Es käme aber auf das gleiche heraus.

Beladung
Die Beladung eines Fahrzeuges bedeutet nicht nur zusätzliches Gewicht, sondern zumeist auch eine Verlagerung der Belastung auf die Hinterachse.
Während Fahrer und Beifahrer einigermaßen in der Mitte sitzen, sitzen die hinteren Fahrgäste näher bei der Hinterachse und verschieben daher die Belastung bereits etwas nach hinten.
Bei so gut wie allen heutigen PKWs ist der Kofferraum hinten und die Beladung des Kofferraums verschiebt daher die Gewichtsverteilung weiter nach hinten.
Bei zweisitzigen Sportfahrzeugen ändert sich die Gewichtsverteilung dagegen nur wenig, es gibt schließlich keine hintere Sitzreihe und einen nennenswerten Kofferraum haben sie im allgemeinen auch nicht.

Ziehen eines Anhängers
Auch das Ziehen eines Anhängers bedeutet Gewichtsverlagerung nach hinten, einerseits durch die zusätzliche Last hinten aber auch durch das vorher erwähnte Antriebsmoment.

Fronttriebler:
Alle Gewichtsverlagerungen, ob durch Fahrzustände oder durch Beladung, treten auch bei Fronttrieblern in gleicher Weise auf, es entsteht immer eine zusätzliche Belastung für die Hinterräder.



Antriebsarten
Hier sind nun die prinzipiellen Vor- und Nachteile der verschiedenen Antriebsarten beschrieben.

Mittelmotor  
Wie gesagt, den Mittelmotor gibt es nur bei Rennfahrzeugen und bei einigen zweisitzigen Sportwagen.



Diese Anordnung kommt einer idealen Anordnung recht nahe. Allenfalls kann die Belastung der gelenkten Vorderachse, bei Fahrzuständen wo sich das Gewicht nach hinten verlagert, eher etwas gering sein.
Das geringe Massenträgheitsmoment eines Fahrzeuges mit mehr oder weniger zentral angeordneten Massen kann in Grenzsituationen allerdings auch ein Nachteil sein, da sich das Fahrzeug auch leicht um seine senkrechte Achse drehen lässt wenn man es nicht will. Ein größeres Massenträgheitsmoment kann in solchen Situationen richtungsstabilisierend wirken.
Man sitzt bei dieser Anordnung weit vorne mit dem Motor im Nacken, ob das aus Sicherheitsgründen gut ist, ist auch wieder eine ganz andere Frage.

Front-Mittelmotor
In einigen Sportfahrzeugen wurde der Motor vorne, aber zur Gänze hinter der Vorderachse eingebaut, man spricht dann von einem Front-Mittelmotor.



Auch diese Anordnung kommt einer idealen Anordnung recht nahe.
Nachdem sich bei bestimmten Fahrzuständen das Gewicht ohnehin auf die Hinterachse verlagert und auch immer auf der Vorderachse ausreichend Gewicht bleibt, ist diese Anordnung im Fahrverhalten vielleicht sogar besser berechenbar als der hinten liegende Mittelmotor.

Transaxle-System
Beim Transaxle-System ist das Getriebe an der der Hinterachse angeordnet während der Motor vorne bleibt. In Verbindung mit dem Front-Mittelmotor kommt das einer idealen Gewichtsanordnung schon sehr nahe.

Heckmotor mit Heckantrieb  
Historisch war der Heckmotor mit Heckantrieb eine durchaus häufige Antriebsart und wurde bis in die 70er Jahre des vorigen Jahrhunderts gebaut.



Für den Vortrieb ist diese Bauart natürlich günstig, für das Fahrverhalten weniger.
Der im allgemeinen knapp hinter der Hinterachse liegende Heckmotor bewirkt zwangsläufig eine Hecklastigkeit. Es besteht daher eine Tendenz zum Ausbrechen des Hecks. Dazu kommt ein geringes Gewicht auf der Vorderachse, der Lenkachse, was bei verschiedenen Fahrzuständen durch die Gewichtsverlagerung nach hinten noch weiter verringert wird.
Das Fahrverhalten dieser Antriebsart ist daher eher wenig berechenbar was bei schlechten Witterungsbedingungen wie bei nasser Straße noch schlechter wird. Diese Antriebsart wurde in den 70er Jahren bei PKWs praktisch aufgegeben.
Bei wenigen Sportwagen gibt es diese Antriebsart noch, aber auch hier ist zu sagen dass insbesondere bei schlechten Witterungsbedingungen wie nassen Straßen, das Fahrverhalten sehr wenig berechenbar ist.

Frontmotor mit Heckantrieb  
Der Frontmotor mit Heckantrieb war früher sehr weit verbreitet, heute werden vor allem größere Fahrzeuge mit dieser Antriebsart gebaut bei denen kompakte Bauweise nicht ein so wesentliches Kriterium ist.



Im allgemeinen strebt man eine Achslastverteilung von etwa 50 % für Vorder- und Hinterachse an. Da der Motor vorne auf der Vorderachse liegt erreicht man diese Lastverteilung dadurch dass man die Vorderachse möglichst weit nach vorne verschiebt während man hinten einen gewissen Überhang akzeptiert. Aus Gründen der Wendigkeit kann man den Achsabstand ohnehin nicht beliebig groß machen.
Da sich bei verschiedenen Fahrzuständen, insbesondere beim Beschleunigen, das Gewicht nach hinten verlagert wird ein Gewichtsanteil von 50 % auf der angetriebenen Hinterachse als ausreichend angesehen.
Im Grenzfall neigen Hecktriebler dazu hinten wegzurutschen da ein Teil der übertragbaren Reibungskraft für den Antrieb verbraucht wird. Die geometrische Summe der übertragbaren Reibungskräfte an den Reifen ist schließlich immer gleich und umso mehr für den Antrieb verbraucht wird umso weniger bleibt für die Seitenführung übrig. Auch der mitunter etwas größere Überhang hinten wirkt sich nicht unbedingt positiv aus.
Nicht besonders gut ist die Wintertauglichkeit des Hecktrieblers, bei Schnee könnte man etwas mehr Gewicht an den angetriebenen Hinterrädern gebrauchen. Eine größere Gewichtsverlagerung nach hinten geschieht schließlich nur bei bestimmten Fahrzuständen wie größerer Beschleunigung.
Eine Beladung, insbesondere des Kofferraums, bewirkt allerdings eine zusätzliche Belastung der Hinterräder.
Zum Ziehen eines Anhängers ist der Heckantrieb gut geeignet da Anhänger die Hinterachse zusätzlich belasten.

Transaxle-System
Auch hier sorgt das Transaxle-System, der Motor bleibt vorne während das Getriebe an die Hinterachse verlegt wird, für eine bessere Gewichtsverteilung. Das Transaxle-System wurde vor allem bei Sportfahrzeugen realisiert.

Frontantrieb  
Seit den 70er Jahren setzte sich zunehmend der Frontantrieb durch, zunächst bei kleinen Fahrzeugen später auch bei größeren. Ein Grund dafür ist natürlich die kompakte Bauweise.



Bei verschiedenen Fahrzuständen verschiebt sich die Belastung unabhängig von der Antriebsart nach hinten auf die Hinterachse. Ein Fronttriebler muss daher zwangsläufig etwas kopflastig sein. In allgemeinen haben daher Fronttriebler gut 60 % ihres Gewichts auf der Vorderachse. Das erreicht man dadurch dass der Motor knapp vor der Vorderachse eingebaut ist. Dort wo man es im Motorraum, eventuell von unten, sehen kann, sieht man, dass sich die Antriebswellen für die Vorderräder knapp hinter dem Motorblock befinden.
Aufgrund des größeren Gewichts an der Vorderachse neigen Fronttriebler dazu in Grenzsituationen über die Vorderräder zu schieben. Der zweite Grund dafür liegt darin dass ein Teil der Reibungskraft der Räder für den Vortrieb verbraucht wird und daher nicht der ganze Anteil für die Seitenführung zur Verfügung steht.
Bei einer Vollbremsung ist die Belastung der Vorderräder besonders hoch, was nicht von Vorteil ist.
Im allgemeinen wird das Verhalten des Fronttrieblers aber als gut berechenbar angesehen.
Bei Winterbetrieb ist die größere Last an den angetriebenen Vorderrädern ein Vorteil. Die Gewichtsverlagerung nach hinten erfolgt in größeren Ausmaß nur bei bestimmten Fahrzuständen wie größerer Beschleunigung, bei Schnee bleibt also die größere Last an den Vorderrädern im wesentlichen erhalten.
Allerdings verschiebt zusätzliche Beladung, insbesondere des Kofferraums, das Gewicht nach hinten.
Ein Vorteil ist auch dass man bei im Schnee durchdrehenden Antriebsrädern das seitliche Wegrutschen durch Lenkeinschlag unmittelbar korrigieren kann, was so bei seitlich wegrutschenden Hinterrädern nicht möglich ist.
Neben der kompakten Bauweise weist der Frontantrieb daher auch gute Alltagstauglichkeit auf.
Da sich beim Ziehen eines Anhängers das Gewicht nach hinten verlagert ist der Frontantrieb dagegen insbesondere zum Ziehen schwerer Anhänger weniger geeignet.
Seine Grenzen hat der Frontantrieb bei sehr leistungsstarken Fahrzeugen bei großer Beschleunigung und bei sehr hoher Geschwindigkeit wegen der Verlagerung der Belastung auf die Hinterräder. Manche Hersteller die primär auf Frontantrieb setzen bieten daher sehr leistungsstarke Fahrzeuge nur mit Allradantrieb an.
Auch für Rennfahrzeuge ist der Frontantrieb deshalb praktisch ungeeignet weshalb diese Hersteller auch hier Allradfahrzeuge einsetzen.

Allradantrieb
   
Beim Allradantrieb gibt es eine Reihe verschiedener Systeme, vom permanenten Allradantrieb über automatische Zuschaltung bis hin zur rein manuellen Zuschaltung.
Ein prinzipieller Unterschied ist auch ob man von einem Basisfahrzeug mit Heckantrieb oder mit Frontantrieb ausgeht.
Interessant ist freilich dass es Statistiken gibt wonach Allradfahrzeuge häufiger in Unfälle verwickelt werden als Front- und Hecktriebler. Das hat eine Reihe von Gründen.
Zunächst einmal dürfte es oft an Überschätzung liegen, auch ein Allradantrieb hat seine Grenzen. Insbesondere wird der Bremsweg nicht kürzer da ja bei herkömmlichen Antrieben auch alle vier Räder bremsen.
Ein weiterer Grund dürfte darin liegen dass eine Grenzsituation schwerer einzuschätzen ist. Bei Fronttrieblern beginnt ein Wegschieben über die Vorderachse, beim Heckantrieb ein Wegrutschen der Hinterachse. Bei Allradfahrzeugen mag sich die Grenze etwas nach oben verschieben, die Einschätzbarkeit wann man an der Grenze ist dürfte aber oft schwieriger sein.
Bei automatischer Zuschaltung des Allradantriebs kommt hinzu dass man von einem Augenblick zum anderen einen Allradantrieb hat, was die Einschätzbarkeit des Fahrverhaltens auch nicht erleichtert.
Der Allradantrieb hat fraglos seine Vorteile insbesondere was das Fortkommen im Winter betrifft. Es ist aber auch wesentlich die Grenzen zu kennen und die Möglichkeiten nicht zu überschätzen.

Schlusspunkt
Das sind natürlich nur die rein prinzipiellen Vor- und Nachteile der verschiedenen Antriebsarten, es wirken sich aber eine Reihe von anderen Aspekten auch auf das Fahrverhalten aus.
Insbesondere dem Fahrwerk und dessen Abstimmung kommt natürlich gravierende Bedeutung zu.
Aber auch ob es sich um einen niedrig bauenden PKW mit niedrigen Schwerpunkt handelt oder um einen höher bauenden SUV beeinflusst natürlich das Fahrverhalten.
Auch zusätzliche Beladung und die dadurch entstehende Veränderung der Achslastverteilung kann das Fahrverhalten natürlich erheblich beeinflussen.
Heutige Fahrassistenzsysteme wie ABS (Anti-Blockier-System), ASR (Anti-Schlupf-Regelung) und ESP (Elektronische Stabilitätsregelung) greifen in Grenzsituationen ein.
Während also diese prinzipiellen Unterschiede zwischen den verschiedenen Antriebsarten bestehen kann der Einfluss durch andere Aspekte schon auch recht weitreichend sein.




Verwandte Themen:


Wenn ich ein Auto bauen könnte

Die Wirkung des Anti-Blockier-Systems

Diesel_FAQ


Kraft - Drehmoment - Arbeit - Energie - Leistung


Zurück zu

Startseite


10.9.2019                aktualisiert:   15.10.2019

Copyright © 2019        Gottfried Langmann