Im letzten Teil unserer Reihe über Differenzialsperren, kommen wir zur elektronischen Traktionskontrolle. Auch wenn die Handelsnamen oder manches Prospekt eines Autoherstellers es anders suggerieren, dieses elektronische System hat technisch nichts mit einem Differenzial oder einer Sperre gemein. Weshalb das so ist und wie sie funktioniert könnt ihr hier lesen.
Dies ist der fünfte und letzte Teil unserer Reihe über Differenzial-Sperren.
Die ganze Artikelserie über Differenzial-Sperren
- Sperriger Ausgleich – Die verschiedenen Differenzialsperren – Teil 1
- Sperriger Ausgleich – Das Torsen-Differenzial – Teil 2
- Sperriger Ausgleich – Kupplungsbasierte Sperrdifferenziale – Teil 3
- Sperriger Ausgleich: Elektronische Sperren und Torque Vectoring – Teil 4
Wir werden in diesem letzten Teil nicht den Begriff Differenzialsperre für dieses System verwenden. Dennoch findet die elektronische Traktionskontrolle einen Platz in dieser Reihe, denn es geht ja in erster Linie um Systeme, die das Fortkommen im Gelände sichern. Auch wenn die Traktionskontrolle nicht den Aufbau einer Sperre hat, wie wir sie bisher besprochen haben, gehört sie zu diesen Systemen.
Elektronische Traktionskontrolle – Die günstigste Art eine Sperrwirkung zu erzielen
Unter dem Begriff „elektronische Traktionskontrolle“ oder verschiedenen Handelsnamen wie ASR (Anti-Schlupf-Regelung), TCS (Traction Control System), BLD (Brake Lock Differential), BTCS (Brake Traction Control System) oder ETC (Electronic Traction Control) bekannt, bewerben Hersteller und Verkäufer sie oft als elektronische Differenzialsperre. Dabei ist die Traktionskontrolle weder ein Differenzial noch eine Sperre. Aber ihre Wirkung kommt der einer Sperre gleich.
Sie ist letztendlich nur Stück Software, ein Computerprogramm, welches das ABS-Bremssystem nutzt. Sie wird nur zum Erzeugen einer Sperrwirkung in einer Achse genutzt, nicht als zuschaltbarer Allradantrieb. Das Prinzip findet sich als Antriebsschlupfregelung, oftmals mit einer Drehmomentregelung des Motors kombiniert. Sie ist in vielen PKW vorhanden, um das Anfahren, besonders bei leistungsstarken Fahrzeugen, zu unterstützen. Dieser Name beschreibt auch genauer, was das System macht. Es verhindert den Schlupf eines oder mehrerer Räder. In diesem Fall durch gezielte Bremseingriffe.
Da sie das vorhandene ABS-System nutzt, ist sie auch die preisgünstigste Variante, dem Fahrzeug eine Sperrwirkung einzuhauchen. Zumindest für den Hersteller. Es ist keine zusätzliche Hardware nötig, denn ABS-System ist vorhanden. Welche Auswirkungen das für den Fahrzeugbesitzer hat, sehen wir später.
Bekannte Geländewagen mit elektronischen Traktionskontrollen, sind der Land Rover Defender und Jeeps mit Quadra-Trac II ab 2005.
Aufbau und Funktion
In den Achsen eines Fahrzeugs mit elektronischer Traktionskontrolle sind offene Differenziale eingebaut (Siehe Teil 1). Ansonsten benötigt die elektronische Traktionskontrolle nur noch ein Programm, welches die Informationen des ABS-Systems nutzt.
Die Funktion ist schnell erklärt. Wie im ersten Teil der Reihe erläutert, verpufft die Antriebsenergie bei einem offenen Differenzial am durchdrehenden, traktionslosen Rad. Es kann sich dort kein oder zumindest kein ausreichendes Drehmoment aufbauen. Da das Drehmoment am durchdrehenden Rad auch das maximale Drehmoment für alle anderen Räder ist, reicht es nicht um das Fahrzeug fortzubewegen.
Jetzt kommt die Traktionskontrolle ins Spiel. Der Radsensor des ABS stellt den deutlichen Drehzahlunterschied zwischen dem traktionslosen Rad und dem anderen Rad der Achse oder allen anderen Räder fest. Jetzt bremst es in Intervallen das durchdrehende Rad ab. Durch den Widerstand, den das Abbremsen erzeugt, baut sich an dem abgebremsten Rad wieder ein Drehoment auf. Genau das überträgt das offene Differenzial nun auf das Rad mit mehr Traktion. Der Wagen kann weiterfahren. Um das Rad nicht vollends zum Stehen zu bringen, wird wie bei einer Vollbremsung mit ABS, die Bremse immer wieder gelöst und angezogen.
Bei einem Fahrzeug mit permanentem Allradantrieb kann so sogar das Drehmoment für alle anderen Räder so erhalten werden, wenn das Differenzial zwischen den Achsen nicht gesperrt ist.
Von der Wirkung her, kommt dies einem Differenzial mit Sperrwirkung gleich. Das System ist für Fahrzeug-Assistenzsysteme neutral, da es vom Steuergerät angesprochen wird.
Fahrverhalten auf Asphalt
Betrachten wir kurz die Straßenfahrt. Wenn ein Hersteller eine Funktion für die Traktionskontrolle bei Straßenfahrt vorgesehen hat, dann dient es der Anti-Schlupf-Regelung und soll durchdrehende Räder verhindern. Das nutzen übergeordnete Assistenzsysteme, wie das TCS (Traction Control System) und das ESC (Electronic Stability Control) beim Jeep Wrangler. Beim Fahren auf trockenem Asphalt werden diese Systeme nur selten greifen, im Grunde nur, wenn zu stark beschleunigt wird. Bei nasser Straße, Schnee oder Eis helfen sie durch die Bremseingriffe, die Fahrspur stabil zu halten und ein Fortkommen zu sichern.
Fahrverhalten im Gelände
Im Gelände merkt der Fahrer das Eingreifen am Aufleuchten der Kontrollampe in seinem Display und an knarzenden Geräuschen die von den Bremsen kommen. Oft wird der Fahrer mit seinem Wagen ersteinmal im Hindernis stehen bleiben. Dann fängt die Traktionskontrolle an zu arbeiten, bevor es langsam weiter geht. Bei schnellerer Fahrt, beispielsweise in Dünen, bemerkt der Fahrer das System nur über die Kontrolllampe und die typischen Geräusche. Die Fahrt geht nahezu unvermindert weiter. Ansonsten arbeitet die Traktionskontrolle sehr unauffällig.
Fazit zur elektronischen Traktionskontrolle
Ein simples System, welches im Gelände einen guten Job macht. Es sichert das Fortkommen für einen vergleichsweise geringen Preis. Zumindest wenn der Einsatz nur gelegentlich erfolgt.
Vorsicht Verwirrung!
Je nach Hersteller nutzen andere Fahrsicherheitssysteme, wie elektronische Stabilitätsprogramme, ebenfalls Bremseingriffe, um die Fahrsicherheit zu erhöhen. Das kann zu Verwirrung führen. Während beispielsweise beim Land Rover Defender nur das ETC vorhanden ist, stehen beim Jeep Wrangler neben der Traktionskontrolle BLD, weitere Assistenzsysteme (ESC, TCS) zur Verfügung, die je nach Fahrmodus, Geschwindigkeit oder Fahrerwunsch ein- und ausgeschaltet werden.
Kontraproduktiv, aber es funktioniert
Hier geht es um das Fahren im Gelände und da haben die elektronischen Traktionskontrollen eben Schwächen. Das fängt beim Prinzip an, es ist kontraproduktiv. Der Bremseingriff vernichtet Drehmoment, welches zum Fahren gebraucht wird durch Abbremsen. Eine elektronische Traktionskontrolle benötigt aus diesem Grund immer etwas mehr Drehmoment vom Motor als die bereits besprochenen Differentialsperren.
Auch der Motor wird heruntergebremst, er ist ja kraftschlüssig mit den Rädern verbunden. Der Hersteller ist gefordert, hier die richtige Balance zu finden. Das macht die Qualität einer elektronischen Traktionskontrolle aus. Bis heute haben einige Hersteller bei ihren SUV das Problem, dass die Traktionskontrolle den Wagen bis zum Stillstand herunterdrosselt, wenn es auf rutschigem Untergrund bergauf gehen soll. Daher müssen Hersteller darauf achten, dass bei Traktionskontrollen, die alle vier Räder überwachen, eine eventuell zusätzliche Drehmomentregulierung oder die ganze Traktionskontrolle abgeschaltet werden kann, wie beispielsweise beim Jeep Wrangler das TCS-System.
Je häufiger die Traktionskontrolle eingreifen muss, je schneller sind auch Bremsbeläge und Scheiben verschlissen. Zudem auch noch für jedes Rad unterschiedlich schnell. Sportliche Fahrer einiger SUV-Modelle kennen das Problem.
Muss die Traktionskontrolle sehr oft hintereinander eingreifen, beispielsweise bei einer längeren Fahrt durch weichen Dünensand, bestand früher auch noch die Gefahr, dass die Bremsen überhitzen. Mittlerweile setzen Hersteller Rechenmodelle im Steuercomputer ein, um ein Überhitzen zu verhindern. Sie berücksichtigen alle Bremseingriffe über die Zeit und bei drohender Überhitzung schaltet der Computer das System aus. Damit entfällt zwar die Hilfe, aber die Bremsen überhitzen nicht.
Ein gutes System für gelegentliches Offroad-Fahren
Aufgrund der genannten Nachteile ist die elektronische Traktionskontrolle in meinen Augen etwas für gelegentliches Offroadfahren. Dabei leistet sie einen guten Dienst. Sie ist sehr betriebssicher, da der Fahrer nicht Gefahr läuft, sie falsch zu bedienen. Sie arbeitet autark und springt ein, wenn es nötig ist.
Wer häufig und heftig im Gelände unterwegs ist, sollte sich dennoch für eine mechanische Sperre, 100-Prozent oder Torsen, entscheiden. Bei aktiver 100-Prozent-Sperre bleibt die Traktionskontrolle de-facto inaktiv, da es nicht zu Drehzahldifferenzen an einer Achse kommen kann. Systeme, wie das TCS beim Jeep Wrangler müssen dann aber abschaltbar sein, da sie die Drehzahlen aller angetriebenen Räder überwachen.
Der Fahrer kann nur über die Wahl des Fahrzeugs entscheiden, ob er eine elektronische Traktionskontrolle bekommt oder nicht. Sie kann nicht nachgerüstet werden.
Zum vierten Teil: Sperriger Ausgleich: Elektronische Sperren und Torque Vectoring – Teil 4