Achsaufgaben und Achslast
Eine Nutzfahrzeugachse muss Fahrzeuggewicht und dynamische Kräfte aufnehmen, die Räder führen und – bei einer Antriebsachse – Drehmoment übertragen. Lenk-, Antriebs-, Nachlauf- und Liftachsen erfüllen daher unterschiedliche Aufgaben. Federung und Achsführung bestimmen zusätzlich, wie Kräfte in den Rahmen eingeleitet werden.
Die zulässige Achslast ist keine reine Tragfähigkeitsangabe des Achsgehäuses. Reifen, Felgen, Radlager, Bremsen, Federung und gesetzliche Vorgaben begrenzen das Gesamtsystem gemeinsam.
Achsgetriebe, Differential und Sperren
Der Achsantrieb lenkt den Kraftfluss typischerweise um und stellt eine feste Untersetzung bereit. Das Differential verteilt das Drehmoment auf beide Seiten und ermöglicht unterschiedliche Raddrehzahlen in der Kurve. Ohne diesen Ausgleich würden Reifen und Antriebsstrang auf festem Untergrund stark verspannt.
Eine Differentialsperre schränkt den Drehzahlausgleich ein. Sie kann helfen, wenn ein Rad wenig Haftung besitzt, erzeugt aber weder zusätzliche Motorleistung noch eine weitere Übersetzung. Auf griffigem Untergrund kann eine eingelegte Sperre zu hohen Verspannungen führen.
Hypoid-Achsantrieb: Zahnkontakt, Lagerkräfte und Schmierung
Beim klassischen Kegelradpaar schneiden sich die Drehachsen von Antriebsritzel und Tellerrad. Ein Hypoid-Achsantrieb besitzt dagegen einen Achsversatz: Die Ritzelachse liegt oberhalb oder unterhalb der Tellerradmitte. Dadurch verändert sich die räumliche Bewegung der Zahnflanken gegeneinander. Zum Abwälzen kommt eine zusätzliche Gleitbewegung in Zahnlängsrichtung. Der Hypoidversatz beeinflusst damit sowohl die Anordnung der Gelenkwelle als auch Reibung und Schmierbedarf. Seine Größe gehört zur festgelegten Geometrie des zusammengehörigen Radsatzes.
Die Zahnkräfte erzeugen außer dem nutzbaren Drehmoment auch radiale und axiale Belastungen. Lager und Gehäuse müssen Ritzel und Tellerrad so abstützen, dass ihre Lage unter Last ausreichend genau erhalten bleibt. Die Lagerung ist damit Teil der Verzahnungsfunktion. Meritor behandelt beim Achsantrieb MS-MR61 Ritzellager-Einstellung, Zahnflankenspiel und Tragbild als getrennte Prüfgrößen. Das Tragbild zeigt, wo die Flanken beim Prüfkontakt aneinandertragen. Ein korrektes Flankenspiel allein beweist deshalb noch keine korrekte Kontaktlage. Zug- und Schubseite werden getrennt beurteilt; die zulässigen Muster und Einstellverfahren gehören zum jeweiligen Radsatz.
Hohe Flächenbelastung zusammen mit Gleitbewegung stellt besondere Anforderungen an das Achsöl. Die öffentlich zugängliche Beschreibung der SAE J2360 erläutert die Aufgabe von Hochdruckadditiven: Sie sollen Anhaften und anschließendes Herausreißen von Material an belasteten Zahnflanken verhindern. Bei Geräusch oder Erwärmung müssen Ölstand und passende Schmierstofffreigabe gemeinsam mit Lagereinstellung, Flankenspiel und Zahnkontakt betrachtet werden. Eine Viskositätsangabe allein beschreibt noch nicht alle geforderten Eigenschaften; ein beliebiger Ölzusatz beseitigt keine fehlerhafte Kontaktgeometrie.
Merksatz: Der Hypoidversatz bestimmt die Kontaktbewegung; Lagerung, Tragbild und freigegebenes Öl sichern gemeinsam den belastbaren Zahneingriff.
Quellenhinweis: TEA Hamburg · Hypoidversatz und Gleitbewegung · KHK · Hypoidräder, Radial-/Axialkräfte und Einbauabweichungen, Seiten 346–349 · Meritor MM-01105 · Ritzellager, Tragbild und Fehlersuche, Seiten 28–30, 48–49 und 62 · SAE J2360 · öffentliche Beschreibung zu Hypoid-Schmierstoffen und Hochdruckadditiven
Offenes Differenzial und Quersperre: Drehzahl ist nicht Drehmoment
Ein symmetrisches offenes Differenzial verteilt im idealisierten, annähernd stationären Betrieb gleiche Drehmomente auf beide Abtriebswellen. Gleichzeitig erlaubt es unterschiedliche Drehzahlen. Drehmoment beschreibt die drehende Belastung, Leistung zusätzlich die Geschwindigkeit der Drehbewegung. Dreht ein Rad schneller, kann dort trotz gleichen Drehmoments mehr mechanische Leistung umgesetzt werden. Die Vorstellung, das Differenzial schicke einfach das gesamte Drehmoment zum durchdrehenden Rad, verdeckt deshalb den entscheidenden Zusammenhang. Innere Reibung und die Beschleunigung rotierender Teile bleiben in dieser Grundbetrachtung unberücksichtigt.
Ein eigenes Rechenbeispiel zeigt die Traktionsgrenze. Das linke Rad könne wegen geringer Haftung höchstens 200 Nm übertragen; rechts wären deutlich mehr möglich. Ohne zusätzlichen Bremseingriff begrenzt das offene Differenzial dann auch die rechte Seite auf ungefähr 200 Nm. Bei einem angenommenen wirksamen Radradius von 0,50 m entspricht dies jeweils 400 N Umfangskraft und zusammen 800 N. Gerechnet wird mit F = M / r: Kraft in Newton gleich Raddrehmoment in Newtonmetern geteilt durch Radius in Metern. Das Beispiel gilt ohne Radnabenuntersetzung und Verluste; seine Zahlen sind keine Achsfreigabe.
Eine vollständig eingelegte formschlüssige Differenzialsperre, hier als Quersperre zwischen den Rädern, verhindert deren Drehzahlausgleich. Gleiche Drehzahl bedeutet nun gerade nicht, dass beide Seiten dasselbe Drehmoment aufnehmen müssen: Der Reifen mit besserer Haftung kann einen größeren Anteil abstützen. Die Sperrwirkung bleibt durch verfügbares Antriebsmoment, Bauteilbelastbarkeit und Reifenhaftung begrenzt. Ein selbstsperrendes Differenzial mit begrenzter Drehmomentverteilung ist davon zu unterscheiden. Torsen beschreibt dessen Verhältnisgrenze als Torque Bias Ratio, kurz TBR; eine solche Ausführung ist keine starre Vollsperre.
Merksatz: Offen werden idealisiert die Drehmomente gekoppelt; vollständig gesperrt werden die Drehzahlen gekoppelt.
Quellenhinweis: Dana/Spicer · konventionelles Differenzial und Limited Slip, Druckseite v · Torsen · Drehmomentverhältnis, Haftungsgrenzen und Abgrenzung zur Vollsperre
Renault Trucks Optitrack: zeitweiser hydraulischer Vorderradantrieb
Renault Trucks beschreibt Optitrack für die Baureihe C als zuschaltbare hydraulische Traktionshilfe. Zwei Hydromotoren sitzen an den Vorderradnaben. Das gemeinsam mit Poclain entwickelte System ergänzt damit den Hinterachsantrieb, wenn vorübergehend zusätzliche Zugkraft an der Vorderachse benötigt wird. Die Herstellerinformation von April 2018 behandelt die Weiterentwicklung Optitrack+.
Der Energiepfad unterscheidet sich von einer mechanischen Antriebswelle: Die Hydraulik transportiert Leistung über Druck und Volumenstrom zu den Radmotoren. Druckdifferenz und Schluckvolumen bestimmen das ideale Motormoment; der Volumenstrom beeinflusst die Drehzahl. Leitungs-, Strömungs- und mechanische Verluste vermindern die am Rad verfügbare Leistung.
Ein Hydromotor an der Nabe ist weder ein Portalvorgelege noch mit einer gewöhnlichen Radnabenuntersetzung gleichzusetzen. Das Vorgelege verändert eine mechanische Übersetzung, während Optitrack hydraulische Energie in Raddrehmoment umsetzt. Die ähnlich radnahe Einbaulage verdeckt also unterschiedliche Aufgaben.
Die Zuschaltung erfolgt innerhalb der vorgesehenen Fahr- und Betriebsbedingungen. Daraus folgt keine pauschale Gleichwertigkeit mit einem permanent mechanisch angetriebenen Allradfahrzeug. Für die konkrete Ausführung sind die zugehörigen Bedien- und Wartungsvorgaben maßgeblich.
Quellenhinweis: Renault Trucks · Optitrack+, 11. April 2018
Mercedes-Benz HAD: Zusatztraktion über hydraulische Radnabenmotoren
Bei einem hydraulischen Zusatzantrieb gelangt die Leistung über eine Pumpe, Druckleitungen und Radnabenmotoren an die Vorderachse. Der mechanische Hauptantrieb zu den Hinterrädern bleibt bestehen. Die zusätzliche Vorderachstraktion hilft einem überwiegend auf der Straße eingesetzten Lkw, kurze Abschnitte mit geringer Haftung zu überwinden. Ein solches System ist anders ausgelegt als ein mechanischer Allradantrieb für dauerhaft schwere Geländearbeit.
Mercedes-Benz nennt diese Lösung Hydraulic Auxiliary Drive, kurz HAD. Die Herstellerinformation vom Juli 2026 beschreibt eine am Motor angeordnete Hochdruckpumpe, bis zu 450 bar Systemdruck und bis zu 40 kW Antriebsleistung je Vorderrad. Diese drei Größen dürfen nicht verwechselt werden: Druck allein ist noch keine Leistung. Hydraulische Leistung ergibt sich idealisiert aus Druckdifferenz mal Volumenstrom; reale Pumpen, Leitungen und Motoren verursachen zusätzlich Verluste und Wärme.
Eine konstruktiv wichtige Besonderheit ist der Abgriff am Verbrennungsmotor. Daimler beschreibt für den Arocs von 2020, dass der Zusatzantrieb dadurch während eines Gangwechsels weiter Traktion bereitstellen kann. Außerdem führen hydraulische Drehverteiler im Achsschenkel das Medium so, dass die Lenkbewegung die Schläuche nicht einfach verdrillt. Das betrifft die Integration in eine gelenkte Achse ebenso wie die reine Erzeugung des Raddrehmoments.
Die Geschwindigkeitsfreigabe muss zum Fahrzeugstand passen: Der Bericht von 2020 nennt bis zu 25 km/h, die Herstellerübersicht vom Juli 2026 bis zu 30 km/h. Daraus lässt sich keine nachträgliche Freigabe für ein älteres Fahrzeug ableiten. Gegenüber dem ebenfalls hydraulischen Renault-Optitrack-Prinzip sind insbesondere Pumpenantrieb, Zuschaltbedingungen und Fahrzeugabstimmung zu vergleichen. Ein ähnlicher Einsatzzweck belegt weder identische Bauteile noch dieselbe Regelstrategie.
- Praxisbezug: Bei Zusatztraktion zuerst den Leistungsabgriff und die freigegebenen Betriebsbedingungen prüfen. Druck, Leistung und zulässige Geschwindigkeit beschreiben unterschiedliche Systemgrenzen.
Quellenhinweis: Daimler Truck, 27.07.2026 · HAD-Druck, Leistung und Geschwindigkeitsbereich · Daimler Truck, 16.06.2020 · Motorabgriff, Drehverteiler und damalige Freigabe
Radnabe, Reifen und wirksamer Radius
Radlager führen die Nabe bei hohen Radial- und Axialkräften. Felge und Reifen übertragen diese Kräfte weiter. Reifendimension, Luftdruck, Lastindex, Profil und Untergrund beeinflussen Tragfähigkeit, Walkarbeit, Rollwiderstand und Traktion.
Für die Zugkraft ist der wirksame Abrollradius entscheidend. Ein größerer Radius erhöht bei gleicher Motordrehzahl die theoretische Fahrgeschwindigkeit, verringert aber bei unveränderter Gesamtübersetzung die Kraft an der Fahrbahn. Deshalb sind Reifengröße und Achsübersetzung systematisch aufeinander abgestimmt.
Radlager: Spiel, Vorspannung und Wärme richtig einordnen
Bei einer Radnabe mit gegeneinander angeordneten Kegelrollenlagern bestimmt die axiale Stellung der Lagerringe, ob messbares Spiel oder eine Vorspannung entsteht. Spiel erlaubt eine kleine freie Verschiebung; Vorspannung belastet die Lager bereits durch ihre Einbaulage. Entscheidend ist der Zustand unter Betriebsbedingungen. Erwärmung und elastische Verformung verändern die Verhältnisse gegenüber der kalten Montage. Deshalb lässt sich aus dem Wunsch nach einer steifen Radführung keine allgemeine Forderung nach möglichst fest angezogenen Lagern ableiten. Zu hohe Betriebsvorspannung steigert die Wärmeentwicklung und kann Schmierung und Lebensdauer beeinträchtigen.
Vor jeder Beurteilung steht die Bauartzuordnung. Timken unterscheidet einstellbare Radlagerungen, voreingestellte Systeme mit Abstandselement zwischen den Lagern und geschlossene Nabeneinheiten mit werkseitig festgelegter Einstellung. Bei einem einstellbaren System beeinflusst die Einstellmutter die Lagerstellung. Ein Abstandselement kann diese Aufgabe konstruktiv begrenzen; bei einer geschlossenen Einheit dient die Mutter dagegen vor allem der vorgeschriebenen Befestigung auf dem Achsschenkel. Äußerlich ähnliche Muttern rechtfertigen deshalb weder dieselbe Anzugsvorschrift noch denselben Rückdrehwinkel. Auch ein vormontiertes System muss nach seiner eigenen Montageanweisung befestigt werden.
Für eine dafür vorgesehene konventionelle Radlagerung wird das verbleibende Axialspiel mit einer Messuhr überprüft. Gemessen wird die freie Bewegung der Nabe entlang der Achse; das ist eine andere Größe als das Anzugsmoment der Mutter. Ungewöhnliche Geräusche, Taumeln oder starke Erwärmung begründen eine Systemprüfung, liefern aber für sich keinen zulässigen Einstellwert. Beurteilt werden müssen zusätzlich Schmierung, Dichtungen und die richtige Bauteilkombination. Bei nicht zerlegbaren Nabeneinheiten sieht die Herstelleranweisung gegebenenfalls den Austausch der gesamten Einheit vor.
Merksatz: Erst das Radlagersystem bestimmen, dann dessen Prüfverfahren anwenden. Anzugsmoment, Axialspiel und Vorspannung sind verschiedene Größen.
Quellenhinweis: Timken · Setting Techniques for Tapered Roller Bearings, Seiten 4 und 6 · Timken CV3 · einstellbare, voreingestellte und geschlossene Radlagersysteme · Timken RP 618A · Prinzip der Axialspielmessung mit Messuhr
Portalvorgelege: Bodenfreiheit und zusätzliche Untersetzung
Bei einer Portalachse für hohe Bodenfreiheit liegt die Achsmitte oberhalb der Radmitte. Die Halbwelle treibt im Portalgehäuse eine zusätzliche Zahnradstufe an, die das Drehmoment zur tiefer liegenden Radnabe überträgt. Dadurch entsteht größere Bodenfreiheit unter Achsgehäuse und Differential, ohne sie allein durch sehr große Reifen erzeugen zu müssen.
Die Portalstufe senkt die Drehzahl und erhöht das an der Nabe verfügbare Drehmoment. Sie übernimmt damit einen Teil der Gesamtuntersetzung direkt am Rad. Diesen Vorteilen stehen zusätzliche Zahnräder, Lager, Dichtstellen, Masse und Schmierstellen gegenüber.
Nicht jedes Radvorgelege erzeugt diesen Höhenversatz. Bei einem koaxialen Außenplanetengetriebe liegen Antriebswelle und Radnabe auf derselben Drehachse. In einer üblichen Ausführung treibt die Welle das Sonnenrad an, während ein festgehaltenes Hohlrad die Reaktion abstützt und der Planetenträger die Radnabe langsamer antreibt. Mehrere Planeten teilen sich den Zahneingriff. Diese Bauart verlegt einen Teil der Drehmomentvergrößerung ans Rad, ohne die Achswelle über die Radmitte zu setzen.
Solche Untersetzungen werden beispielsweise in schweren Bau- und Transportachsen eingesetzt. Renault Trucks beschreibt für sein Hinterachstandem PMR2661 eine zweite Untersetzungsstufe in den Radnaben; das bestehende Herstellerbeispiel erläutert die Modellzuordnung. Das Arocs-4148-AK-Datenblatt der bauma 2025 nennt ebenfalls eine Planeten-Hinterachse. Beide Beispiele dürfen nicht allein wegen des Radgetriebes als Portalachsen bezeichnet werden. Umgekehrt ist das Portalvorgelege des Unimog tatsächlich ein Radvorgelege – zusätzlich mit dem entscheidenden Versatz der Drehachsen.
Auch ohne Portalversatz kann eine Radnabenuntersetzung die Bodenfreiheit beeinflussen: Wird weniger Untersetzung in der Achsmitte benötigt, kann deren Getriebegehäuse kompakter ausfallen. Das ist ein anderer konstruktiver Weg als das Anheben der Achswelle über die Radmitte. Deshalb werden bei einem Vergleich Raduntersetzung, Lage der Drehachsen und Abmessungen des zentralen Achsgehäuses einzeln betrachtet.
- Mehr Bodenfreiheit durch den Höhenversatz
- Zusätzliche Untersetzung nahe am Rad
- Hohe Zugkraft bei niedriger Fahrgeschwindigkeit
- Zusätzlicher Wartungs- und Dichtungsaufwand
Quellenhinweis: Renault Trucks · PMR2661: zweite Untersetzungsstufe in den Radnaben · Mercedes-Benz · Arocs 4148 AK, bauma 2025: Planeten-Hinterachse · Volvo Trucks · Radnabenuntersetzung und Bodenfreiheit
Portalachsen am Beispiel des Unimog
Mercedes-Benz setzt beim hochgeländegängigen Unimog auf Portalachsen. Der Höhenversatz zwischen Achs- und Radmitte schafft Raum unter dem Achskörper; die zusätzlichen Radvorgelege übertragen den Antrieb zur Radnabe. Das Rahmenkonzept und die Schubrohr-Achsführung ergänzen diese Bauweise.
Portalgetriebe, Achsaufhängung und Rahmen erfüllen verschiedene Aufgaben. Das Portal verändert die Anordnung des Kraftwegs am Rad. Die Achsaufhängung legt fest, wie sich der Achskörper bewegen kann; der Rahmen verbindet seine Aufnahmen mit dem übrigen Fahrzeug.
Quellenhinweis: Mercedes-Benz Trucks · Fahrzeugkonzept U 4023 und U 5023
Radnabenuntersetzung am Beispiel Renault Trucks
Eine zusätzliche Untersetzung am Rad ist auch ohne den Höhenversatz einer Portalachse möglich. Bei einer koaxialen Radnabenuntersetzung liegen Antriebswelle und Radnabe auf derselben Drehachse. Die Untersetzung erhöht das Drehmoment erst nahe am Rad; Raduntersetzung und Portalbauweise sind deshalb getrennte Merkmale.
Ein konkretes Beispiel des französischen Herstellers Renault Trucks ist das Hinterachstandem PMR2661. Das Herstellerdatenblatt beschreibt eine doppelte Untersetzung mit einer Getriebestufe in den Radnaben und nennt die Verfügbarkeit für Renault Trucks K sowie C mit 2,5-Meter-Fahrerhaus. Diese Zuordnung gilt für das genannte Achssystem, nicht pauschal für sämtliche Fahrzeuge der Baureihen.
Quellenhinweis: Renault Trucks · Tandemachse PMR2661
Pendelhalbachsen am Beispiel Tatra Phoenix
Tatra beschreibt beim Phoenix unabhängig schwingende Halbachsen in Verbindung mit dem zentralen Tragrohr. Die Radaufhängungen beider Fahrzeugseiten können damit unterschiedliche Federbewegungen ausführen. Das unterscheidet sie kinematisch von einem durchgehenden starren Achskörper.
Die Begriffe beantworten unterschiedliche Fragen: Starrachse oder Einzelradaufhängung beschreiben die Kopplung der Radbewegungen; Portalgetriebe oder Radnabenuntersetzung beschreiben die Anordnung zusätzlicher Getriebestufen. Für einen belastbaren Vergleich müssen beide Merkmale getrennt betrachtet werden.
Quellenhinweis: Tatra · Phoenix: Zentralrohr und Pendelhalbachsen
Prüfung im Systemzusammenhang
Undichtigkeiten, Ölzustand, Lager- und Verzahnungsspiel, ungewöhnliche Erwärmung und lastabhängige Geräusche sind wichtige Hinweise. Bei Portalachsen müssen Achsantrieb und beide Portalgehäuse als getrennte Schmier- und Prüfstellen betrachtet werden, sofern die Herstellerunterlagen dies so vorgeben.
