Ein Differenzial ist ein mechanisches Getriebe, das Energie von einer Eingangswelle aufnimmt und auf zwei Ausgangswellen aufteilt. Bei einem Fahrzeug ist diese Komponente nicht verhandelbar. Es nimmt die vom Motor erzeugte Rotationskraft auf und wandelt sie in das Drehmoment um, das erforderlich ist, um das Auto tatsächlich zu bewegen.
Die Kernfunktion ermöglicht es, dass sich jedes Antriebsrad mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten dreht. Diese Fähigkeit ist für eine reibungslose Kurvenfahrt unerlässlich. Ohne sie übernimmt die Physik eine Art und Weise, wie die meisten Autofahrer es nicht erleben möchten.
Das Autodifferenzial erfüllt drei verschiedene Aufgaben. Erstens leitet es die Motorkraft gezielt an die Räder. Zweitens fungiert es als letzte Untersetzungsstufe. Es verlangsamt die Drehzahl des Getriebes ein letztes Mal, bevor diese Energie auf die Fahrbahn trifft. Drittens überträgt es Kraft und berücksichtigt dabei die Tatsache, dass Innen- und Außenräder unterschiedliche Distanzen zurücklegen.
Warum Ihr Auto ein Differential braucht
Autoräder müssen sich insbesondere in Kurven mit unterschiedlicher Geschwindigkeit drehen. Geschwindigkeit entspricht Distanz geteilt durch Zeit. Das äußere Rad legt in der gleichen Zeit mehr Boden zurück als das innere Rad. Daher muss sich das Außenrad schneller drehen.
Für nicht angetriebene Räder ist dies unerheblich. Bei einem Auto mit Hinterradantrieb sind die Vorderräder nicht verbunden. Sie drehen sich unabhängig voneinander. Gleiches gilt für die Hinterräder eines Fahrzeugs mit Frontantrieb. Keine mechanische Verbindung bedeutet keinen Konflikt.
Angetriebene Räder sind unterschiedlich. Sie sind miteinander verbunden, sodass ein einziger Motor und ein einziges Getriebe beide Reifen drehen können. Wenn Sie das Differential entfernen würden, müssten Sie die Räder miteinander blockieren. Sie wären gezwungen, sich mit der gleichen Geschwindigkeit zu drehen.
Das Wenden wird schwierig. Das Auto würde der Kurve widerstehen. Noch wichtiger: Es würde das Fahrzeug belasten. Damit das Auto die Richtung ändern kann, müssten die Reifen durchrutschen.
Moderne Reifen und Betonstraßen erzeugen enorme Reibung. Um einen Reifen durchrutschen zu lassen, ist ein erheblicher Kraftaufwand erforderlich. Diese Kraft wird über die Achse von einem Rad auf das andere übertragen. Dadurch werden die Achskomponenten stark beansprucht. Unter dieser Belastung gehen Teile kaputt.
Differentiale benötigen zum Betrieb Schmierflüssigkeit, genau wie Motoren und Getriebe. Dieses Öl reduziert die Reibung und kühlt die Zahnräder. Es sollte im Rahmen der routinemäßigen Fahrzeugwartung überprüft und gelegentlich ausgetauscht werden. Die Vernachlässigung dieser Flüssigkeit führt zu vorzeitigem Verschleiß und schließlich zum Ausfall.
Die Mechanik des Drehens
Wenn ein Auto eine Kurve fährt, legt der äußere Reifen einen größeren Bogen zurück. Der Innenreifen nimmt eine engere Linie. Bei höheren Geschwindigkeiten ist der Distanzunterschied erheblich. Wenn die Räder mechanisch blockiert sind, dreht der Reifen mit der geringeren Traktion durch, während der andere schleift. Dies wird als Wheel Hop oder Binding bezeichnet.
Ein standardmäßiges offenes Differenzial löst dieses Problem, indem es ermöglicht, dass das Drehmoment mit dem geringsten Widerstand an das Rad übertragen wird. Dies funktioniert gut auf trockener Fahrbahn. Es versagt, wenn ein Rad auf Eis oder losem Kies steht. Das Fahrzeug fährt nirgendwo hin, weil das Differenzial die gesamte Kraft auf das sich drehende Rad überträgt.
Hier kommen Sperrdifferentiale ins Spiel. Diese Systeme, auch Positraktion genannt, begrenzen den Geschwindigkeitsunterschied zwischen den beiden Rädern. Sie zwingen beide Reifen dazu, die Traktion aufrechtzuerhalten. Dies ermöglicht eine bessere Beschleunigung aus Kurven heraus, insbesondere bei schlechten Wetterbedingungen.
Es gibt verschiedene Arten von Sperrdifferenzialen. Kupplungs-LSDs verwenden Reibplatten, um die Räder unter Last zusammenzuhalten. Drehmomentsensierende LSDs verwenden Planetengetriebe, um die Kraft basierend auf dem Widerstand zu verteilen. Elektronische Systeme können dieses Verhalten simulieren, indem sie das durchdrehende Rad abbremsen.
Ohne jegliche Form des Traktionsmanagements wäre es mit modernen Hochleistungsautos nahezu unmöglich, schnell in Kurven zu fahren. Das Differential ist nicht nur eine passive Komponente. Es steuert aktiv, wie die Energie auf die Straße geliefert wird.
Wartungsangelegenheiten
Die Flüssigkeit im Inneren eines Differentialgetriebes ist von entscheidender Bedeutung.
