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Ausgleichsgetriebe Differential

Das Ausgleichsgetriebe (Differenzial) ermöglicht den Drehzahlausgleich der angetriebenen Räder bei Kurvenfahrt

Bei mehrspurigen Fahrzeugen kommt es bei unebener Fahrbahn und bei Kurvenfahrt zu unterschiedlichen Drehzahlen der Räder. Bei den Rädern der Antriebsachsen muss, um Verspannungen zu verhindern, daher ein Drehzahlausgleich möglich sein.

Bauarten

Die meist verbreitete Variante des Ausgleichgetriebes ist das

Kegelradausgleichsgetriebe

Aufbau und Wirkungsweise:

Bauteile und Kraftfluss

Antriebskegelrad

Tellerrad

Ausgleichsgehäuse

Ausgleichsräderachsen

Ausgleichskegelräder

Antriebskegelräder

Antriebswellen

1. Geradeausfahrt

Das Antriebskegelrad treibt das Tellerrad. Dieses ist mit dem Ausgleichsgehäuse verschraubt. Durch das Ausgleichsgehäuse werden die Ausgleichsräder über die Ausgleichsräderachsen angetrieben.

Die Ausgleichsräder treiben nun die Antriebskegelräder die wiederum mit den Antriebswellen verdrehfest verbunden sind. Bei Geradeausfahrt drehen sich die Ausgleichskegelräder nicht um die eigene Achse. Sie verteilen das Antriebsdrehmoment gleichmäßig auf die Antriebskegelräder.

2. Kurvenfahrt links

Das Antriebskegelrad treibt das Tellerrad. Dieses ist mit dem Ausgleichsgehäuse verschraubt. Durch das Ausgleichsgehäuse werden die Ausgleichsräder über die Ausgleichsräderachsen angetrieben.

Die Ausgleichsräder treiben nun die Antriebskegelräder die wiederum mit den Antriebswellen verdrehfest verbunden sind. Die linke Antriebswelle dreht sich nun langsamer dadurch kommt es zu einem Abrollen der Ausgleichskegelräder auf den Antriebskegelrädern das dazu führt, dass ein Drehzahlausgleich möglich wird. Das kurvenäußere Antriebskegelrad läuft um den Betrag schneller um den das kurveninnere langsamer läuft. Das Antriebsdrehmoment wird weiterhin gleichmäßig auf die Antriebskegelräder verteilt.

Video (Best Tutorial) zum Kegelradausgleichsgetriebe

Ein ausgezeichnetes Lehrvideo (Tutorial) aus den 1930ern über das Grundprinzip des Ausgleichsgetriebes. Den Einstieg kann man getrost überspringen. Interessant wird es ab 1:50 min.

Nachteil des Kegelradausgleichs

Da das Drehmoment immer gleichmäßig auf beide Antriebsräder verteilt wird bestimmt das Rad mit der geringeren Bodenhaftung das auf die Fahrbahn übertragbare Antriebsmoment. Das kann dazu führen dass in bestimmten Fahrsituationen nur ein Teil des Motordrehmoments übertragen werden kann. Die Folge ist Schlupf, d.h. ein Rad dreht durch.

Abhilfe schaffen Differenzialsperren oder Traktionshilfesysteme.

Ausgleichssperren:

1. Schaltbare Ausgleichssperre

Mittels einer Klauenkupplung wird eine Antriebswelle verdrehfest mit dem Ausgleichsgehäuse verbunden.

Ausgleichsgetriebe

Schaltbare Ausgleichssperren ergeben eine 100%ige Sperrwirkung.

Dadurch begrenzt sich der sinnvolle Einsatzbereich auf losen bzw. rutschigen Untergrund.

Eingesetzt werden diese Sperren immer wenn es auf maximale Traktion bei schwierigen Einsatzbedingungen ankommt:

z.B.

Geländegängige Fahrzeuge

LKW im Baustelleneinsatz

Ackerschlepper

2. Selbsttätige Ausgleichssperre

Über federbelastete Lamellen wird zwischen Antriebskegelrad und Ausgleichsgehäuse eine Spannkraft erzeugt

Ausgleichsgetriebe

Selbsttätige Ausgleichsperren ergeben eine vom Hersteller eingebaute `Sperrwirkung´.

Tatsächlich wird nicht gesperrt sondern die Verteilung des Drehmomentes beeinflusst.

Dabei wird dem Rad mit der niedrigeren Drehzahl das größere Drehmoment zugeteilt.

Der sogenannte Sperrwert ergibt die Drehmomenterhöhung bzw. Verminderung in Prozent.

Eingesetzt wurden diese Ausgleichssperren vor allem bei leistungsstarken sportlichen Fahrzeugen

3. Automatisches Sperrdifferenzial ASD

Ausgleichsgetriebe

Das automatische Sperrdifferenzial ist in erster Linie eine Anfahrhilfe und nur bei Geschwindigkeiten unter ca. 40 km/h aktiv.

Es ist außerdem ein elektronisch geregeltes System und voll ABS-tauglich.

Die Sperrwirkung wird wie beim Selbstsperrdifferenzial über Lamellenkupplungen erreicht. Deren Anpresskraft wird aber nicht durch eine Tellerfeder bestimmt sondern durch eine mit Öldruck beaufschlagten Ringkolben.

Die Sperrwirkung beträgt bis zu 100%.

Systembild ASD:

4. Elektronisches Sperrdifferenzial

Ausgleichsgetriebe

Der Name elektronisches Sperrdifferenzial ist irreführend.

Basis dieses Systems ist ein ABS.

Bei auftretendem Schlupf eines oder mehrerer Räder wird unabhängig vom Fahrer das durchdrehende Rad abgebremst. Dadurch wird an der entsprechenden Antriebswelle ein höheres Drehmoment aufgebaut und dadurch aufgrund der Drehmomentverteilung erhält auch das andere Antriebsrad das gleiche, höhere Drehmoment

Video zur Differenzialsperre

Hier wird am Beispiel von BMW sehr anschaulich erklärt, wie eine Differenzialsperre funktioniert und was diese bewirkt.

Torsen-Differenzial

Torsen

Das Torsen Ausgleichsgetriebe erhielt seinen Namen aufgrund seiner `Fähigkeit´ Drehmomentübertragbarkeit zu erkennen (torque sensing = Drehmoment fühlend)

In Deutschland war Audi der Hersteller der das Torsen-Differenzial Ende der 80 er Jahre des letzten Jahrhunderts bekannt machte indem er es in die Quattro Fahrzeuge als Verteilerdifferenzial einsetzte.

Es kann natürlich auch als Ausgleichsgetriebe in der Antriebsachse verbaut sein und ist voll ABS-tauglich.

Ein Torsendifferenzial besteht aus 2 Schneckentrieben. Stirnräder verbinden die Schneckentriebe formschlüssig miteinander. Die Schneckenräder sind über eine Achse drehbar gelagert.

Der Kraftfluss erfolgt über Ausgleichsgehäuse – Schneckenradachsen – Schneckenräder auf die Schnecken, die drehfest mit den Antriebswellen verbunden sind.

Bei Geradeausfahrt mit guter Bodenhaftung drehen sich die Schneckenräder nicht um die Schneckenradachse.

Unterschiedliche Drehzahlen zum Beispiel durch ein durchdrehendes Rad werden durch die Wirkung der Schnecken ausgeglichen. Durch das Wirkprinzip des Schneckentriebes entstehen zwischen Schnecke und Schneckenrad Reibungskräfte.

Je größer der Drehzahlunterschied, desto größer die Reibungskräfte und damit auch die Sperrwirkung. Dies bewirkt dass bei normaler Kurvenfahrt keine Sperrfunktion auftritt.

Die Sperrwirkung hängt ab von der Schneckensteigung, beträgt aber niemals 100%.

Im Schiebebetrieb, also wenn die Schnecken die Schneckenräder antreiben wird die selbsthemmende Wirkung aufgehoben.

Autor: Alois Kleindorfer

Quellen: Europa Fachkunde

Johannes Wiesinger

bearbeitet:
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