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.
Die meist verbreitete Variante des Ausgleichgetriebes ist das
Kegelradausgleichsgetriebe
Bauteile und Kraftfluss: Vom
Antriebskegelrad
- Tellerrad
- Ausgleichsgehäuse
- Ausgleichsräderachsen
- Ausgleichskegelräder
- Antriebskegelräder
- Antriebswellen
Aufbau und Wirkungsweise
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.
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.
Nachteil des Kegelradausgleich
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.
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.
Ausgleichssperren
1. Schaltbare Ausgleichssperre
Mittels einer Klauenkupplung wird eine Antriebswelle verdrehfest mit dem Ausgleichsgehäuse verbunden.
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
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
Video zum Sperrdifferenzial
3. Automatisches Sperrdifferenzial (ASD)
Schemabild Automatisches
Sperrdifferenzial
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%.
4. Elektronisches Sperrdifferenzial
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.
Mittlerweile finden sich eine Vielzahl
an Systemen auf dem Markt, über die kfztech.de zugegebener Zeit
gesondert berichten werde.
Video Wirkungsweise Differenzialsperre am beispiel BMW
M Differenzialsperre
Torsen-Differenzial
Schemabild Torsenfifferenzial
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.
