Differential. Was ist das und warum wird es verwendet?

Ein Motor mit Getriebe reicht nicht aus, um ein Auto anzutreiben. Das Differential ist auch für die Bewegung der Räder notwendig.

Vereinfacht gesagt dient das Differenzial dazu, dass sich die Räder der angetriebenen Achse nicht mit der gleichen Geschwindigkeit drehen. Wissenschaftlicher ausgedrückt besteht die Aufgabe des Differentials darin, den Unterschied in der Drehfrequenz der Kardanwellen der Räder der Antriebsachse auszugleichen, wenn sie sich auf unterschiedlich langen Schienen bewegen.

Ein Differential wird oft als Differential bezeichnet, abgeleitet vom Wort Differential. Interessanterweise handelt es sich hierbei nicht um eine Erfindung der beginnenden Automobilära. Das Differential wurde vor Jahrhunderten von den Chinesen erfunden.

Für Kurvenfahrten

Die Idee eines Differentials besteht darin, dem Auto das Fahren in Kurven zu ermöglichen. Nun, an der Antriebsachse muss bei Kurvenfahrten das äußere Rad eine größere Strecke zurücklegen als das innere Rad. Dadurch dreht sich das Außenrad schneller als das Innenrad. Das Differenzial wird benötigt, um zu verhindern, dass beide Räder mit der gleichen Geschwindigkeit durchdrehen. Wäre es nicht vorhanden, würde eines der Räder der Antriebsachse auf der Fahrbahnoberfläche rutschen.

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Das Differenzial verhindert nicht nur dies, sondern verhindert auch unerwünschte Belastungen im Getriebe, die wiederum zu Ausfällen, erhöhtem Kraftstoffverbrauch und erhöhtem Reifenverschleiß führen können.

Mechanismuskonstruktion

Das Differential besteht aus mehreren Kegelrädern, die in einem rotierenden Gehäuse eingeschlossen sind. Es ist mit dem Tellerrad verbunden. Die Übertragung des Drehmoments vom Getriebe (und vom Motor) auf die Antriebsräder erfolgt, wenn die sogenannte Angriffswelle den oben genannten Zahnkranz über ein spezielles Hypoidgetriebe antreibt (es verfügt über verdrehte Achsen und bogenförmige Zahnlinien, wodurch Sie große Lasten übertragen können).

Bei Fahrzeugen mit Frontantrieb verfügt der Zahnkranz über gerade oder schrägverzahnte Zähne, die entlang des Außenumfangs der Welle angeordnet sind. Eine solche Lösung ist einfacher und kostengünstiger in der Herstellung und im Betrieb (das Differential ist mit dem Getriebe kombiniert), was erklärt, warum der Markt von Fahrzeugen mit Frontantrieb dominiert wird.

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Bei Fahrzeugen mit Hinterradantrieb ist das Differenzial in einem speziellen Metallgehäuse versteckt. Unter dem Fahrgestell ist es deutlich sichtbar – zwischen den Antriebsrädern befindet sich ein charakteristisches Element namens Hinterachse.

In der Mitte befindet sich ein Kreuz, auf dem Zahnräder, sogenannte Satelliten, montiert sind, da sie sich in Fahrtrichtung um dieses Element drehen und so die Zahnräder in Rotation versetzen, die wiederum den Antrieb auf die Räder des Autos übertragen. Wenn sich die Räder des Fahrzeugs mit unterschiedlicher Geschwindigkeit drehen (z. B. wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt), drehen sich die Satelliten auf den Armen der Spinne weiter.

Kein Verrutschen

Manchmal ist die Differenzierung jedoch schwierig umzusetzen. Dies geschieht, wenn sich eines der Räder des Fahrzeugs auf einer rutschigen Oberfläche wie zum Beispiel Eis befindet. Das Differenzial überträgt dann fast das gesamte Drehmoment auf dieses Rad. Dies liegt daran, dass das Rad mit dem besten Grip mehr Drehmoment aufwenden muss, um die innere Reibung im Differenzial zu überwinden.

Dieses Problem wurde bei Sportwagen, insbesondere bei Fahrzeugen mit Allradantrieb, gelöst. Diese Fahrzeuge verwenden typischerweise hochohmige Differenziale, die den größten Teil des Drehmoments auf das Rad mit der besten Haftung übertragen können.

Bei der Konstruktion des Differenzials werden Kupplungen zwischen den Seitenrädern und dem Gehäuse verwendet. Wenn eines der Räder die Traktion verliert, beginnt eine der Kupplungen, diesem Phänomen mit ihrer Reibungskraft entgegenzuwirken.

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Dies ist jedoch nicht die einzige Getriebelösung, die in 4×4-Fahrzeugen zum Einsatz kommt. Die meisten dieser Fahrzeuge verfügen noch über ein Mittendifferenzial (oft auch Mittendifferenzial genannt), das den Drehzahlunterschied zwischen den angetriebenen Achsen ausgleicht. Diese Lösung verhindert die Entstehung unnötiger Spannungen im Getriebe, die sich negativ auf die Haltbarkeit des Getriebesystems auswirken.

Darüber hinaus verteilt das Mittendifferenzial das Drehmoment auch zwischen Vorder- und Hinterachse. Um die Traktion zu verbessern, verfügt jedes SUV mit etwas Selbstachtung auch über ein Getriebe, d. h. ein Mechanismus, der das auf die Räder übertragene Drehmoment auf Kosten der Geschwindigkeit erhöht.

Schließlich wurden für die anspruchsvollsten SUVs Autos entwickelt, die mit Mittendifferenzialen und Differenzialsperren ausgestattet sind.

Laut dem Experten

Jerzy Staszczyk, ein Mechaniker aus Slupsk

Das Differenzial ist ein fester Bestandteil des Fahrzeugs, allerdings nur, wenn es richtig eingesetzt wird. So werden ihm zum Beispiel keine plötzlichen Anfahrten mit quietschenden Reifen gestattet. Je älter das Auto ist, desto abgenutzter ist natürlich sein Antriebssystem, einschließlich des Differenzials. Dies kann auch zu Hause getestet werden. Sie müssen nur den Teil des Autos anheben, an dem sich die Antriebsräder befinden. Drehen Sie nach dem Schalten eines beliebigen Gangs das Lenkrad in beide Richtungen, bis Sie einen Widerstand spüren. Je später wir den Widerstand spüren, desto größer ist der Differenzialverschleiß. Bei Fahrzeugen mit Frontantrieb kann ein solches Spiel auch auf einen Verschleiß des Getriebes hinweisen.

Wojciech Frölichowski