Was macht die Differentialsperre? Wir kennen die Funktion!

Das Sperrdifferential, auch bekannt als Selbstsperrdifferentialgetriebe, ist eine Schlüsselkomponente in modernen Autos, die eine optimale Kraftübertragung und verbesserte Traktion unter verschiedenen Bedingungen ermöglicht. Durch die Weiterentwicklung herkömmlicher Differenzialgetriebe kann das Sperrdifferential das Drehmoment effizienter zwischen den Rädern des Fahrzeugs verteilen, insbesondere wenn ein Rad dazu neigt, durchzudrehen. Die Technologie ist entscheidend, um die Antriebskraft auf die Straße zu bringen, besonders auf glatter oder unebener Fahrbahn. Ein normales Differenzialgetriebe bringt bereits ein gewisses Maß an Reibmoment zwischen den Radwellen, doch bei einseitig glatter Fahrbahn reicht das oft nicht aus. Ein Rad mit geringer Bodenhaftung würde in dem Fall fast das gesamte Drehmoment erhalten, während das Rad mit guter Traktion kaum Antriebskraft beisteuern könnte.

Funktion der Differenzialsperre!

Hier kommt das Sperrdifferential ins Spiel: Es kann die Radwellen starr miteinander koppeln oder durch mechanische, flüssigkeitsbasierte oder elektronische Systeme ein erhöhtes Drehmoment zum Rad mit der besseren Bodenhaftung leiten. Besonders in Nutzfahrzeugen und Fahrzeugen, die für den Einsatz auf schwierigem Gelände oder in landwirtschaftlichen Bereichen konzipiert sind, findet die Differentialsperre häufig ihre Verwendung. Sie kann häufig manuell aktiviert werden, um beide Räder gleichmäßig anzutreiben, was allerdings das Kurvenfahren erschwert. Im Gegensatz dazu steht das Selbstsperrdifferential in Pkws, das eine kontinuierliche, lastunabhängige Schwergängigkeit aufweist, um auch bei Glätte ein ausgewogenes Drehmoment zu bieten. Eine Lösung sind übrigens auch die Torsen-Ausgleichsgetriebe, die auf mechanischer Reibung in Schrägverzahnungen basieren, sowie Systeme, die auf Flüssigkeitsreibung in Viscosekupplungen oder mechanischer Reibung zwischen Gleitsteinen und Kurvenscheiben setzen.

Was ist das No-Spin-Differential?

Das No-Spin-Differential von EATON ist eine besondere Form, bei der die Antriebsachsen durch Klauenkupplungen fest verbunden sind, um bei Kurvenfahrten das äußere Rad schneller laufen zu lassen. Trotz der vielen Vorteile haben einfache Sperrdifferentiale aber auch Nachteile. Mechanischer Verschleiß kann die Effizienz über die Zeit verringern, und die Kompatibilität mit Systemen wie dem Antiblockiersystem (ABS) oder ESP kann eingeschränkt sein. Zudem reagieren sie empfindlich auf Bereifung mit unterschiedlichem Abrollumfang, was zu erhöhtem Verschleiß und verstärktem Untersteuern bei Kurvenfahrt führen kann. Sperrdifferentiale verändern übrigens auch das Verhalten des Fahrzeugs in Bezug auf das Giermoment, was bei Fahrzeugen mit Vorder- oder Hinterachssperrdifferential eine Herausforderung seinkann.

An der Vorderachse wird deshalb oft ein geringer Sperrwert gewählt, um den Komfort zu erhöhen, während bei Hinterachssperrdifferentialen einseitige Glätte zu einem Giermoment führen kann, das der Fahrer durch Gegenlenken ausgleichen muss. Insgesamt ist das Sperrdifferential aber definitiv eine unverzichtbare Technologie für die Verbesserung der Fahrdynamik und Sicherheit, indem es eine optimale Antriebskraftverteilung und eine verbesserte Bodenhaftung unter verschiedenen Bedingungen ermöglicht. Die Weiterentwicklung und Integration in moderne Fahrzeuge unterstreicht die Bedeutung der Technologie für die heutige und zukünftige Mobilität.

Keyfacts zum Thema Sperrdifferential

• Sperrdifferential / Selbstsperrdifferentialgetriebe: Überträgt Drehmoment verstärkt zum Rad mit besserer Bodenhaftung.
• Normales Differenzial: Wirkt mit geringem Reibmoment zwischen Radwellen, oft unzureichend bei glatter Fahrbahn.
• Differenzialsperre: Kann manuell aktiviert werden, koppelt Radwellen starr, erschwert Kurvenfahrt.
• Selbstsperrdifferential in Pkws: Enthält lastunabhängige Schwergängigkeit für leicht erhöhtes Drehmoment bei Glätte.
• Begriffe:
  • Differenzial / Differenzialgetriebe: Planetengetriebe mit Standübersetzung i0 = –1.
  • Offenes Differenzial: ohne Sperreinrichtung.
  • Differenzialsperre: 100 % Sperrwirkung, Räder drehen mit gleicher Drehzahl.
  • Selbstsperrdifferential: Mit erhöhtem Reibungswiderstand, Drehmomentaufteilung 50 %:50 %.
  • Achs-/Querdifferential: zum Drehzahlausgleich zwischen Rädern einer Achse.
  • Längs-/Zentral-/Mittensperre: Zum Drehzahlausgleich zwischen zwei Achsen, Drehmomente oft im Verhältnis 40 %:60 % oder 33 %:67 %.
• Funktion: Minimalantriebsmoment für jedes Rad, ermöglicht unterschiedliche Drehzahlen.
• Mechanische Lösungen: Reibungskupplungen, Schrägverzahnungen, Gleitsteine/Kurvenscheiben, Flüssigkeitsreibung in Viscosekupplungen.
• No-Spin-Differenzial von EATON: Klauenkupplung verbindet Antriebsachsen fest mit mittlerem Antriebsteil.
• Festwertsperre: Lässt Räder mit konstanter, lastunabhängiger Schwergängigkeit drehen, Reibungskupplung verbindet Abtriebswellen mit Differenzialkorb.
• Lastabhängige Selbstsperrdifferentiale: Sperrwirkung automatisch durch Last erzeugt, z. B. Torsen-Sperrdifferentiale.
• Drehzahlabhängige Selbstsperrdifferentiale: Sperrwirkung abhängig von Drehzahldifferenz, z. B. Viscokupplungen.
• Torque Bias Ratio (TBR): Verhältnis des größeren Moments zum kleineren Moment, Bereich 1 … ∞.
• Sperrwert (S): Beschreibt maximalen Unterschied der Drehmomente, Bereich 0 … 1 (oder 0 % … 100 %).
• Nachteile einfacher Sperrdifferentiale:
  • Mechanischer Verschleiß bei Varianten mit Reibscheiben.
  • Trennkupplung oder Freilauf für ABS/ESP-Kompatibilität oft nötig.
  • Empfindlich auf Bereifung mit unterschiedlichem Abrollumfang.
  • Kann bei Kurvenfahrt zu verstärktem Untersteuern führen.
• Asymmetrische Aufteilung der Achsantriebskraft: Kann bei Sperrdifferentialen Giermoment erzeugen, erfordert eventuell Gegenlenken.
• Vorderachssperrdifferential: Zugkraftunterschied kann am Lenkrad spürbar sein, meist geringer Sperrwert für Komfort.
• Hinterachssperrdifferential: Einseitige Glätte kann Giermoment und Eindrehen des Fahrzeugs zur glatten Seite führen.

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