1. Warum gibt es überhaupt Differentialgetriebe im Auto?
Autos ohne Differential oder Differentialgetriebe gibt es nicht – sonst müssten wir enge Kurven mit durchdrehenden und quietschenden Reifen durchfahren. Das Synonym „Ausgleichsgetriebe“ deutet die Funktionsweise der unverzichtbaren Komponente an: Sie befindet sich in der Mitte der angetriebenen Achse und sorgt dafür, dass sich die beiden Räder in Kurven unterschiedlich schnell drehen können, dabei aber jeweils die exakt gleiche Vortriebskraft aufweisen. Das Drehmoment des Motors wird immer in einem fixen Verhältnis aufgeteilt.
Übrigens: Fahrzeuge mit Allradantrieb weisen an jeder Achse ein Achsdifferential auf und haben zusätzlich noch ein Zentraldifferential, das die Motorkraft auf beide Achsen in einem bestimmten Verhältnis verteilt.
2. Wie genau funktioniert ein Differentialgetriebe?
Das technische Grundprinzip ist zumeist ein sogenanntes Kegelraddifferential inklusive Differentialkäfig, zwei Planetenrädern und zwei Abtriebswellen. Entscheidend ist, dass die beiden Planetenräder für die Verbindung zwischen Motorantrieb und den beiden Abtriebswellen sorgen – das allerdings auf sehr unterschiedliche Art und Weise:
- Bei Geradeausfahrt: Der Motor treibt den Differentialkäfig an. Gleichzeitig stehen die Planetenräder still. Folglich drehen sich Käfig und die beiden Abtriebswellen gleich schnell. Und das heißt: Auch die beiden Räder an der Achse drehen sich gleich schnell.
- Bei Kurvenfahrt: Jetzt muss das äußere Rad einer Achse einen größen Weg zurücklegen – folglich müssen sich die beiden Abtriebswellen auch unterschiedlich schnell drehen. Dies wird erreicht, indem sich die Planetenräder im Differentialgetriebe mit unterschiedlichem Tempo um ihre eigene Achse drehen. Auf diese Weise wird die Drehzahldifferenz zwischen den beiden Rädern ausgeglichen.
3. Wann kommen Differentialsperren zum Einsatz?
Zu einem Problem wird dieses technische Grundprinzip, wenn sich die beiden Reifen einer angetriebenen Achse auf unterschiedlich schlüpfrigen Untergrund befinden – also zum Beispiel auf Eis und trockenem Asphalt. In der Folge dreht das Rad auf Eis komplett durch, während sich das andere Rad gar nicht mehr bewegt. Das Auto „steckt“ fest. Der Effekt kommt zustande, weil das Differential die Motorantriebskraft je nach Widerstand der Reifen verteilt. Das Rad auf Eis leistet natürlich deutlich weniger „Widerstand“. Folglich verteilt das Differentialgetriebe die komplette Antriebskraft auch hierhin. In einer solchen Situation helfen Differentialsperren weiter. Sie leiten den Abtrieb wieder um – hin zu dem Reifen, der sich langsamer oder gar nicht dreht. Es gibt Differentialsperren in unterschiedlichen Bauarten.
Besonders einfach und nachdrücklich wird das Differential-Grundprinzip übrigens in diesem Film aus dem Jahr 1937 erklärt:
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