Wie genau funktioniert ein Differenzial?

Was ist ein Differential?

• Die Aufgabe eines Differenzials besteht darin, Unterschiede auszugleichen. Insbesondere die Unterschiede in der Raddrehzahl beim Abbiegen. Stellen Sie sich zum Beispiel vor, eine Ecke zu nehmen. Ihr kurveninneres Rad hat einen kürzeren Weg zurückzulegen als das kurvenäußere Rad, wenn Sie um die Ecke fahren. Das bedeutet, dass sich Ihr äußeres Rad schneller drehen muss, um mit dem inneren Rad Schritt zu halten.
• Das Differential ermöglicht es den Rädern, sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu drehen und dennoch Leistung zu liefern. Ohne Differential würden die Reifen in Kurven über den Bürgersteig schrubben und hüpfen.

Arbeitsprinzip:

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• Drehmoment wird vom Motor über das Getriebe einer Antriebswelle zugeführt, die zu der Achsantriebseinheit läuft, die das Differenzial enthält.

• Ein spiralförmiges Kegelritzel erhält seinen Antrieb vom Ende der Propellerwelle und ist im Gehäuse der Achsantriebseinheit eingeschlossen. Dieses kämmt mit dem großen spiralförmigen Kegelrad, dem Tellerrad.

• Tellerrad und Ritzel können in nicht dargestellter Hypoid-Orientierung kämmen. Das Tellerrad ist am Differentialträger oder -käfig befestigt, der die Räder oder Zahnräder „Sonne“ und „Planeten“ enthält, die eine Gruppe von vier gegenüberliegenden Kegelrädern in einer senkrechten Ebene sind, sodass jedes Kegelrad mit zwei Nachbarn kämmt und dreht sich gegen den dritten, dem es zugewandt ist und mit dem es nicht kämmt.

• Die beiden Sonnenradräder sind auf der gleichen Achse wie das Tellerradrad ausgerichtet und treiben die mit den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs verbundenen Achshalbwellen an. Die anderen beiden Planetenräder sind auf einer senkrechten Achse ausgerichtet, die ihre Ausrichtung mit der Drehung des Hohlrads ändert.

Grundsätzlich egal welches Rad Belastung erfährt, die entsprechenden Planetengetriebe kompensieren dies.

Die Fähigkeit eines Diffs, bei Bedarf unterschiedliche Kraftmengen an einzelne Räder zu senden, wird als Torque Vectoring bezeichnet.

Sie haben im Allgemeinen einen elektrischen Aktuator, der an der Diff-Baugruppe angebracht ist, um die Drehmomentverteilung zu unterstützen

Für weiterführende Informationen zum Torque Vectoring ist dieses Video hilfreich.

Weitere Informationen zum Torque Vectoring finden Sie in dieser guten Frage Wie funktioniert die Drehmomentdifferenz?

https://mechanics.stackexchange.com/a/25370/12697 Deckt die physische Anordnung von Zahnrädern in einem einfachen Differential ab. Der Schlüssel zum Verständnis eines Differentials besteht darin, zu verstehen, wie sich diese Zahnräder in verschiedenen Szenarien verhalten.

Die Getriebeanordnung bedeutet, dass die beiden Halbwellen relativ zum Tellerrad gezwungen sind, sich um gleiche und entgegengesetzte Beträge zu drehen.

Von außerhalb des Differenzials betrachtet bedeutet dies, dass die mittlere Drehzahl der beiden Halbwellen gleich der Drehzahl sein muss, mit der sich das Tellerrad dreht. Wenn also der Motor die Kardanwelle dreht, muss sich mindestens eines der Räder drehen.

Wir sehen auch, dass, wenn das Differenzial reibungsfrei ist, das an die beiden Räder abgegebene Drehmoment gleich sein muss, da jeder Drehmomentunterschied dazu führen würde, dass die Zahnräder innerhalb des Differenzials ihre Drehzahl ändern.

Wenn beide Antriebsräder guten Grip haben, funktioniert das Basisdifferenzial hervorragend bei der Kraftübertragung auf die Straße, während sich die Antriebsräder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen können.

Das gleiche Prinzip kann auf mehr Räder ausgedehnt werden, zum Beispiel hat ein Fahrzeug mit Allradantrieb normalerweise drei Differentiale, eines in der Mitte für Unterschiede zwischen vorne und hinten und dann ein vorderes und hinteres Differential für Geschwindigkeitsunterschiede zwischen links und rechts an jedem Ende .

Wenn ein Rad die Haftung verliert, dreht sich das Rad, das die Haftung verliert, frei, da das an die Räder abgegebene Drehmoment das gleiche ist, dass sehr wenig Kraft an die Räder abgegeben wird, die noch Haftung haben.

Daher werden in Hochleistungsautos Systeme gebaut, um unerwünscht hohe Schlupfniveaus zu erkennen und sie entweder durch die Autobremsen oder durch zusätzliche Mechanismen im Differenzial zu begrenzen. Es gibt auch komplexere Arten von Differenzialen, die unterschiedliche Drehmoment-Geschwindigkeits-Charakteristiken aufweisen.

Der Traktionsverlust bei Ihrem Fahrzeug mit Allradantrieb, wenn ein Rad durchrutscht, macht das Ziel eines Allradantriebs zunichte. Altmodische Offroader verwendeten oft grobe Mechanismen, um die Differentiale beim Fahren im Gelände zu sperren. Modernere Offroader haben oft ausgefallenere Systeme, die denen von Hochleistungsautos ähneln.