Differentialsperre im 2WD: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 9. November 2016, 21:35 Uhr

Lamellen-Sperrdifferential

Der 2WD-T3 mit Handschaltgetriebe ist als Sonderausstattung M220 mit einem Lamellen-Sperrdifferential mit einem Sperrfaktor von ca. 40% ausgerüstet worden. Diese war schon beim T2 lieferbar. Es hat lange Tradition bei VW, denn etwas vergleichbares war auch im T1, VW 181, Käfer usw. und schon in den 1940ern im 2WD-Typ 81 (Kübelwagen) verbaut. Ein derartiges Sperrdiferential hat den Vorteil, dass auf glatter oder schmieriger Fahrbahn nicht nur ein Rad durchdreht und kein Vortrieb mehr übertragen wird.

Problemstellung

In einem normalen Ausgleichsgetriebe - genannt Differential - wird das eingeleitete Drehmoment über den Differentialkorb an die Ausgleichskegelräder weitergegeben. Diese wiederum leiten ein gleich großes Drehmoment auf die linke und rechte Treibachse. Wenn jetzt einseitig die Bodenhaftung schlecht ist und das auf die Treibräder übertragene Drehmoment von einem Rad nicht aufgenommen werden kann, so wird sich dieses Rad zu beschleunigen beginnen. Es dreht durch oder „spinnt". Hierdurch wird das Motordrehmoment zum großen Teil dafür aufgebraucht, die Räder und Wellen des Schaltgetriebes, die Kardanwelle. das Differential, eine Radachse und das durchdrehende Rad zu beschleunigen. Kommt jetzt das so beschleunigte Rad wieder auf festen Boden. so erfährt es eine ruckartige Verzögerung, wodurch ein Drehmomentstoß über die Ausgleichskegelräder auf das zweite Treibrad übertragen wird. Dieses Verhalten birgt bei hoher Geschwindigkeit eine große Gefahr in sich: Das Fahrzeug kann ins Schleudern kommen.

Ein ähnliches Verhalten kann auftreten, wenn ein leistungsstarkes Fahrzeug auf ebener Fahrbahn mit hoher Geschwindigkeit bei starkem Regen fährt, da hierbei durch eine Wasserkeilbildung der Antrieb nicht gleichmäßig auf beide Treibräder erfolgt. Auch beim Anfahren wirken sich ungleiche Bodenverhältnisse sehr nachteilig aus, wenn das Fahrzeug nur mit einem normalen Ausgleichsgetriebe ausgerüstet ist. Das Einsinken eines Treibrades auf sandigem Boden oder schlammigem Untergrund ist eine Erscheinung, die jeder kennt und doch nicht erleben möchte. Um solche Situationen zu vermeiden, wurden Differentialgetriebe entwickelt, die gegenüber einseitigen Drehzahlerhöhungen an den Treibachsen eine bremsende Wirkung haben. Sie werden Selbstsperrdifferentiale genannt.

Bauweise

40%-Sperre

Das Tellerrad wird mit Schrauben auf dem Korb des Sperrdifferentials befestigt. Die Bohrung des Differentialkorbs ist mit Längsnuten versehen, die zur Aufnahme der beiden Druckringe und der Außenlamellen dienen. Diese Teile haben am Außendurchmesser Mitnehmerlappen. die in die Nuten des Differentialkorbs eingreifen und nur eine axiale Bewegung zulassen. Die Innenlamellen, die jeweils zwischen den Außenlamellen angeordnet sind, sitzen mit ihrer Mitnahmeverzahnung auf den Achskegelrädern. Die Druckringe haben an ihren innenliegenden Stirnflächen keilförmige Ausfräsungen, diese haben die Aufgabe, die Differentialachsen aufzunehmen, deren Enden ebenfalls mit solchen schrägen Flächen ausgerüstet sind. Auf die Differentialachsen sind je zwei Ausgleichskegelräder gesteckt, die im Zahneingriff mit den Achskegelrädern stehen.

Funktion

Die Sperrwirkung beruht auf der inneren Reibung des Differentials. Sie wird von zwei im Differentialkorb symmetrisch angeordneten Lamellenbremsen erzeugt. - Bei einem normalen Differential kann man am hochgebockten Fahrzeug und bei laufendem Motor - Gang eingelegt -das eine Rad ohne nennenswerten Widerstand abbremsen oder festhalten (Vorsicht Verletzungsgefahr). Das andere Rad dreht sich dann entsprechend schneller. Beim Selbstsperrdifferential wird dieser Vorgang durch die Lamellenbremsen erschwert, und zwar um so stärker, je größer das Antriebsmoment ist. Diese Eigenschaft beruht darauf, dass das am Differentialkorb eingeleitete Drehmoment nicht, wie bei normalen Ausgleichsgetrieben, direkt auf die Differentialachsen übertragen wird, sondern über zwei Druckringe,die drehfest, aber axial verschiebbar im Korb angeordnet sind. Die Berührungsflächen zwischen den Differentialachsen und den Druckringen sind Schrägflächen. Durch die Reaktionskräfte, die beim Übertragen eines Drehmomentes auftreten, ergeben sich an diesen Schrägflächen axiale Spreizkräfte. Dadurch wird eine erhöhte Pressung an den vorgespannten Lamellen erzeugt. Da die Außenlamellen drehfest mit dem Differentialkorb und die Innenlamellen drehfest mit den Achskegelrädern verbunden sind, wird somit eine Relativdrehung der Achswellen zum Differentialkorb erschwert.

Das System hat 2 wesentliche Vorzüge vereinigt: Erstens wird ein konstantes Sperrmoment durch die axiale Vorspannung der Lamellen erzeugt, damit auch bei äußerst ungünstigen Fahrbedingungen sofort eine Sperrwirkung vorhanden ist. Dies wirkt sich z. B. dann sehr vorteilhaft aus, wenn die Bodenhaftung des einen Antriebsrades äußerst gering ist. Zweitens wird durch die an den Schrägflächen auftretenden Spreizkräfte, in den Lamellen-Kupplungen ein lastabhängiges Sperrmoment erzeugt, das immer in einem gleichbleibenden Verhältnis zum Eingangsdrehmoment steht. Die Sperrwirkung passt sich also dem veränderlichen Motordrehmoment, als auch der Drehmomentsteigerung in den einzelnen Gangstufen an. Dieser Vorzug wirkt sich besonders im schweren Geländeeinsatz aus, wenn große Drehmomente übertragen werden müssen.

(Quelle: Eine Unterlage von ZF-Friedrichshafen)

Schmierung

Lamellen-Sperrdifferentiale benötigen wegen der Gleit- und Reibungsfunktionen an den Lamellen spezielle Schmieröle. Wird das nicht beachtet kommt es zu deutlich veränderter/verringerter Sperrwirkung und Ruckeln. Auch der Verschleiß kann zunehmen. Es werden deshalb Getriebeöle der Spezifikation GL4 mit Limited-Slip-Zusätzen (LS) eingesetzt. VW schreibt Spezialöl nach Ford-Spezifikation M 2 C 104 A der Viskosität SAE 80 oder SAE 80-W90 in den Technischen Unterlagen zum T3 vor. GL5-Öle mit LS-Zusätzen sind mit Vorsicht im Transaxle-Getriebe zu sehen, da diese Öle Buntmetalle der Synchronisierung usw. sowie Dichtungen angreifen können.

Schaltbare Sperre

In die Getriebe des T3 kann, wenn der Anguss am Gehäuse vorhanden ist auch die schaltbare Sperre des T3-Syncro eingebaut werden. Sollte dieser Anguss nicht vorhanden sein, dann geht das nur unter Gehäusetausch. Siehe dazu auch Differenzialsperren Eine derartige Ausrüstung wurde von VW nicht angeboten.

Torson-Differential

In den USA gibt es Anbieter für ein Differential, das nach dem Torson-Prinzip arbeitet (z.B. smallcar.com). Dieses Differential ist auch für Fahrzeuge mit Automatikgetriebe verfügbar