Differenzialsperren

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Aufbau und Funktion

Die im Syncro verbaute Sperre ist eine rein mechanische Sperre, die eine Sperrwirkung von 100% hat. Dies wird durch eine stabile Klauenkupplung bewerkstelligt, die das Differential außer Funktion setzt, indem sie die Antriebe für das jeweils linke und rechte Rad starr verbindet.

Betätigt wird die Sperre manuell mit einem Unterdrucksystem, welches an der Bedieneinheit, die unterhalb des Radios am Armaturenbrett angebracht ist, bedient wird. Um eine Sperre zuzuschalten, muss an der Bedieneinheit der entsprechende Knopf gezogen werden. Mit diesem Knopf wird ein Unterdruckventil angesteuert, welches den Unterdruck auf ein Unterdruckstellelement am Getriebe weiterleitet und dort die Kraft des Unterdrucks in eine axiale Bewegung umsetzt. Das Unterdruckstellelement ist außen am Differentialgehäuse des Getriebes angebracht und drückt eine Welle, an der eine Gabel befestigt ist, in das Getriebe. Diese Gabel verschiebt die verschiebbare Hälfte der Klauenkupplung, Schaltmuffe genannt, soweit, bis beide Hälften vollständig ineinander eingreifen. Da die Klauenkupplung eine sehr grobe Verzahnung hat, kann es durchaus eine Weile dauern, bis sich beide Hälften soweit gegeneinander verdreht haben, dass sie ineinader greifen können. Die Dauer bis zum Einrasten der Sperre kann durch langsame Kurvenfahrten verkürzt werden.

Das Einrasten der Sperre wird mit einem Aufleuchten einer grünen Kontrolleuchte an der Bedieneinheit signalisiert. Die Kontrollleuchte wird mittels eines Schalters am Getriebe gesteuert, der die Betätigungswelle der Sperre abtastet. Die Betätigungswelle der Sperre hat im Bereich des Schalters unterschiedliche Durchmesser. Kurz vor dem vollständigen Einrasten der Sperre wird der Durchmesser größer, wodurch der Schalter betätigt wird.

Um die Sperre wieder zu lösen, wird der gezogene Knopf an der Bedieneinheit wieder hineingedrückt, wodurch das Unterdruckstellelement am Getriebe den Unterdruck von der anderen Seite der Membran bekommt und so die Welle, die die verschiebbare Hälfte der Klauenkupplung betätigt, wieder heraus zieht und so die Sperre löst. Damit sich die Sperre lösen kann, muss aber zuvor der Antriebsstrang entlastet werden, das kann durch leichte Kurvenfahrt oder Wechseln der Fahrtrichtung bewerkstelligt werden.


Bauteile

Übersicht:

Schaltgabel mit Lagerbuchse und Schaltwelle im montierten Zustand

Klauenkupplung: Sie wird durch die Schaltstange (mittels der Schaltgabel) in die Aussparungen des Ausgleichskegelrads geschoben und stellt so den Kraftfluss her.

Schaltwelle: Wird durch das Unterdruckstellelement hin und her bewegt.

Hintere Schaltwelle (Spätere Ausführung) komplett eingerückt, Differential gesperrt
Hintere Schaltwelle (Spätere Ausführung) komplett ausgerückt, Differential nicht gesperrt

Die frühere Ausführung der hinteren Schaltwelle und die die Schaltwelle der vorderen Sperre schließen im eingerückten/gesperrten Zustand bündig mit der Lagerbuchse ab. Die spätere hintere Ausführung steht etwas raus.


Stellelement (oder Diffschalter): Ist ein pneumatischer Schalter, welcher mittels Unterdruck die Diffsperre schaltet (sprich die Schaltwelle in das Getriebe drückt).

Getriebeschalter: ist seitlich im 90 Grad Winkel zur Schaltstange montiert. Er zeigt an, ob die Sperre eingelegt ist oder nicht. Die Anzeige erfolgt an den Kontrollleuchte der Differenzialsperren. Durch eine Verjüngung in der Schaltstange kann ein Stift an der Unterseite des Schalters weiter herausfahren und schaltet so den Kontakt.

Lagerbuchse: In Ihr läuft die Schaltstange. Aus Aluminium gefertigt.

Differenzialsperre gangbar machen

Es kommt oft vor, dass die Diffsperre ohne Funktion ist. Das liegt in den allermeisten Fällen daran, dass die Schaltwelle, welche die Klauenkupplung verschiebt, fest sitzt. Das Unterdruckstellelement kann nicht genug Kraft aufbringen sie zu verschieben. Verursacht wird das durch Feuchtigkeit und Schmutz, welche durch die häufig rissige Stellelementdichtung an die Schaltwelle gelangt. Ein weiterer Grund ist, dass die Sperren oft über Jahre nicht genutzt wurden und dann „festgammeln“. Ein großes Problem hat man, wenn die Sperre zwar hinein geht, aber dann nicht wieder heraus will. Fahren mit eingelegten Sperren auf festem Untergrund ist eine große Belastung für die Getriebe und den gesamten Antriebsstrang.

Zur Reparatur muss die Schaltwelle der Sperre, die die Klauenkupplung im Innern bewegt, wieder gangbar gemacht werden. Sie muss so leicht zu bewegen sein, dass sie von alleine wieder aus dem Getriebe gedrückt wird. Meist braucht man dazu das Getriebe nicht auszubauen. Wenn eine Bühne oder einen Grube zur Verfügung steht geht es etwas leichter als mit Auffahrrampen.

Demontage des Stellelementes: Beide Schrauben am Halter lösen. Stellelement vorsichtig vom Halter wegziehen. Jetzt kann man den oft porösen Dichtschlauch zu einer Seite verschieben. Das Stellelement ist mit Spannhülse in der Schaltwelle befestigt. Diese mittels eines dünnen Dorns herausschlagen. Jetzt kann das Stellelement komplett weggenommen werden. Der Halter kann auch wenn nötig, demontiert werden (2 Schrauben und den Sprengring, der in einer Einkerbung an der Lagerbuchse sitzt, entfernen). Meist ist es allerdings sinnvoll den Halter fest montiert zu lassen, weil sich sonst die Lagerbuchse mit bewegt. Leider ist das alles so konstruiert, dass man die Schaltwelle und Lagerbuchse nicht nach außen herausziehen kann.


Rückholwerkzeug Wenn man jetzt versucht, die frei liegende Schaltwelle in das Getriebe zu drücken, wird man feststellen, dass da nichts geht. Die Schaltwelle kann so fest in der Lagerbuchse sitzen, dass sie mit einem Hammer (Gummihammer) eingetreiben werden muss. Wichtig ist, da man die Schaltwelle auch wieder herausbekommen muss, dass man sie nur bis zur Bohrung der Spannhülse hineindrückt. Mit einem Drahtseil und einer Spannvorrichtung kann man sich ein „Rückholwerkzeug“ bauen.

So kann man zu Anfang die Schaltstange wieder herausbekommen. Hier mit einer Zange zu arbeiten ist nicht sinnvoll, da man die Schaltstange dabei beschädigt. Also immer rein und raus mit der Schaltstange. Dabei ordentlich spülen und einweichen mit WD 40 oder einem ähnlichen Gleitmittel/Rostlöser. Man sollte auch den Getriebeschalter demontieren und in die Öffnung ordentlich Rostlöser hinein geben. Mit der Zeit wird man feststellen, dass sich die Schaltstange immer leichter bewegen lässt. Jetzt kann man die Schaltstange versuchen tiefer (bis zum Endanschlag) in die Lagerbuchse hineinzudrücken (das sollte jetzt schon mit dem Daumen gehen). Damit man die Schaltstange weiterhin aus der Lagerbuchse bekommt muss man sich ein einfaches Werkzeug bauen. Man schleift sich dazu einen Inbusschlüssel passend zu und versieht ihn mit einer Kerbe für den Haltesplint. Diesen steckt man in das Sackloch der Schaltwelle und arretiert ihn mit der Spannhülse. Wenn dann irgendwann die Schaltstange von allein, bzw. durch die Rückholfeder, wieder aus der Lagerbuchse gedrückt wird, hat man es geschafft. Die Schaltwelle ist wieder gängig. Beim Zusammenbau sollte man auf jeden Fall eine neue Dichtung zwischen Lagerbuchse und Stellelement nehmen und diese zu einem Drittel mit Fett füllen.

Fehler beim gangbar machen der Differentialsperre

Beim gangbar machen der Differentialsperre können Fehler gemacht werden, die unbedingt zu vermeiden sind. Mann muss sich immer vor Augen halten, dass man hier an einem Getriebe arbeitet und dass dessen Innereien durch falsche Krafteinwirkung leicht beschädigt werden können. Dies Trifft im besonderen beim gangbar machen der Differentialsperre zu. Wenn man zu faul ist, das Getriebe auszubauen und aufzumachen um die Differentialsperre komplett auszubauen und so alle Teile sauber zu machen und wieder gangbar zu bekommen, dann wird oft auf die einzig andere Methode zurück gegriffen, die Schaltwelle von außen gangbar zu machen. Bei dieser Methode wir dann recht schnell der Gummi- oder Plastikhammer zur Hand genommen um die Schaltwelle einzutreiben. Viele vergessen dabei im Eifer des Gefechts, dass sie dabei auch die Sperre einlegen, während sie auf die Schaltwelle hämmern. Wenn nun die beiden Hälften der Klauenkupplung nicht zufällig genau so ausgerichtet sind, dass sie ineinander greifen können, dann steht die Schaltwelle nach ca. 5 mm Einschubweg an der anderen Hälfte der Klauenkupplung an. Jetzt müsste ein Rad dieser Achse langsam gedreht werden, damit sich die beiden Hälften der Kklauenkupplung richtig ausrichten und ineinandergreifen können. Wird dies nicht gemacht und statt dessen auch noch weiter gehämmert, dann fängt man an das Getriebe massiv zu beschädigen. Die Schläge wandern über die Schaltmuffe der Sperre duch das Differential in das gegenüberliegende Kegelrollenlager des Achsantriebes. Durch die Schläge werden die Lagerlaufbahnen beschädigt, was sich nach einigen hundert bis tausend Kilometern in Getriebegeräuschen äußert. Wenn man dann nicht handelt können auch noch andere Folgeschäden auftreten. Bei der späteren Reparatur des Getriebes stellt man dann erstaunt fest, dass sich der Passtift, der die Schaltgabel auf der Schaltwelle fixiert nicht austreiben lässt. Bei genauerem hinsehen stellt man fest, dass der Passtift duch das Hämmern verbogen wurde. Jetzt ist guter Rat teuer, denn die Bauteile sind alle gehärtet und lassen sich nicht so ohne weiteres bearbeiten, oder ausbohren. Der beste Weg um die Miserie zu beheben ist zu versuchen die Schaltwelle in der Schaltgabel wieder zurück zu schlagen, um den Passtift austrieben zu können. Zu dieser Prozedur gibt es ein paar Bilder, die das wesentlich besser und schneller erklären als es Worte alleine könnten.


Die Schaltwelle steht deutlich zu weit aus der Schaltgabel heraus.


So weit steht die Schaltwelle normalerweise aus der Schaltgabel heraus.


Zum Ausschlagen der Schaltwelle wurde ein Adapter gebaut, der mittels eines 3 mm Bohrers mit der Schaltwelle verbunden werden kann.


Damit diesmal nicht noch etwas anderes Beschädigt wird, wird zwischen Schaltgabel und Gehäuse zur Abstützung ein Holzkeil geschoben.


Nun wird auf den Adapter das Ausschlagwerkzeug geschraubt und die Schaltwelle ausgeschlagen.


Geschafft, der Passtift konnte ausgetrieben werden und die Schaltgabel rutscht von der Schaltwelle.


So sah der Bohrer nach dem Ausschlagen aus.


Das ist der Bohrer nach dem Ausbau aus dem Adapter.


Hier ist der total verbogene Passtift zu sehen. Da kann man sich ausmalen wie auf die Schaltwelle gehämmert wurde.

Abschließend lässt sich dazu nur sagen, dass man bei manchen Reparaturen den Hammer wohl besser im Werkzeugkasten lässt und statt dessen das Getriebe ausbaut und die Sache richtig repariert.

Ergänzungen und weitere häufige Fehlerquellen:

Bei der hinteren Sperre ist es zum gangbar machen erforderlich, den Unterfahrschutz, die Schaltstange und die Antriebswelle zu demontieren. Die Demontage der Schaltstange und der Lagerbuchse geht nur von innen. Dazu muss das Getriebe geöffnet werden.

Seit kurzem gibt es Schaltstange und Lagerbuchse als Nachfertigung in V2A im einschlägigen Zubehörhandel.

Es gibt neben einer festen Schaltstange noch einige weitere typische Fehlerquellen die die Funktion der Diffsperre beeinträchtigen.


Unterdrucksystem undicht

Das Sperrensystem arbeitet mit Unterdruck. Sind Schläuche, Gummitüllen oder das Stellelement selber undicht, kann das System nicht mehr arbeiten. Hier gilt es den Fehler zu finden und das defekte Teil auszutauschen.


Rückschlagventil defekt

bei einem defekten Rückschlagventil ist es dem System ebenfalls nicht möglich Druck aufzubauen (bzw den Druck zu halten). Auch hier ist es dann nicht möglich die Sperren zu betätigen.


Stellelement defekt

auch die Membran des Unterdruckstellelements ist ebenfalls ein häufiger Störungsgrund. Meist ist der Schalter noch nie gewechselt worden und die innen liegende Membran ist porös und rissig. Geht sie kaputt arbeitet der Schalter nicht mehr.

Unbekannter Autor im IG-Syncro 16" Wiki