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Antriebskunde · Zum Rad · Lektion A7

Differenzial und Sperren

In jeder Kurve muss das äußere Rad weiter rollen als das innere. Das Differenzial macht das möglich. Es hat aber eine Schwäche, die jeder kennt, der mal mit einem Rad auf Eis stand. Hier siehst du, wie es innen aussieht, wie Sperren helfen und woran du einen kranken Achsantrieb hörst.

Station 1Warum ein Differenzial? Die Kurve

Im Alltag: Läufer im Stadion

Draufsicht · Hinterradantrieb · Spurweite 1,5 m
Motorseite (Kardanwelle)Radseite (Achswellen, Räder)KraftflussReibung, Radieren
Hinterachse
–
–
Außen mehr Weg–
–

Zeitlupe. Drehzahlen gerechnet mit 1,95 m Reifenumfang (etwa 205/55 R16). Die Kurve ist immer eine Linkskurve.

Station 2So funktioniert es: Zahnräder, die sich ausgleichen

Im Alltag: eine Wippe

vom Motor: Kardanwelle, RitzelTellerrad und Gehäuse (vorn durchsichtig geschnitten)Ausgleichskegelräderzu den RädernDrehmomentweißer Punkt: dreht es sich?
–
–
–
Rad links–
Rad rechts–
Moment links–
Moment rechts–

Beispiel mit 41 Zähnen am Tellerrad und 10 am Ritzel, also 4,1 : 1 (so viel hat z. B. ein Mazda RX-7 FD mit Schaltgetriebe). Drehzahlen bei etwa 58 km/h im Beispiel.

Die Bauteile

Station 3Sperren: wenn ein Rad keinen Halt hat

Im Alltag: Hand in Hand auf Glatteis

Untergrund rechtes Rad (links ist trockener Asphalt)
Straße
Moment links (Asphalt)–
Moment rechts–
Zusammen am Boden–
Nötig zum Losfahren–
Auto fährt–
Rechtes Rad dreht durch–

Modell: 1.300 kg, Hinterradantrieb, je Hinterrad etwa 3.200 N Radlast, Reibwerte Asphalt 1,0, Schnee 0,25, Eis 0,08 (typische Größenordnungen). Gas 100 % entspricht hier 1.200 Nm am Achsantrieb. Lamellensperre mit 40 Nm Vorspannung.

Die Lamellensperre von innen: 1-Weg, 1,5-Weg, 2-Weg

Bauart
Fahrzustand
Sperrwirkung im Zug–
Sperrwirkung im Schub–

Schema. Die Winkel sind Beispiele: Je flacher eine Rampe, desto stärker drückt der Bolzen die Ringe auseinander. Eine senkrechte Rampe drückt gar nicht. Die Prozente sind relativ zur Zug-Seite.

Die Sperren im Überblick

JDM und Drift: was ab Werk verbaut war

Mazda RX-7 FD (FD3S)Torsen-Differenzial ab Werk, Achsübersetzung 4,10 mit Schaltgetriebe, 3,90 mit Automatik.Quellen: Wikipedia „Torsen“, MotoIQ
Nissan Silvia S13 und S14Je nach Ausführung mit Visco-Sperre (R200-Achse).Quelle: Quaife-Teileliste für diese Achsen
Nissan Silvia S15 Spec-RSchrauben-Sperre (Helical) ab Werk, die Spec-S mit Visco-Sperre als Option.Quelle: JDM Buy Sell, S15 Buyer’s Guide
Drift-UmbauFürs Driften wird meist eine 2-Weg-Lamellensperre empfohlen: Sie sperrt auch beim Gaswegnehmen und macht den Wechsel berechenbar.Quelle: DSPORT Magazine

Station 4Werkstatt: typische Fehler

Im Alltag: der Arzt mit dem Stethoskop

Geräusch-Detektiv: Symptom → Ursache → Prüfen → Abhilfe

Probefahrt: Wann hörst du es? (mehrere möglich)
Oder direkt wählen

Vorher ausschließen: Radlager, Reifen (Sägezahn-Abnutzung) und Gelenkwellen klingen sehr ähnlich. Siehe auch A6 Wellen und A11 Geräusch-Detektiv.

Profi: das Tragbild von Ritzel und Tellerrad

Gebrauchtwagen-Check: Differenzial

  1. Radio aus, Probefahrt. Bei 50 bis 100 km/h gleichmäßig Gas geben, dann Gas wegnehmen, dann ausgekuppelt rollen. Hörst du ein Heulen, das sich mit dem Gas ändert? Oben im Detektiv nachsehen.
  2. Parkplatz-Runde. Langsam enge Kreise in beide Richtungen. Rattern, Knacken oder ein ruckeliges Gefühl? Bei Sperren oft eine Ölfrage, bei Frontantrieb häufig die Gelenkwellen.
  3. Lastwechsel. Im 2. Gang kurz Gas, Gas weg, Gas. Ein einzelner dumpfer Klack ist Spiel im Antriebsstrang. Wo genau, findet man aufgebockt.
  4. Unters Auto schauen. Ist das Differenzial ölfeucht, am Ritzelflansch vorn oder an den Achswellen? Tropft es? Ist die Entlüftung frei?
  5. Sperre vorhanden? Nur auf sicheren Unterstellböcken: Getriebe im Leerlauf, Handbremse los, ein Antriebsrad vorwärts drehen. Dreht das andere gegenläufig, ist es meist offen. Dreht es mit und lässt sich kaum festhalten, ist eine Sperre drin. Bei Torsen und Visco ist dieser Handtest nicht immer eindeutig.
  6. Papiere und Öl. Gab es einen Ölwechsel am Differenzial? Bei nachgerüsteten Sperren (JDM-Import, Drift-Auto): Welche Sperre, welches Öl, welcher Zusatz?

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