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Technik erklärt: So funktioniert das Differential
Das Differential ist der verborgene Held der Kurve
Dieses praktische Beispiel aus dem Hause Mercedes-AMG zeigt die Mechanik eines Differentials im Querschnitt. Das Motordrehmoment kommt über die Welle vorne rechts im Bild und wird bedarfsgerecht auf die beiden Hinterräder verteilt.
Im Modell lässt sich die Mechanik einfacher überblicken.
Das Differentialgetriebe beziehungsweise das Differential im Auto ist unverzichtbar. Trotzdem wissen viele Autofahrer:innen nicht, was es damit auf sich hat. Die AUTO ZEITUNG erklärt es!
Die Aufgabe des Differentials beim Auto ist der Drehzahlausgleich zwischen den beiden Rädern einer Antriebsachse. Fährt man eine Kurve, legt das kurvenäußere Rad naturgemäß eine größere Strecke zurück als das kurveninnere. Das kann man veranschaulichen, indem man die Fahrlinien beider Räder in einer Kurve auf einem Blatt Papier skizziert. Treibt man beide Räder mit identischem Drehmoment an, rutscht oder "hoppelt" das kurveninnere Rad zwangsweise aufgrund des Drehzahlunterschiedes – so ist es zum Beispiel bei Karts, die häufig nicht über ein Differentialgetriebe verfügen.
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Das Differential zum Drehzahlausgleich
Um diesem verschleißintensiven und fahrerunfreundlichen Verhalten der Antriebsräder entgegenzuwirken, haben Autos mindestens ein Differential. Dabei handelt es sich um eine komplex verzahnte Mechanik, die das Drehmoment bedarfsgerecht an die Räder der Antriebsachse verteilt (siehe Video unten). Bei Autos mit Frontmotor und Allrad- oder Hinterradantrieb lenkt das Hinterachsdifferential außerdem die Längsrotation der Kardanwelle, die vom Motor zur Hinterachse führt, in eine Querrotation um. Diese Querrotation treibt die Hinterräder an.
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Dafür braucht man die Differentialsperre
Das System bringt einen großen Nachteil mit sich: Hat ein Rad wenig oder keine Bodenhaftung, geht das Differential den Weg des geringsten Widerstandes und teilt diesem den Großteil des Drehmoments zu. Das wiederum führt zu Schlupf und schlimmstenfalls dazu, dass sich das Auto gar nicht mehr bewegt. Um das zu umgehen, gibt es eine Differentialsperre (auch Sperrdifferential genannt), die das Differential temporär deaktiviert. Dann wird die Achse starr als Einheit angetrieben und das besser haftende Rad sorgt für Vortrieb.
Die Differentialsperre wird entweder automatisch oder manuell aktiviert und ist vor allem bei Geländewagen üblich. Schließlich finden sich diese am häufigsten in brenzligen Situationen wieder, in denen sich ein Rad auf losem Untergrund festfährt oder gar keinen Bodenkontakt mehr hat. Aber auch Sportwagen setzen teilweise auf eine Differentialsperre. Hier geht es darum, im Sinne des bestmöglichen Vortriebs Schlupf zu verhindern und das besser haftende Rad mit mehr Drehmoment zu versorgen.
Dieses Video erklärt die Funktion des Differentials visuell (Lesics Deutsch):
Mechanischer Allradantrieb nur mit Mitteldiffential
Bei Autos mit Allradantrieb ergibt sich zwischen den beiden Achsen ein weiteres Problem: Die Vorderräder legen bei Kurvenfahrt eine größere Strecke zurück als die Hinterräder und laufen daher mit höherer Drehzahl. Aus diesem Grund gibt es ein sogenanntes Mitteldifferential oder Zentraldifferential, welches das Drehmoment auf die beiden Antriebsachsen verteilt. Autos mit einem permanenten Allradantrieb verfügen daher über drei Differentialgetriebe: eins an der Vorderachse, eines in der Mitte zwischen den Achsen und eines an der Hinterachse. Beispiele für diese Art von Allradantrieb sind Geländewagen wie die Mercedes G-Klasse und der Land Rover Defender, bei denen sich das Mitteldifferential manuell sperren lässt.
