Differentialgetriebe

Debaser

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Hallo, vielleicht kann mir mal einer eine Frage beantworten, die ich schon ewig mit mir herumschleppe...

Es geht um das Differential eines z.B. Autos, also das mit den vier Kegelrädern unterschiedliche Umdrehungsgeschwindigkeiten des linken und rechten Rades ausgleicht - wie dies etwa bei der Durchfahrt von Kurven vorkommt.

Die Funktion des Differentials als solches ist mir dabei klar - aber wie wird die Kraft von der Kardanwelle (wenn Frontmotor und Heckantrieb) auf die Achse übertragen - und zwar so, daß sie auch wirklich an beiden Rädern ankommt?

Man könnte ja denken, es wäre so:

Differential.JPG


Aber das würde bedeuten, es wäre kein Heckantrieb, sondern nur ein Einradantrieb - nur das rechte Rad würde angetrieben. Bei Eis unter dem rechten Rad käme das Auto nicht von der Stelle, denn das Differential (Spezialfälle wie sperrbares mal außen vorgelassen) würde die Bewegungen ausgleichen. Bei Eis unterm linken Rad hingegen wäre es kein Problem, da das rechte Rad durch die starre Verbindung zur Kardanwelle angetrieben wird.

Beim Kavalierstart würde überdies immer nur das rechte Rad durchdrehen.

In der Realität sieht es aber anders aus - beim Vollgasstart drehen beide Räder durch, und beim Anfahren auf Eis ist es meist so, daß das Auto nicht vorwärts kommt, sobald unter einem Rad Eis ist, also auch unterm linken, auf die Skizze bezogen.

Die Zeichnung kann also nicht stimmen; es muß anders sein. Aber wie? Ich komme beim besten Willen nicht darauf, wie die Kraft von der Kardanwelle auf die Antriebsachse übertragen werden könnte, in der Weise, daß sie auf beide Räder gleichermaßen wirkt. Klärt mich doch mal auf...

Danke im voraus!
 
Hi,

Die Verbindung zwischen Kardanwelle und Antriebsrad ( egal ob jetzt rechts oder links ) ist eben nicht starr.

Erklärt sich jetzt beschissen, deswegen erlaub ich mir die Verlinkung zum Wikipedia-Artikel dazu.
Speziell die Skizze zum freilaufenden Diff. sollte weiterhelfen.
Die beiden Antriebswellen rot und gelb laufen frei im Gehäuse ( blau ). Wird nun das große Zahnrad angetrieben, dreht sich das Gehäuse, durch das stillstehende grüne Zahnrad müssen sich folglich die beiden Antriebswellen auch drehen.

Ich werd mal in meiner Legotechnik Kiste kramen, da müsst auch noch irgendwo nen Differentialgetriebe sein. Sieht genauso aus wie auf der Skizze.

/Edit:
Komisch ist beim Wikipedia Artikel nur die Bezeichnung der Bilder, rein von der Logik her müsstes umgekehrt sein:
Das obere Diff. ist blockiert bzw. gesperrt, das untere frei... :confused:

/Edit2:
Legodiff. gefunden, mit fehlt nur noch ein Zahnrad, dann kann ich mal nen Demonstrationsaufbau machen ;)

/Edit3:
Nochmal zum Wikipedia Artikel:
Vielleicht meinen die bei den Bildern auch den "Zustand" der Antriebsräder, also blockiert oder freilaufend, dann wärs richtig...
 
Zuletzt bearbeitet:
Hmm, danke erstmal... Vielleicht würde so ein Testaufbau wirklich Klarheit bringen, denn sämtliche Bilder in dem Wikipedia-Artikel erscheinen mir prinzipiell genauso aufgebaut wie meine obige kleine Paint-Zeichnung - die Kardanwelle treibt ein Zahnrad auf der einen Achsseite an (starre Verbindung), an dem dann auch der Differentialkorb angebracht ist. Das andere Rad sitzt dann hinter dem Differential, ist also nicht wirklich kraftschlüssig angebunden, sofern das Differential nicht gesperrt ist.

Aber das kann nicht stimmen; ich muß also einen Denkfehler und/oder ein Problem mit dem Erkennen der Mechanik auf den Bildern haben.


EDIT: Moment, ich glaube, ich beginne zu verstehen: Das große Zahnrad ist gar nicht mit dem danebenliegenden Ritzel verbunden, sondern nur mit dem Differenzialkorb. Die Kraft wird an beide Räder über das mittlere Differentialritzel abgegeben... Laß mich kurz nachdenken, kann sein, daß es so funktioniert...
 
Zuletzt bearbeitet:
Hi,

Video ist gemacht, nen bissl Geduld, muß erst durch meine ISDN Leitung :P
Zusammen mit Bild sinds ca. 4,5MB.

/Edit:
Richtig, die Kardanwelle treibt den Diff.Korb an. Die beiden Antriebswellen laufen durch den Korb, sind aber nur darin gelagert, und nicht verbunden.

/Edit2:
Leitung ausgeglüht:
Bild zur besseren Erläuterung
Video, am besten ohne Ton anschauen ;)

Unten der rote Klotz ist der Motor. Über die schwarze Welle ( Kardan ) geht zum kleinen Zahnrad, das den Diff.Korb über das große linke Zahnrad antreibs. Korb und großes Zahnrad sind eine Einheit.
Im Diff.Korb sind die drei kleinen Zahnräder, einmal das Ausgleichzahnrad und einmal die für die Antriebsräder. Die Antriebszahnräder sind im Korb nur gelagert, nicht fest verbunden.
Das sieht man recht gut im Video. Wenn ich ein Rad blockiere, bleibt auch das dazugehörige innere Zahnrad stehen. Der Korb dreht sich konstant weiter, die Drehzahl vom gegenüberliegenen Zahnrad und Rad steigt, da sich durch das eine blockierte Rad nun auch das Ausgleichszahnrad dreht.
Laufen beide Räder frei, steht das Ausgleichszahnrad still.

Ich hoffe dass es damit etwas klarer wird, bessere Videos kann ich nicht machen ;)
 
Zuletzt bearbeitet:
Wow, hast Dir ja wirklich eine Menge Arbeit gemacht - vielen Dank!

Jetzt habe ich es endgültig verstanden. Mein Fehler war, daß ich immer davon ausgegangen bin, daß das große Zahnrad doch mit der Achse verbunden sein müsse - aber es ist nur auf dieser gelagert, und die Kraft wird letztlich durch das Ausgleichszahnrad, das die beiden Achsritzel mitnimmt, gleichmäßig übertragen.

Ist der Widerstand der Räder ungefähr gleich (also gleicher Untergrund; Straße), überträgt das stehende Ausgleichsritzel die Kraft auf beide Räder gleichmäßig - beide drehen ggf. durch.

Also, Du siehst, ich habe es durch Deine guten theoretischen und praktischen Erklärungen verstanden. Nochmals vielen Dank!
 
Hat mir zwar nicht unter den Fingernägeln gebrannt, aber jetzt weiß ich wie das funktioniert. *great*

Super Legovideo; und toller Ton ;).

Danke und guten Rutsch*party*
Wurstbonbon
 
Super Legovideo; und toller Ton ;).
Ich hab euch gewarnt *lol*

²Debaser:
Hab ich gerne gemacht :)
Ich hab schon meine Gründe wieso ich die LegoTechnik Teile nicht hergeb, irgendwie machts doch immer wieder Spaß. Hab die Teile sogar letztens im Studium gebraucht *buck*

Btw: Vielleicht sollte ich das Video auch bei Wikipedia hochladen?
 
²Debaser:
Hab ich gerne gemacht :)
Ich hab schon meine Gründe wieso ich die LegoTechnik Teile nicht hergeb, irgendwie machts doch immer wieder Spaß. Hab die Teile sogar letztens im Studium gebraucht *buck*

Btw: Vielleicht sollte ich das Video auch bei Wikipedia hochladen?
Warum nicht, ist doch toller Anschauungsunterricht!

Das mit den Legosteinen verstehe ich. Ich habe auch noch meine PB-Bausteine (Ostpendant zu Lego) und meine DDR-Metallbaukästen. Gerade letztere brauche ich noch heute sehr häufig; ich habe schon bei verschiedenen Computern die abgefahrensten Befestigungsprobleme gehabt, die ich damit immer prima lösen kann, und auch sonst finde ich da oft genau das, was gerade brauche.

Insofern kann ich Dich voll verstehen.

Zu o.g. Metallbaukästen gab es damals auch dicke Anleitungen, und u.a. war da auch ein LKW mit Motor und Differential drin (in einem der Baukästen waren auch 100.000 Zahnräder ;D). Ich kann mich daran noch genau erinnern, daher weiß ich auch, wie das Differential an sich (also mit den 4 Zahnrädern, wenn z.B. keine Kraft übertragen werden soll) funktioniert - aber diese Büchlein sind irgandwann alle weggekommen.

(Die DDR-Teile sahen natürlich nicht so schick und phantasievoll gestaltet aus, haben aber auch ihren Zweck erfüllt, einen kleinen Jungen für die Welt der Technik zu begeistern...)

Und so zerbreche ich mir schon seit langem den Kopf, wie ein Differential, das über eine Kardanwelle angetrieben wird, wohl aussieht - und seit gestern weiß ich es. Endlich!
 
Die Funktion des Differentials als solches ist mir dabei klar - aber wie wird die Kraft von der Kardanwelle (wenn Frontmotor und Heckantrieb) auf die Achse übertragen - und zwar so, daß sie auch wirklich an beiden Rädern ankommt?

Aber das würde bedeuten, es wäre kein Heckantrieb, sondern nur ein Einradantrieb - nur das rechte Rad würde angetrieben.

das ist tatsächlich so, sobald ein Rad auch nur leicht blockiert dreht nur das gegenüberliegende

Bei Eis unter dem rechten Rad käme das Auto nicht von der Stelle, denn das Differential (Spezialfälle wie sperrbares mal außen vorgelassen) würde die Bewegungen ausgleichen. Bei Eis unterm linken Rad hingegen wäre es kein Problem, da das rechte Rad durch die starre Verbindung zur Kardanwelle angetrieben wird.

Beim Kavalierstart würde überdies immer nur das rechte Rad durchdrehen.

nicht nur immer das gleiche, schon abwechselnd. Aber das beide Räder gleichzeitig durchdrehen das gibt es nicht.

Differentialgetriebe2.jpg
 
das ist tatsächlich so, sobald ein Rad auch nur leicht blockiert dreht nur das gegenüberliegende



nicht nur immer das gleiche, schon abwechselnd. Aber das beide Räder gleichzeitig durchdrehen das gibt es nicht.
Gesundes neues, ghostadmin...

Geh´ noch mal zurück auf mein Eingangsposting - die Zitate, die Du bringst, beziehen sich auf meine anfängliche Annahme, das große Zahnrad wäre starr verbunden mit einem der beiden Räder. Und ich habe ja selber gesagt, daß meine Annahme falsch sein muß, eben genau weil... siehe oben.

Nun weiß ich, vor allem dank Muehi, wie es funktioniert - und ja, sehr wohl können beide Räder gleichzeitig durchdrehen, wenn sie beide den gleichen Untergrund unter sich haben (also gleichen Rollwiderstand haben). Sicher wird das nie bis auf die zehnte Stelle hinter dem Komma identisch sein, aber daß nur ein Rad durchdreht und das andere steht, da muß der Unterschied des Widerstandes, den die Räder der Antriebskraft entgegensetzen, schon recht groß sein - z.B. eine Seite Glatteis, andere Seite griffiger Asphalt.

Bei minimalem Unterschied (z.B. griffiger Asphalt und etwas weniger griffiger Asphalt) werden beide Räder trotzdem durchdrehen, aber evtl. mit leicht unterschiedlicher Geschwindigkeit.
 
Frohes Neues dir auch!

Nichtmal das, mache einen Test und fahre auf einen Parkplatz mit Glatteis. Du wirst sehen das immer nur ein Rad durchdreht. Der Wagen fährt dadurch immer quer los und nicht gerade.

Oder man bockt den Wagen auf, dann hält man ein Hinterrad fest und das andere lässt sich trotzdem weiterdrehen. So leicht braucht dieser Widerstand sein.

Es braucht nur ein Antriebsrad auf Eis zu sein, das andere nicht. Du kommt dadurch nicht vom Fleck weil nur das auf dem Eis durchdreht.

Wenn beide Räder durchdrehen dann immer abwechselnd aber nie gleichzeitig.
 
Frohes Neues dir auch!

Nichtmal das, mache einen Test und fahre auf einen Parkplatz mit Glatteis. Du wirst sehen das immer nur ein Rad durchdreht. Der Wagen fährt dadurch immer quer los und nicht gerade.

Oder man bockt den Wagen auf, dann hält man ein Hinterrad fest und das andere lässt sich trotzdem weiterdrehen. So leicht braucht dieser Widerstand sein.

Es braucht nur ein Antriebsrad auf Eis zu sein, das andere nicht. Du kommt dadurch nicht vom Fleck weil nur das auf dem Eis durchdreht.
Sage ich doch... Wir meinen beide das gleiche.

Wenn beide Räder durchdrehen dann immer abwechselnd aber nie gleichzeitig.
Wirklich, ich bin nicht sicher, ob das richtig ist: Wenn ich (egal ob Heck- oder Fronttriebler) mit Vollgas anfahre, habe ich gleichlange (und nicht wechselseitig unterbrochene) Gummispuren auf der Straße. Deswegen bleibe ich bei meiner Meinung, bei etwa gleichem Widerstand bei beiden Rädern werden bei Kraftüberschuß beide Räder durchdrehen - nur im Grenzbereich wird es so sein, daß nur ein Rad einen Quietscher macht. Oder beim schnellen Anfahren in einer Kurve, wenn das kurveninnere Rad fast abhebt.
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EDIT :
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Noch ´ne kurze Frage: Wozu sind eigentlich die beiden Zahnräder auf der Kardanwelle auf Deinem Bild (siehe Pfeile)?
Differentialgetriebe2.jpg
 
Auf Eis können sehr wohl beide Räder durchdrehen, denn ein sehr kleiner Reibwiderstand ist auch beim Durchdrehen auf Eis noch da (vor allem aber zwischen Diff und Rad). Mir geht's jedenfalls so, dass immer beide durchdrehen (ist ein normales 08/15 Diff).
 
Zuletzt bearbeitet:
dann hast du vielleicht kein normales Differential, mich hat das auf Eis schon immer angenervt das man nicht mehr vom Fleck kommt und dauernd schief fährt deswegen oder das man stecken bleibt weil sich nur ein Rad dreht
 
Ist ein normales 08/15 Diff ;). Guck dir das doch mal so an: Die Radaufhängung setzt der Bewegung meinentwegen 3Nm entgegen, wenn das Rad auf Eis durchdreht gibt's nochmal 1 bis 3 Nm "Widerstand". Dann ist der Unterschied der Drehzahl nie höher als 4/6. Genauso wenn du beide Räder frei drehen lässt, die drehen ungefähr gleich schnell, weil der Widerstand an der Aufhängung in etwa gleich groß ist.

Na wie auch immer, jedenfalls komm ich garnet vom Fleck wenn richtig Eis ist, da drehen beide Räder frei.
 
ich schreibe ja nur wie meine Erfahrung ist, wenn das in den Kurven passiert dann sorgt das für plötzliche Lastwechselreaktionen
 
es ist ja nicht so dass das rad mit etwas mehr "widerstand" sofort stillsteht - deshalb nennt sich dieses "differential" ja auch eigentlich ausgleichsgetriebe. es gleicht nur aus. gibts auch sperrbar - dann wird die kraft wie auf einer starren achse an beide räder zu je 50% übertragen.

der untergrund ist auch völlig egal ob räder durchdrehen oder nicht - es geht nur darum dass das übertragene drehmoment höher ist, als das das vom reifen auf die straße gebracht werden kann. bei der geradeausfahrt kanns da sehr wohl sein dass beide räder gleichschnell durchdrehen, auch noch bei 100 sachen und bei trockenem asphalt wenn die motorleistung ausreiched ist.
sobald man einlenkt dreht meistens das innere (da weniger grip wegen lastverteilung) am meisten/schnellsten/frühesten durch. da dann meistens je nach leidtung das äussere auch recht schnell das drehmoment nicht mehr auf die straße bringen kann draht auch das kurvenäußere rad durch und die schüssel schiebt über die vorderräder geradeaus richtung kurvenaussenseite. man hat also das typisches verhalten eines frontkratzers mit ausgleichsgetriebe aka offenem diff...
sowas ist lästig, langweilig und langsam...

als viel interessantere und fahrdynamisch deulich bessere alternative gibts das torsen oder lamellensperren. das ganze zu erklären wär wohl etwas zu viel hier - kann jedem interessierten nur www.kfz-tech.de oder die herstellerseiten von differentialen (z.b. cusco, kaaz, drechsler) ans herz legen. da findet man viele technische details darüber.
solche sperren werden in den meisten serienfahrzeugen aus 3 gründen nicht verbaut: 1. kosten, 2. handling - der ottonormalfahrer wäre mit dem verhalten völlig überfordert, und 3. der serviceaufwand. insbesondere lamellensperren brauchen gewisse pflege in form von regelmäßigen getriebeölwechseln mit dem RICHTIGEN öl bzw zusatz und sie sollten regelmäßig auf abnutzung/defekte kontrolliert werden. bei nem frontkratzer der das diff im getriebegehäuse beherbergt können fetzen von zerstörten lamellen schnell zum getriebeschaden führen. hört und spürt man zwar recht schnell wenn mans weiß - aber wenn man sieht mit welchen defekten manche leute rumfahren ohne davon was zu merken... :]
 
In Österreich wurde z.B. ein Sperrdifferential serienmäßig verbaut bei meinem Auto. Dies sperrt bis zu 10%. 10% von was genau weiß ich nicht, wohl eine bestimmten definierten Wert.

Und ich habe schon den Eindruck das wenn viel zu viel Leistung am Rad anliegt bei Eis, Schnee oder Nass nur ein Rad am durchdrehen ist.

Bei trockener Straße behaupte ich mal das die Leistung der meisten Autos nicht ausreicht um das zu machen.

Sobald ein Rad auch nur ein bißchen durchdreht bleibt es stehen, wenn man will so eine Art ESP für arme Leute die ihr Auto nicht richtig beherrschen *lol*
 
das wird dann ne einfache festwertsperre sein. sperrt also immer mit 10%, 100% wären eine feste verbindung beider räder (=sperrdifferential/gesperrtes diff) - im klartext heißt das: hängt ein rad in der luft wird trotzdem noch 5% antriebsmoment auf das rad am bodne gegeben.
bei kurvenfahrt wird entsprechend auch nicht nur ausgeglichen sondern das langsamere rad bekommt etwas mehr antriebsmoment. bei 10% sperrwirkung noch kaum spürbar, bei mehr würde die fuhre ständig untersteuern.


wenn das durchdrehende rad sofort stehen bleibt kanns nur ein ASR oder ähnliches system sein - jedes mechanische differential, egal ob drehzahl- oder drehmomentfühlend, kann nur bei widerstand (=grip) an beiden achsen entsprechend seiner bauart die leistung oder drehzahl verteilen. sobald ein rad in der luft hängt (oder "extremes glatteis") dreht dieses rad durch. das rad das grip hat wird jaber je nach diff-typ und sperrwirkung weiterhin angetrieben - bei nem sperrdiff ("100%-sperre") mit der selben geschwindigkeit wie das rad ohne grip. ausnahme ist das ausgleichsgetriebe (="offenes diff" bzw "0%-sperre"), da dreht wirklich nur noch das frei hängende rad durch - das bissel was da durch reibung, masseträgheit und hydrodynamisch an drehmoment noch aufs stehende rad kommt reicht meistens nicht um das ganze fahrzeug zu bewegen.
 
Differentiale haben alle nur bis zu einem bestimmten Wert eine Sperre. Wenn es zu stark gesperrt ist dann hat man schon Probleme enge Kurven zu fahren weil dann die Reifen quitschen. Eine 100% Sperre gibts bei PKWs nicht. Üblich dürften so um die 30% sein falls man glücklicher Besitzer ist.
 
doch gibts - geländewagen (gesperrte ausgleichsgetriebe)

bzw gleitsteinsperren, diverse viskokupplungen, gesteuerte lamellensperren oder manche torsen können ebenfalls 100% sperren.
 
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