Sperrdifferential
Englisch: limited-slip differential
Eine Differenzialart, die es ihren Ausgangswellen erlaubt, mit unterschiedlichen Drehzahlen zu rotieren, aber die maximale Differenz der Winkelgeschwindigkeit zwischen den Ausgangswellen begrenzen kann, wodurch mehr Drehmoment auf die langsamer drehende Welle übertragen wird und allgemein bessere Bodenhaftung als bei älteren Differenzialen entsteht.
Sperriger Differenzialausgleich: Traktionskontrolle, die Radschlupf reduziert
Ein sperriger Differenzialausgleich ist ein Getriebekomponent, das zwischen den beiden Antriebsrädern auf einer Achse sitzt und ihnen ermöglicht, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu rotieren, während es verhindert, dass ein Rad beim Traktionsverlust durchdreht. Anders als ein offenes Differenzial, das das Motormoment unabhängig von der Bodenhaftung gleichmäßig auf beide Räder verteilt, wirkt ein sperriger Ausgleich aktiv gegen Geschwindigkeitsunterschiede: Wenn ein Rad die Bodenhaftung verliert und schneller durchdreht als das andere Rad, überträgt der Ausgleich das Drehmoment auf das langsamere Rad, um es weiter in Bewegung zu halten. Das Ergebnis ist deutlich verbesserte Traktion auf Schotter, Schnee, lockeren Untergrund und während schneller Kurvenfahrten, wo ein offenes Differenzial zum Durchdrehen des inneren Rades führen würde.
Der häufigste Typ ist der sperriger Ausgleich mit Reibscheiben. Ein Paket aus abwechselnden Reibbelägen und Stahlscheiben sitzt im Differenzialgehäuse; wenn die Räder bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten rotieren möchten, greifen die Scheiben ineinander und erzeugen Widerstand durch Reibung. Die Menge des übertragenen Drehmoments hängt davon ab, wie fest die Federn das Paket zusammendrücken, und vom Reibwert der Beläge. Typische Reibscheiben-LSDs rutschen durch, wenn der Geschwindigkeitsunterschied 5 bis 15 Prozent übersteigt, aber einige Ausführungen mit hoher Belastung tolerieren nur 3 bis 5 Prozent Schlupf. Viskose Ausgleiche nutzen Silikonflüssigkeit statt Scheiben; wenn ein Rad schneller dreht, steifen Scherungskräfte in der Flüssigkeit die Kupplung allmählich ab. Zahnrad-Ausgleiche (mit schrägverzahnten Zähnen) erzeugen Bindung ohne Reibmaterial; diese sind in der Regel haltbarer, aber lauter.
Reibscheiben-LSDs erfordern regelmäßige Wartung. Der Reibbelag nutzt sich bei Gebrauch ab, besonders bei längeren Radschlupf oder Geländefahrten, und die Kupplungen können festsitzen oder flattern, wenn die Federvorspannung nachlässt oder die Scheiben poliert werden. Viskose Ausgleiche können ausfallen, wenn die Silikonflüssigkeit durch Hitze abbaut. Alle sperriger Ausgleiche erzeugen etwas Geräusch, besonders ein leises Schleifen oder Heulen bei leichtem Kurvenfahren, weil die Zahnräder immer teilweise eingegriffen sind. Das ist normal und unterscheidet einen sperriger Ausgleich vom stillen Rollen eines offenen Differenzials.
Anwendung und Kompromisse
Sperriger Ausgleich ist Serienausrüstung bei Hochleistungsfahrzeugen, Rallye-Fahrzeugen und Geländefahrzeugen, wo Traktion kritisch ist. Sie sind jedoch nicht für anhaltende Hochgeschwindigkeitsfahrten auf trockenem Asphalt geeignet, weil die Bindungswirkung Untersteuern und Reifenverschleiß verursacht; aus diesem Grund nutzen viele Straßenfahrzeuge sie nur auf der Hinterachse. Elektronische Torque-Vectoring-Systeme (die Bremseingriffe statt mechanischer Kupplungen nutzen) ersetzen zunehmend mechanische Sperren in modernen Fahrzeugen, aber sperriger Ausgleich bleibt die Wahl im Wettbewerb und bei Maschinen, wo Einfachheit und Zuverlässigkeit Raffinesse überwiegen.
Der Begriff "sperriger Ausgleich" entstand in den 1950er Jahren, um diese Komponenten vom unbegrenzten Durchschlupf eines offenen Differenzials und vom totalen Durchsperren einer Sperre oder geschweißten Achse zu unterscheiden. Ein echte Sperre verbindet beide Räder ständig miteinander und wird nur beim langsamen Geländefahren verwendet; ein sperriger Ausgleich nimmt eine Mittelposition ein und bietet einen Kompromiss zwischen Traktion und Fahrbarkeit. Korrektes Getriebeöl mit den richtigen Reibmittel-Zusätzen ist wichtig; falsches Öl kann zu Kupplungsflattern oder Ausfällen führen.