Sperrdifferenzial

Eine Sperrvorrichtung ist ein mechanisches Bauteil, das beide Räder einer Achse zwingt, mit identischer Geschwindigkeit zu rotieren und den Geschwindigkeitsunterschied zu eliminieren, den ein Standard-Ausgleichsgetriebe normalerweise ermöglicht. In einem Ausgleichsgetriebe rotiert das innere Rad eines abbiegenden Fahrzeugs langsamer als das äußere Rad, und jedes Rad kann frei durchdrehen, wenn es die Bodenhaftung verliert. Eine Sperrvorrichtung hebt dieses Verhalten auf, indem sie die beiden Achswellen mechanisch miteinander verbindet, sodass sie sich unabhängig von Last, Haftung oder Kurvenradius synchron drehen müssen.

Sperrvorrichtungen gibt es in drei Haupttypen. Eine wählbare Sperre (wie ein pneumatisches oder kabelgesteuertes System) ermöglicht dem Fahrer, die Sperre über einen Schalter oder Hebel an der Armaturentafel zu aktivieren und deaktivieren; dies ist sinnvoll für bedarfsgerechte Traktion in Fahrzeugen, die zwischen Autobahnfahrt und Geländefahrt wechseln. Eine automatische Sperre (auch Detroit Locker oder Nockenschalt-Ausgleichsgetriebe genannt) aktiviert sich, wenn ein Rad deutlich gegenüber dem anderen zu schlupfen beginnt, und nutzt mechanische Rampen und Nocken; sie deaktiviert sich dann während normaler Kurvenfahrten. Ein Spool ist der einfachste Typ, ein einteiliger fester Achsträger, der beide Räder dauerhaft sperrt ohne Deaktivierungsmöglichkeit und wird typischerweise nur bei Rennfahrzeugen oder extremen Geländewagen eingebaut.

Einsatzbereiche von Sperrvorrichtungen

Schwere Lastkraftwagen, Geländekletterer und Schlammbogger sind auf Sperrvorrichtungen angewiesen, um die Kraft auf beide Räder zu übertragen, selbst wenn eines tief steckt oder vom Boden abgehoben ist. Moderne Pickup-Trucks bieten häufig werksseitig wählbare Sperren auf mindestens einer Achse. Der Kompromiss ist unmittelbar: eine gesperrte Achse kann normale Straßenkurven nicht ohne Reifenquetschen und -blockierung, schwere Lenkung und beschleunigte Verschleißerscheinungen an Reifen und Antriebsstrang bewältigen. Aus diesem Grund sind wählbare Systeme in Mehrzweck-Fahrzeugen wesentlich häufiger anzutreffen, da sie dem Fahrer ermöglichen, nur bei Bedarf zu sperren und für die Autobahnfahrt freizugeben.

Eine automatische Sperre aktiviert sich nur, wenn der Schlupf einen Schwellwert überschreitet, typischerweise reduziert dies die Nachteiligkeiten beim Straßenfahren und liefert gleichzeitig Traktion im Gelände. Allerdings können automatische Sperren auf gemischtem Untergrund klappern oder knacken beim Aktivieren und Deaktivieren, und bieten dem Fahrer weniger Kontrolle als ein manuelles Eingreiffungssystem.

Der Begriff Sperre bezieht sich auf das Verbinden der Wellen miteinander, nicht auf einen Schließ- und Schlüsselmechanismus. Im Gegensatz dazu nutzt ein Sperrdifferenzial Reibbeläge oder eine viskose Kupplung, um gewissen Differenzbetrieb zu ermöglichen und gleichzeitig bessere Traktion als eine offene Ausgleichsgetriebe zu liefern, erzwingt aber nicht, dass beide Räder die gleiche Geschwindigkeit haben. Während ein Sperrdifferenzial einem Rad erlauben könnte, 10 bis 20 Prozent schneller zu laufen als dem anderen, gestattet eine echte Sperre keinen Schlupf nach dem Aktivieren.

Die Wartung ist unkompliziert: Sperren verwenden das gleiche Öl und die gleichen Lager wie die Achse selbst. Wählbare Sperren mit pneumatischen Systemen benötigen periodische Kontrolle von Betätigungselementen und Leitungen; die mechanischen Eingriffsflächen im Inneren können bei ständiger Nutzung unter extremen Bedingungen verschleißen. Der häufigste Ausfallmodus ist Sperrausfall, wenn Schlamm oder Verschmutzung vollständige Betätigung verhindert, oder defekte Betätigungselemente in pneumatischen Sperrsystemen nach Jahren des Schaltbetriebs.