Das Differentialgetriebe, umgangssprachlich als Differential bezeichnet, ist ein Ausgleichsgetriebe, dass an den angetriebenen Achsen von zweispurigen Fahrzeugen unterschiedliche Raddrehzahlen bei Kurvenfahrten ermöglicht und das Antriebsmoment gleichmäßig auf beide Räder verteilt.
Ein Differentialgetriebe ermöglicht bei zweispurigen Kraftfahrzeugen, also PKW, LKW oder Bussen die unterschiedlichen Drehzahlen der angetriebenen Räder zum Beispiel bei einer Kurvenfahrt. Fährt ein zweispuriges Kraftfahrzeug durch eine Kurve, muss das kurvenäussere Rad eine längere Wegstrecke zurücklegen und sich schneller drehen, als das kurveninnere Rad. Das Differential ermöglicht die unterschiedlichen Raddrehzahlen und sorgt für eine gleichmäßige Verteilung der Antriebsmomente. Ohne Differential würden sich beide Räder bei einer Kurvenfahrt immer gleich schnell drehen.
Aufbau eines Differentialgetriebes
Das Differentialgetriebe wird meist in einem separaten Gehäuse zwischen den angetriebenen Rädern einer Achse bei zweispurigen Kraftfahrzeugen eingebaut. Je nach Fahrzeugkonstruktion sind auch andere Einbaupositionen und die Integration des Differentials in das Schaltgetriebe des Fahrzeuges möglich.
Im Inneren des Gehäuses befindet sich der sogenannte Differentialkorb in den meist vier, sich paarweise gegenüberliegende und drehbar gelagerte Kegelzahnräder eingebaut sind, die ineinander greifen. Ein Paar dieser Kegelzahnräder wird als Ausgleichskegelräder bezeichnet, ist mit dem Differentialkorb verbunden und dreht sich mit dem Korb. Das zweite Paar, die Achswellenkegelräder, bilden die Abschlüsse der Antriebswellen zu den Rädern. Außen am Differentialkorb ist ein großes Kegelzahnrad fest montiert. In dieses Kegelzahnrad greift in einem Winkel von 90 Grad ein kleineres Kegelzahnrad, dessen Welle nach außen aus dem Gehäuse des Differentials hinausführt und von der Antriebswelle des Fahrzeuges angetrieben wird.
Funktionsweise eines Differentialgetriebes
Fährt ein Fahrzeug mit einem Differentialgetriebe vorwärts oder rückwärts geradeaus, wird das Antriebsmoment von der Kardanwelle auf das kleine Kegelzahnrad am Eingang des Differenzialgehäuses übertragen. Dieses Kegelzahnrad treibt das große Kegelzahnrad und damit den Differentialkorb an. Bei einer Geradeausfahrt stehen die mit dem Differentialkorb verbundenen Kegelzahnräder im Inneren des Korbes still und versetzen das zweite Zahnradpaar, das die Räder antreibt, in eine Drehbewegung. Beide Räder des Fahrzeuges drehen sich gleich schnell.
Fährt ein Fahrzeug in einer Kurve, drehen sich die mit dem Differentialkorb verbundenen Kegelzahnräder gegeneinander und ermöglichen dadurch unterschiedliche Raddrehzahlen.
Nachteile herkömmlicher Differentialgetriebe
Bei einem herkömmlichen Differential macht es sowohl bei der Kurvenfahrt wie auch der Geradeausfahrt einen Unterschied, ob die Bodenhaftung beziehungsweise die Haftreibung zwischen Rädern und Untergrund auf beiden Seiten gleich ist.
Wenn die Haftreibung unterschiedlich ist, wird mehr Drehmoment an das Rad übertragen, das weniger Bodenhaftung hat. Dies kann so weit gehen, dass dieses Rad durchdreht, während das andere Rad stehen bleibt. Die Drehzahl des durchdrehenden Rades ist dann doppelt so groß wie die Drehzahl des Differentialkorbes. Diese Extremsituation kann zum Beispiel im Winter auf einer nur teilweise vereisten Fahrbahn eintreten. Das Gleiche geschieht auch bei einer Kurvenfahrt mit ungleicher Bodenhaftung bei den beiden angetriebenen Rädern.
Die Sonderformen der Differentialgetriebe, die sogenannten Sperrdifferentiale, gleichen diesen Nachteil aus, in dem Sie mechanisch oder elektronisch geregelt, eine plötzlich auftretende Drehzahlerhöhung eines Rades abbremsen. Sperrdifferentiale werden in Fahrzeugen eingesetzt, bei denen sich durchdrehende Räder nachteilig auf die Fahrsicherheit und den Gebrauchswert des Fahrzeuges auswirken würden, wie zum Beispiel bei Geländefahrzeugen oder Sportwagen. Ein Sperrdifferential verbessert das Anfahren in Kurven, den Geradeauslauf und das Fahrverhalten bei Untergründen mit unterschiedlicher Bodenhaftung.
