Differential

Ein Differential ist die Getriebebaugruppe, die es den beiden Rädern einer angetriebenen Achse erlaubt, mit unterschiedlichen Drehzahlen zu laufen, und dabei die Motorkraft weiterhin auf beide verteilt. Es zählt zu den stillen Grundbausteinen des Antriebsstrangs: Ohne es wären das innere und das äußere Rad gezwungen, gleich schnell zu drehen, was in der Kurve unmöglich ist, da das äußere Rad einen längeren Weg zurücklegen muss. Das Differential löst diesen Konflikt und lässt jedes Rad so schnell drehen, wie es sein Weg erfordert, während es beide weiterhin antreibt.

Das klassische offene Differential erreicht dies über einen kompakten Satz Kegelräder. Das Motordrehmoment gelangt zum Tellerrad, das mit einem Korb verschraubt ist; im Korb kämmen kleine Ausgleichskegelräder mit den Achswellenrädern, die an je einer Halbwelle sitzen. Fährt das Auto geradeaus, dreht sich die gesamte Baugruppe als Einheit und beide Räder laufen gleich schnell. In der Kurve beginnen die Ausgleichsräder, sich um ihre eigene Achse zu drehen, sodass ein Achswellenrad schneller und das andere langsamer läuft, wobei sich der Unterschied so verteilt, dass der Mittelwert dem Antrieb entspricht. Diese elegante Anordnung benötigt kein Zutun des Fahrers und arbeitet selbsttätig.

Das Differential übernimmt meist eine zweite Aufgabe: die letzte Übersetzungsstufe. Die Paarung aus kleinem Ritzel und großem Tellerrad liefert die Achsübersetzung, den letzten Übersetzungsschritt zwischen Motor und Rädern, der das Drehmoment vervielfacht und festlegt, wie schnell sich die Kardanwelle gegenüber den Rädern dreht. Bei Heck- und Allradfahrzeugen geschieht dies in einem eigenen Achsgehäuse, während bei Frontantrieb das Differential im Achsgetriebe neben dem Schaltgetriebe integriert ist.

Die große Schwäche des offenen Differentials hängt unmittelbar mit eben jener Eigenschaft zusammen, die es funktionieren lässt. Da es das Drehmoment gleichmäßig aufteilt und dem Weg des geringsten Widerstands folgt, dreht ein Rad, das den Grip verliert – auf Eis, im Schlamm oder schlicht in der Luft hängend –, frei durch, und das Differential liefert dem Rad mit Traktion kaum Drehmoment. Das Ergebnis kann ein Fahrzeug sein, das mit einem nutzlos durchdrehenden Rad bewegungslos verharrt, während das andere stillsteht – ein ärgerlicher Mangel auf rutschigem oder unbefestigtem Untergrund.

Mehrere Lösungen begegnen dieser Schwäche und bilden eine Familie verwandter Bauteile. Ein Sperrdifferential nutzt Kupplungen, Zahnräder oder eine Viskokupplung, um mehr Drehmoment auf das Rad mit Grip zu leiten, sobald Schlupf einsetzt. Ein Differential mit Vollsperre kann die beiden Halbwellen starr verbinden, sodass sich beide Räder unabhängig vom Grip gemeinsam drehen, was im anspruchsvollen Geländeeinsatz geschätzt wird. Elektronische Systeme ahmen diese Wirkung nach, indem sie ein durchdrehendes Rad abbremsen. Gemeinsam mit der Achse, der es dient, und der Achsübersetzung, die es festlegt, ist das Differential entscheidend dafür, wie ein Fahrzeug seine Kraft auf die Straße bringt, und wägt die kurvenbedingte Bewegungsfreiheit gegen den Bedarf an Traktion ab.