Sperrdifferenzial (LSD)

Ein Sperrdifferenzial, allgemein als LSD abgekürzt, ist eine Bauart des Differenzials, die den Drehzahlunterschied zwischen den beiden Rädern einer Achse begrenzt. Ein gewöhnliches offenes Differenzial lässt diese Räder mit unterschiedlichen Drehzahlen laufen, was für die Kurvenfahrt nötig ist, hat aber eine entscheidende Schwäche: Es leitet stets gleiches Drehmoment auf beide Seiten, sodass ein Rad bei Gripverlust nutzlos durchdreht, während das andere kaum noch Antrieb erhält. Das LSD begegnet dem, indem es begrenzt, um wie viel schneller sich ein Rad gegenüber dem anderen drehen darf, und das Drehmoment zum Rad mit verbleibender Traktion verlagert.

Der Nutzen zeigt sich überall dort, wo der Grip ungleich ist oder die Anforderungen hoch sind. Beim kräftigen Herausbeschleunigen aus einer Kurve ist das kurveninnere Rad gering belastet und neigt zum Durchdrehen; auf nassem, vereistem oder losem Untergrund kann ein Rad auf einer Fläche mit kaum vorhandenem Grip stehen. In solchen Situationen verschwendet ein offenes Differenzial Motordrehmoment, während ein LSD den Antrieb zum Rad fließen lässt, das ihn nutzen kann, und so Traktion, Stabilität und die Fähigkeit verbessert, die Kraft sauber auf die Straße zu bringen. Deshalb gehören Sperrdifferenziale zur Serienausstattung von Sportwagen, vielen sportlichen Limousinen und geländetauglichen Fahrzeugen.

Mehrere Mechanismen erzielen diesen Effekt, und die verbaute Bauart prägt das Fahrverhalten. Ein Lamellen-Sperrdifferenzial nutzt Pakete von Reiblamellen, die durch Federn vorgespannt sind; sobald das Differenzial einen Drehzahlunterschied zulassen will, klemmen die Lamellen und übertragen Drehmoment. Ein Sperrdifferenzial mit schrägverzahnten Stirnrädern, dessen bekanntestes Beispiel das Torsen ist, nutzt die Verzahnungskräfte von Schnecken- und Stirnrädern, um das Drehmoment automatisch und stufenlos zu verteilen, ganz ohne verschleißende Lamellen. Ein Visko-Sperrdifferenzial setzt auf eine abgedichtete Einheit aus Lamellen in zähflüssigem Silikonöl, das sich verfestigt, sobald die Lamellen mit unterschiedlichen Drehzahlen aneinander scheren.

Jeder Ansatz hat charakteristische Stärken. Lamelleneinheiten lassen sich auf aggressive Sperrwirkung abstimmen und werden im Motorsport bevorzugt, doch ihre Lamellen verschleißen und sie verlangen oft ein spezielles, reibwertmodifiziertes Öl. Schrägverzahnte Einheiten sind laufruhig, wartungsfrei und gut für Straßenfahrzeuge geeignet, können jedoch kein Drehmoment übertragen, wenn ein Rad vollständig in der Luft hängt, da sie auf zumindest etwas Grip an beiden Rädern angewiesen sind. Visko-Einheiten sind einfach und stufenlos, reagieren aber träge und neigen bei Hitze zum Nachlassen.

Das Sperrdifferenzial steht zwischen einem offenen und einem voll sperrenden Differenzial. Es bietet einen Großteil des Traktionsvorteils einer gesperrten Achse und behält dabei das laufruhige, vorhersehbare Verhalten auf der Straße, wo eine starr gesperrte Achse bei jeder Kurve Reifenradieren verursachen würde. Zunehmend wird es durch elektronische Systeme wie bremsenbasierte Antriebsschlupfregelung und elektronische Differenzialsperren sowie durch Torque-Vectoring-Einheiten ergänzt oder ersetzt, die den Antrieb aktiv verteilen, doch ein mechanisches LSD wird wegen seiner Direktheit und Zuverlässigkeit weiterhin geschätzt.