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Differential_ratio

  • Was ist das Differential Ratio?
    Die Differential_ratio ist die Übersetzung des Differentials an der Hinterachse.

    Sehr einfach gesagt kannst du damit die Spritzigkeit des LKW einstellen.

    Das Differential an sich, gleicht die Drehzahl Unterschiede der gegenüberliegenden Räder aus. Fährst du eine Kurve so muss das äußere Rad schneller drehen als das Kurven innere. Diesen Unterschied gleicht das Differential mittels Zahnräder aus. Je nach Zahnradpaar kann man damit verschiedene Übersetzungen einstellen.

    Ein hoher Wert hilft dir in der Beschleunigung, und verkleinert die Drehzahl Sprünge beim Schalten, sorgt aber dafür das die Drehzahl bei 80 Km/h sehr hoch liegt. Ein niedriger Wert lässt den LKW langsamer erscheinen, von Gang zu Gang werden die Drehzahl Sprünge größer als bei einer kurzen Übersetzung. Dafür ist die Drehzahl bei 80Km/h schön niedrig. Vorausgesetzt das Getriebe bleibt bei der gleichen Übersetzung.

    Den gleichen Effekt den man mit einem kürzer übersetzten Getriebe erreicht, kann man also auch mit einem kürzer übersetzten Differential erreichen.

    Original sind die Übersetzungen heute bei 2,7 bis 3,6. Im Fernverkehr meist bei 2,7.


    (Danke an "Der Freiburger")

    Und noch ein wenig technisch vertiefendes Know-How von "Turbostar":
    Spoiler anzeigen

    Die Antriebswelle (grün "drive shaft") wird vom Motor über das Schaltgetriebe angetrieben. Die Welle läuft logischweise längs durch den Rahmen. Da die Antriebsachse quer im Rahmen steckt, muss man die Kraft um 90° umleiten, wozu man ein Kegelrad auf der Antriebswelle aufsetzt und damit ein auf der Achse, genauer auf der Differenzialglocke (rot) aufgesetztes Kegelrad (gelb) antreibt. Hier wird die Untersetzung angewendet, die Freiburger beschrieben hat, um je nach Verhältnis der Zähne entweder mehr Geschwindigkeit oder eine bessere Beschleunigung und höhere Zugkraft zu erhalten. Einzige Aufgabe dieser Zahnradpaarung ist, die Antriebskraft um 90° zu drehen.
    Bei einem PKW mit Frontantrieb entfällt diese Übung entweder ganz im Ausgleich zu entsprechenden Übersetzungen im Getriebe oder wird mit einfachen Zahnrädern umgesetzt, weil die Kurbelwelle des Motors meistens schon quer zur Fahrtrichtung läuft. Bis auf wenige Ausnahmen haben frontgetriebene PKW Quermotoren.

    Die linke Halbachse hat übrigens keine mechanische Verbindung zu dem gelben Rad oder der roten Glocke, was man auf dem Bild auch erkennen kann. Die ganze Antriebskraft landet erst einmal auf der rechten Halbachse.

    Das eigentliche Differenzial, mit der Aufgabe in der Kurve den Unterschied zwischen den verschieden langen Wegen der Räder auf beiden Seiten der Antriebsachse (und auch einer nicht angetriebenen Starrachse oder einer angetriebenen Lenkachse) auszugleichen, besteht aus zwei fest auf die Halbachsen aufgesetzten Kegelzahnrädern (graublau) und zwei Kegelrädern (grün "small gear"), die mit einem bestimmten Widerstand in der Differenzialglocke (rot) laufen. Diese Räder blockieren und bewegen die beiden Halbachsen je nach Bedarf zueinander.
    Der Widerstand, den die grünen Kegelräder haben, muss größer sein als der Rollwiderstand der linken Halbachse. Wenn es geradeaus geht, führt das dann dazu, dass das gelbe Rad, die rote Glocke, und die beiden grauen Halbachsen sich alle mit der gleichen Geschwindigkeit drehen. Die grünen Räder stehen still.

    Wenn nun eine Kurve gefahren wird und die beiden Räder sich verschieden schnell drehen müssten, dann verdrehen sich die beiden Halbachsen gegeneinander, wobei auch die grünen Kegelräder sich drehen. Das Zahnverhältnis aller vier Räder (es gibt bei PKW auch welche, wo nur eins der grünen Räder verbaut ist und somit nur drei Kegelräder im Differnzial sitzen) in dieser Konstruktion muss 1:1 sein, sonst funktioniert es nicht.

    Wo wir schon mal das Differenzial erklärt haben, können wir auch noch einen Begriff hinterherschieben, das "Sperrdifferenzial". Ich lasse mal variable Sperren wie das VW Synchro-System weg und beschränke mich auf rein mechanische Systeme. Wenn man, wie oben als Mindestanforderung beschrieben, den Widerstand der beiden grünen Räder so wählt, dass sie gerade größer sind als der Rollwiderstand der linken Halbachse, dann haben wir schnell ein Problem:
    Sobald der rechte Reifen auf auch nur etwas glatterem Untergrund steht, als der linke, kommen wir nicht mehr weg, Der linke Reifen bleibt auf dem griffigen Untergrund stehen, der rechte dreht auf dem glatten Untergrund durch und die Kegelräder in der Differenzialglocke tanzen Samba. Aus dem Grund ist jedes Differenzial in einem bestimmten Grad gesperrt. Das heißt, die Zahnräder im Differenzial sind mit Absicht deutlich schwergängiger als sie sein müssten. Dabei gibt es drei grobe Abstufungen, die man in Prozent angibt. 0% ist, wenn die Zahnräder ungebremst wären, 100% wäre eine Achse ohne Differenzial, die starr von einem Reifen zum anderen geht:

    Normale PKW oder auch Straßen-LKW haben eine "offene Achse", was eigentlich eine im Bereich von unter 50% (meistens um die 25 bis 30%) gesperrte Achse ist. Dadurch hat man den geringstmöglichen Reifenverschleiß, aber noch eine gewisse Traktion bei schlechten Straßenbedingungen (Matsch auf einer Seite, ein Rad auf Teer und eins auf nassem Kopfsteinpflaster), um anfahren zu können.

    Bei Sportwagen mit viel Drehmoment oder leicht geländegängigen Fahrzeugen (SUV oder einfache Baustellen-LKW) wird eine "gesperrte Achse" verbaut. Die ist dann meistens zu ca. 80% gesperrt, ganz sicher sind es 80% bei Sportwagen von General Motors (Chevrolet Corvette, Chevrolet Camaro, Pontiac Trans Am), da ich selber mal früher einen Camaro mit 80% gesperrter Achse hatte und das Datenblatt noch kenne ;) Hier können sich also immer noch die beiden Halbachsen gegeneinander verdrehen, aber das Fahrzeug bekommt seine Motorleistung trotzdem noch, auch bei deutlich schlechteren Bedingungen, sicher auf den Boden. So kann man bei einem Sportwagen auch noch bei deutlich glatterer Straße beschleunigen, ohne zu riskieren, dass die angetriebene Hinterachse ausbricht. Beim Geländewagen kann man so auch noch über lose Untergründe fahren, wo sich ein normaler PKW festfahren würde, weil das Rad auf der griffigen Seite genug Antriebsleistung abbekommt, um das Fahrzeug fortzubewegen. Aber auch dieses System hat seine physikalischen Grenzen im Gelände. Außerdem verschleißen die Reifen schneller, wenn man viel enge Kurven (Stadt, Berge) fährt.

    Deshalb gibt es die 100% Differenzialsperre. Sie ist immer zuschaltbar und für den extremsten Geländebetrieb gedacht. Hierbei wird das normalerweise "offene" Differenzial komplett ausgeschaltet und beide Halbachsen fest verbunden. Damit ist gewährleistet, dass immer beide Räder auf der Achse die volle Antriebsleistung bekommen. Dreht eins durch, hat das andere die volle Traktion (nicht nur 80% wie bei der festen Sperre). Damit wird die Grenze, wo man sich festfährt, noch mal verschoben. Man bleibt erst stehen, wenn die Traktion beider Räder zusammen, egal wie sie sich zwischen links und rechts aufteilt, nicht mehr ausreicht, das Fahrzeug zu bewegen. Damit kann man aber quasi nur noch geradeaus fahren, deshalb zuschaltbar.
    Neben den kombinierten Vorteilen von offener und komplett gesperrter Achse sind die Nachteile das zusätzliche Gewicht und mehr bewegliche Teile (widerspricht dem Motto: was nicht da ist, geht nicht kaputt). Außerdem konnte man früher alle 100% Differenzialsperren nur im Stillstand einlegen. Auch heute sind es nur wenige und eher teure oder zumindest patentgeschützte und damit einem Hersteller vorbehaltene Systeme, die sich automatisch zuschalten - und dabei noch mehr filigrane Technik in den rauen Geländeeinsatz bringen.

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Kommentare 2

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    44th MAC Bagger -

    Da im Spiel von den Moddern immer öfter Differentialratios bei den Getrieben angegeben ist das hier Definitives Grundwissen.Klasse das :-). Mal fetten Daumen hoch von einem Zahnradsalat Laien :)

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    Fendt 312 -

    Danke für die Mühe die da hinter stecktbeim Text,gerade im Spoiler lese mir das mal bei Gelegenheit durch. Schön das auch mal jemand mit Ahnung von der Materie so relativ ahnungslosen et einsteigern die auch kaum Ahnung von LKWs haben im real life (mein Wissensberiech liegt mehr in der Landwirtschaft im real life, auch leideschaftlicher ls zocker) so etwas einiger maßen einfach erklären.