Sperrdifferential verstehen

Ein Sperrdifferential (LSD) ermöglicht es den beiden Ausgangswellen, sich mit unterschiedlichen Drehzahlen zu drehen, während die maximale Differenz zwischen ihnen begrenzt wird. es wird auch als selbstsperrendes Differential oder Differentialsperre bezeichnet.

In diesem Artikel lernen Sie Definition, Anwendungen, Diagramm, Typen, Funktionsweise, Vor- und Nachteile von Sperrdifferenzialen kennen.

Was ist Sperrdifferential (LSD)?

Durch Verschieben des Drehmoments zwischen den angetriebenen Rädern ermöglicht ein Sperrdifferenzial (abgekürzt als LSD) eine schnellere Kurvenfahrt. Dadurch kann das Auto die Motorleistung optimal nutzen, indem es das Durchdrehen der Räder reduziert und die Traktion maximiert. Es ist eine Art Differential, das es seinen beiden Ausgangswellen ermöglicht, sich mit unterschiedlichen Drehzahlen zu drehen, aber die maximale Differenz zwischen den beiden Wellen begrenzt.

Anwendungen

Die Anwendungen des Differenzialgetriebes mit begrenztem Schlupf werden üblicherweise in Offroad- und Hochleistungs-Allradfahrzeugen verwendet. Es ist auch praktisch auf vereisten oder unbefestigten Straßen. Schließlich werden Differentiale mit begrenztem Schlupf häufig bei Hochleistungsautos wie BMW, Audi, Lexus, Dodge, Cadillac und vielen anderen verwendet.

Diagramm Sperrdifferenzial:

Arten eines Sperrdifferentials

Im Folgenden sind die üblichen Typen eines Sperrdifferentials aufgeführt.

Festwert-LSD:

Unabhängig von der Drehmomenteingabe in das Differenzial oder der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den beiden Ausgängen ist die maximale Drehmomentdifferenz zwischen den zwei Ausgängen, Trq d, ein konstanter Wert in diesem Differenzial. Typischerweise wurden in diesem Differenzial federbelastete Kupplungsbaugruppen verwendet.

Drehmomentempfindlichkeit LSD:

Schrägverzahnte Zahnräder, Kupplungen oder Kegel (ein alternativer Kupplungstyp) werden in diesen Differentialen mit begrenztem Schlupf verwendet, und die Eingriffskraft der Zahnräder oder Kupplung ist eine Funktion des an das Differential gelieferten Eingangsdrehmoments (da der Motor mehr Drehmoment aufbringt). die Zahnräder oder Kupplungen greifen stärker und Trq d nimmt ab).

Drehmomentdetektierende LSDs reagieren auf das Drehmoment der Antriebswelle, daher werden die Kupplungen, Kegel oder Zahnräder umso fester zusammengedrückt und die Antriebsräder umso enger gekoppelt, je höher das Eingangsdrehmoment der Antriebswelle ist. Einige enthalten eine Federbelastung, um ein winziges Drehmoment zu erzeugen, so dass die Antriebsräder minimal mit wenig oder keinem Eingangsdrehmoment verbunden sind (Nachlaufdrossel / Getriebe in Neutral / Hauptkupplung gedrückt). Die Höhe der Vorspannung (daher statische Kopplung) der Kupplungen oder Konen wird durch deren Gesamtzustand (Verschleiß) und die Festigkeit, mit der sie belastet werden, bestimmt.

Kupplungs-, Konus- oder Platten-LSD:

Die Kupplung besteht aus einem Stapel dünner Kupplungsscheiben, von denen die Hälfte mit einer der Antriebswellen und die andere Hälfte mit dem Zahnkranzträger verbunden ist. Die Kupplungspakete können auf beiden oder nur einer der Antriebswellen vorhanden sein. Wenn es nur eines gibt, verbinden die Zahnkränze die überlebende Antriebswelle mit der gekuppelten Antriebswelle. Die Kupplungen werden durch ein Paar Kegel ersetzt, die zusammengedrückt werden, um den gleichen Effekt wie bei einem Kegeltyp zu erzielen.

2-Wege, 1-Wege, 1,5-Wege:

Last, Leerlauf und Überlauf sind die drei Zustände des Eingangsdrehmoments. Die Kupplung ist während Lastsituationen proportional zum Eingangsdrehmoment, wie zuvor angegeben. Im unbelasteten Zustand reduziert sich die Verbindung auf eine statische Kopplung. Das Verhalten des LSD im Schubbetrieb (insbesondere schnelle Gasfreigabe) zeigt an, ob es sich um ein Einweg-, 1,5-Wege- oder Zweiwegesystem handelt.

Sowohl in der Vorwärts- als auch in der Rückwärtsrichtung hat ein 2-Wege-Differential das gleiche Grenzdrehmoment Trq d. Das bedeutet, dass das Differenzial bei Motorbremsung eine gewisse Begrenzungswirkung hat.

Geared-LSD:

Schnecken- und Stirnradgetriebe werden zur Übertragung und Differenzierung der Eingangsleistung zwischen zwei Antriebsrädern oder Vorder- und Hinterachse in verzahnten, drehmomentabhängigen mechanischen Sperrdifferentialen verwendet. Dies ist nicht zu verwechseln mit den typischsten Kegelzahnrädern, die in den meisten Automobilanwendungen zu finden sind. Die Zahnräder werden beim Aufbringen eines Drehmoments gegen die Wände des Differentialgehäuses gedrückt, wodurch Reibung entsteht. Das Grenzdrehmoment Trq d wird durch Reibung erzeugt, die der relativen Bewegung der Ausgänge entgegenwirkt.

Geschwindigkeitsempfindlichkeit:

Basierend auf der Drehzahldifferenz zwischen den beiden Ausgangswellen begrenzen drehzahlabhängige Differenziale die Drehmomentdifferenz zwischen den Ausgängen, Trq d. Infolgedessen kann das Verhalten des Differentials bei geringfügigen Schwankungen der Ausgangsdrehzahl dem eines offenen Differentials ziemlich ähnlich sein. Das Grenzmoment steigt mit wachsender Drehzahllücke. Im Vergleich zu einem drehmomentabhängigen Differenzial ergibt sich dadurch ein ausgeprägtes dynamisches Verhalten.

Zähflüssiges LSD:

Da es auf der hydrodynamischen Reibung von Flüssigkeiten mit hoher Viskosität beruht, ist die bösartige Art oft einfacher. Öle auf Silikonbasis werden häufig verwendet. Eine zylindrische Flüssigkeitskammer, die mit einem Stapel perforierter Scheiben gefüllt ist, dreht sich parallel zur normalen Bewegung der Abtriebswellen. Die Innenfläche der Kammer ist mit einer der Antriebswellen verbunden, während die Außenseite mit dem Differentialkorb verbunden ist. Im Stapel ist die Hälfte der Scheiben mit dem Inneren verbunden, während die andere Hälfte mit dem Äußeren verbunden ist. Eine unterschiedliche Bewegung bewirkt, dass sich die verschachtelten Scheiben durch die Flüssigkeit gegeneinander bewegen. Wenn die Drehzahl einiger Visco-Kupplungen beibehalten wird, erwärmt sich die Flüssigkeit aufgrund von Reibung.

Elektronisches LSD:

Gemeinsame Merkmale eines elektronischen Sperrdifferenzials sind ein Planeten- oder Kegelradsatz vergleichbar mit einem offenen Differenzial und ein Kupplungspaket ähnlich einem drehmomentsensitiven oder Zahnringpumpen-basierten Differenzial. Die Klemmkraft auf die Kupplung in der elektronischen Einheit wird extern durch einen Computer oder eine andere Steuerung gesteuert. Dadurch kann das Grenzdrehmoment des Differentials, Trq d, als Teil eines umfassenden Fahrwerkmanagementsystems geregelt werden.

Funktionsprinzip eines Sperrdifferentials

In den meisten Fällen reicht das Standarddifferenzial aus. Auf extrem glattem Untergrund, wie z. B. vereisten oder schlammigen Straßen, kann ein Mangel an Antriebskraft, die so genannte Traktionskraft, dazu führen, dass die Hinterräder durchdrehen, weil das typische Differenzial das Rad mit der geringsten Traktion antreibt. Der Zahnkranz und das Differentialgehäuse treiben die Ritzel an, wenn ein Antriebsrad auf trockener Fahrbahn und das andere auf Eis oder Schlamm steht. Die Ritzel hingegen treiben nicht beide Seitenzahnräder an.

Auf trockener Fahrbahn schlendern die Ritzel um das Seitenzahnrad herum, das dem Rad entspricht, wenn sie vom Differentialgehäuse angetrieben werden. Die Ritzel treiben das rutschende Rad an, und das Auto bewegt sich infolgedessen nicht. Nahezu die gesamte Kraft des Motors wird über das konventionelle Differenzial an das Schieberad geleitet. Differenzialsperren können verwendet werden, um dieses Problem zu lösen. Differenzialsperren lösen Traktionsprobleme, indem sie die gleiche Kraft auf beide Räder verteilen, während das Fahrzeug dennoch normal drehen kann.

Das Sperrdifferenzial (LSD) im Differenzialgehäuse begrenzt die Differenzdrehzahl zwischen zwei Rädern, zwei Anlaufscheiben und einer Kupplungsscheibe. Wenn der Widerstand des linken Differenzials größer ist als der des Rads, dreht sich das rechte Differenzial. Es bewirkt, dass die Zähne des rechten Differentialkupplungselements an den Zähnen des linken Differentialkupplungselements hochklettern. Dadurch werden zwei Kupplungsglieder voneinander wegbewegt.

Dadurch werden die Anlaufscheiben gegen die Seitenräder gedrückt. Durch die Reibung zwischen Achswellenrädern und Anlaufscheiben nähert sich die Drehzahl der Hinterachswellen dem Differenzialgehäuse an. Daher ist dies als Limited-Slip-Effekt bekannt.

Sehen Sie sich das folgende Video an, um mehr über die Funktionsweise des Sperrdifferentials zu erfahren:

Vor- und Nachteile des Sperrdifferenzials LSD

Vorteile:

Unten sind die Vorteile von Differential-LSD mit begrenztem Schlupf in ihren verschiedenen Anwendungen aufgeführt:

• Ein Sperrdifferential steigert die Leistung und Geschwindigkeit des Fahrzeugs, indem es die Traktion erhöht, die es erzeugt.
• Ein Sperrdifferenzial verbessert die Sicherheit eines Fahrzeugs, indem es dem Fahrer mehr Kontrolle über das Fahrzeug gibt.
• Überlegen Sie, wie sich ein typisches (oder „offenes“) Differenzial bei Offroad- oder Schneeszenarien verhält, wenn ein Rad zu rutschen beginnt. Bei einem typischen Differenzial erhält das nicht berührende oder rutschende Rad den Großteil der Leistung (in Form von niedrigem Drehmoment und hoher Drehzahl), während das berührende Rad in Bezug auf den Boden stationär bleibt.

Nachteile:

Trotz der guten Vorteile von LSD treten immer noch einige Einschränkungen auf. Nachfolgend sind die Nachteile eines Sperrdifferentials aufgeführt.

• Das Design ist komplex
• Wartungskosten sind hoch

• Schlussfolgerung

Sperrdifferenzial LSD, auch als Selbstsperrdifferenzial oder Differenzialsperre bekannt, ist eine bessere Möglichkeit, schnellere Kurvenfahrten zu erreichen. Es ermöglicht Autos, die Leistung ihres Motors optimal zu nutzen, indem das Durchdrehen der Räder reduziert und die Traktion maximiert wird. Es ist eine Art Differential, das es seinen beiden Ausgangswellen ermöglicht, sich mit unterschiedlichen Drehzahlen zu drehen, aber die maximale Differenz zwischen den beiden Wellen begrenzt. Das ist alles für diesen Artikel, in dem Definition, Anwendungen, Diagramm, Typen, Funktionsweise, Vor- und Nachteile des Sperrdifferentials diskutiert werden.

Ich hoffe, Sie lernen viel aus der Lektüre, wenn ja, teilen Sie sie bitte mit anderen Schülern. Danke fürs Lesen, bis bald!