Differenzial, Antriebsstrang und Bremsen im Kraftfahrzeug
Das Differenzial
Das Differenzial ist ein Bestandteil des Antriebsstrangs und sorgt für die Stabilität und das ordnungsgemäße Funktionieren des Fahrzeugs. Es ermöglicht den Rädern in Kurven unterschiedliche Drehzahlen. Das Differenzial besteht aus Ritzel, Krone und Satelliten. Bei Verschleiß von Ritzel und Krone sowie bei Verlust der Sichtkontrolle des Zahneingriffs kann es zu Problemen kommen. Die Satelliten, Ritzel und Krone sind die wichtigsten Bauteile des Differenzials.
Ein Sperrdifferenzial wird automatisch verriegelt, wodurch beide Räder gleichermaßen angetrieben werden.
Das konventionelle Differenzial besitzt eine Länge und eine Reibschlusscheibe mit mehreren Lamellen. Es verteilt das Drehmoment auf die Räder über Satelliten, Ritzel und Krone.
Das Differenzialgetriebe bzw. die Visco-Kupplung unterstützt die Traktion, indem es bei unterschiedlicher Drehzahl der Räder eine Reibung erzeugt. Beim Durchdrehen eines Rades steigt die Reibung, wodurch das Drehmoment auf das andere Rad übertragen wird.
Das Automatik-Sperrdifferenzial (Torsen) verteilt die Kraft mechanisch. Bei einem Verhältnis von 1:5 bis 1:8 erhalten beide Räder gleichermaßen Kraft.
Die Verteilergetriebe (Transfer-Box) ermöglichen die Verteilung der Antriebskraft zwischen Vorder- und Hinterachse. Die Verteilung ändert sich je nach Anforderung. Zahnräder wie Stirnrad, Primärbaum, Sekundärbaum und Zwischenwelle sorgen für die Synchronisierung. Kurze und lange Gänge stehen zur Verfügung.
Antriebsstrang und Kraftübertragung
Der Antriebsstrang bildet die Verbindung zwischen Motor und Rädern. Er überträgt die Bewegung der Motorwelle auf die Räder und reagiert auf Bodenbewegungen im Sulkus.
Beim Allradantrieb (AWD) wird die Motorleistung auf alle vier Räder verteilt. Dank der Verteilung auf vier Räder erhöht sich der Grip und die Stabilität beim Fahren.
Die Gelenkwellen übertragen die Antriebskraft. Sie besitzen eine Funktion, um die Leistung des Motors auf die Räder zu übermitteln. Die Antriebswellen sind mit dem Differenzial verbunden und übertragen die Drehbewegung der Räder.
Die Kardanwelle mit Kreuzgelenk gleicht Winkeländerungen aus. Die Wellen müssen Änderungen des Winkels zwischen Differenzial und Getriebe ausgleichen.
Das Rzeppa-Gelenk ist ein homokinetisches Gelenk, das bis zu 60° Winkel ausgleichen kann. Das Tripodegelenk besitzt eine Form, die Längenänderungen ermöglicht.
Die Radlager unterstützen die Räder. Eingesetzt werden Kegelrollenlager, Kugellager und Nadellager. Sie müssen starken Belastungen, abrupten Veränderungen und scharfen Kurven standhalten.
Pannenhinweise
Lärm entsteht vor allem durch drehende Kugeln in der Kurve und Vibrationen im Fahrzeug.
Bremsen
Die Bremsanlage hat die Aufgabe, die Bewegung des Fahrzeugs zu verzögern. Der Sulkus wird durch den Fahrer effizient genutzt, ohne die Stabilität zu gefährden.
Die Bremskraft ergibt sich aus der Reibung zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe bzw. Bremstrommel. Der Reibungskoeffizient bestimmt die Wirkung.
Je größer die Bremsscheibe, desto größer ist die Stabilität beim Bremsen. Bei zunehmender Temperatur der Bremse verringert sich der Wirkungsgrad. Belüftete Scheiben besitzen Löcher zur Wärmeabfuhr.
Stationäre, schwimmende oder feste Bremssättel sind verschiedene Bauformen.
Die Trommelbremse besitzt Bremsbacken, die in der Trommel reiben. Sie ist weniger präzise, aber einfacher und kostengünstiger.
Das Fading-Phänomen entsteht bei übermäßiger Erwärmung der Bremse durch dauerhafte Beanspruchung und führt zu deutlichem Leistungsverlust.
Die hydraulische Bremsflüssigkeit muss eine Siedetemperatur von etwa 250 Grad besitzen, Korrosionsschutz bieten und eine hohe Stabilität aufweisen.
Kupplungssysteme
Kupplungssysteme sind für die Unterbrechung der Kraftübertragung zwischen Verbrennungsmotor, Getriebe und weiteren Fahrzeugsystemen verantwortlich.
Kupplungsarten: Reibungskupplung, Fliehkraftkupplung, Magnetkupplung, elektrohydraulische Kupplung, Mehrscheibenkupplung.
Bestandteile der Reibungskupplung
Kupplungsscheibe: Das Reibelement überträgt das Drehmoment und die Motorleistung auf das Getriebe und verfügt über einen hohen Reibwert.
Schwungrad: Es gleicht Ungleichförmigkeiten aus und sorgt für einen besseren Motorlauf.
Anpressdruckplatte: Sie presst die Kupplungsscheibe gegen das Schwungrad, um die Bewegung vom Motor auf das Getriebe zu übertragen.
Ausrücklager: Es ist eine Drucklagerscheibe, die den Druck zum Ein- und Auskuppeln der Kupplungsscheibe erzeugt.
Hydraulische Kupplung: Sie überträgt die Kraft durch Umwälzung von Öl. Zu den Komponenten gehören Pumpenrad, Turbinenrad und Gehäuse, das die Flüssigkeit enthält.
Vorteile: Hohe Laufruhe, geringe Geräuschentwicklung, kaum Pannen und keine Reibung zwischen den Bauteilen.
Die Bewegung wird durch die Strömung der Flüssigkeit übertragen. Sie geht von der Pumpe auf die Turbinenschaufeln über und kann je nach Neigung eine größere Bewegung übertragen.
Getriebetypen
Vereinfachte Getriebe: Zweiwellen-Getriebe und Dreiwellen-Getriebe mit Zwischenwelle.
Synchronisierung: Die Angleichung der Drehzahlen erfolgt über Reibung zwischen den konischen Flächen der Elemente beim Gangwechsel.
Störungen am Getriebe
- Seltsame Geräusche durch abgenutzte Stirnräder oder abgebrochene Zähne, Spiel in den Lagern, Verlagerung einzelner Wellen, innere Klappergeräusche, fehlendes Öl.
- Gangschaltung: Härteprobleme der verschiebbaren Stäbchen, gebrochene Federn, Verriegelung der Synchronisierung, fehlerhafte Einstellung.
- Gänge springen heraus durch vorzeitigen Verschleiß oder Bruch, Verlust des Übersetzungsverhältnisses.
- Kratzgeräusche: Verschleiß der Gänge oder defekter Synchronring.
- Ölverlust: zu niedriger Ölstand, schlechte Abdichtung oder defekte Dichtungen.
- Schwergängigkeit des Schalthebels in der Verbindung, Verschleiß der Gelenke.