Sperrdifferenziale & Allradsysteme: Trac-Lok, Haldex, xDrive

Sperrdifferenziale und ihre Funktionsweise

Ein Sperrdifferenzial ist ein Mechanismus, der die unterschiedliche Kraftverteilung ausgleicht, insbesondere in Situationen, in denen ein angetriebenes Rad die Haftung vollständig verliert. Man unterscheidet zwischen automatischen Systemen, die ohne Eingreifen des Fahrers agieren, und manuellen Sperren.

Trac-Lok-Differenzial

Das Trac-Lok ist ein drehmomentfühlendes Sperrdifferenzial. Wenn ein Rad durchdreht, sperrt es, um das Drehmoment auf das Rad mit mehr Traktion zu übertragen. Ein Teil des vom Tellerrad übertragenen Drehmoments wird über eine Lamellenkupplung geleitet. Diese Kupplungspakete bestehen aus Scheiben mit radialen Nuten oder aus einem Faserverbundwerkstoff.

Funktionsweise des Trac-Lok

Die Kupplungen werden durch zwei gleichzeitig wirkende Kräfte betätigt:

• Vorspannung: Eine voreingestellte Kraft, die von Tellerfedern im Kupplungspaket ausgeübt wird.
• Spreizkräfte: Kräfte, die durch die Ausgleichsräder erzeugt werden, wenn Drehmoment vom Tellerrad anliegt.

Bei geringen Drehzahldifferenzen, wie bei normalen Kurvenfahrten, gleicht das Differenzial diese aus. Es verhindert jedoch ein längeres oder plötzliches Durchdrehen eines Rades, indem die Planetenräder und Kupplungsscheiben gekoppelt werden, um eine Sperrwirkung zu erzeugen.

Allradsysteme: 4x4, Haldex und xDrive

4x4-Verteilergetriebe

Das Verteilergetriebe wird in Geländefahrzeugen verwendet, um den Vorderradantrieb zuzuschalten. Es enthält oft eine zusätzliche Getriebeuntersetzung (Low Range). Zur Übertragung des Drehmoments auf die Vorderachse werden robuste Stirnräder verwendet, die direkt oder über Zwischenräder eingreifen. Im normalen Straßenbetrieb (High Range) beträgt das Übersetzungsverhältnis 1:1.

Haldex-Kupplung

Die Haldex-Kupplung ist ein System zur proportionalen Verteilung des Antriebsmoments.

Funktionsweise der Haldex-Kupplung

Sie wird von einem elektronischen Modul gesteuert, das Signale von den ABS-Sensoren und Parameter von der Motorsteuerung über den CAN-Bus empfängt. Die Kraftübertragung auf die Achsen wird nicht nur durch den Schlupf bestimmt, sondern auch durch die Signale, die das Modul über die dynamischen Fahrbedingungen des Fahrzeugs erhält. Anhand all dieser Parameter steuert das elektronische Modul die Haldex-Kupplung, verarbeitet Informationen über den Achsschlupf vorausschauend und kann so schnell reagieren, um die Drehmomentverteilung zur Hinterachse zu ändern.

BMW xDrive

Das xDrive-System nutzt eine Lamellenkupplung im Ölbad, ähnlich der Haldex-Kupplung. Sie verteilt das Drehmoment je nach Fahrsituation variabel zwischen den Achsen und ersetzt so ein Mittendifferenzial. Dieses System wird elektronisch gesteuert und ist mit der Dynamischen Stabilitäts Control (DSC) verbunden, welche die Kraftverteilung zwischen den Achsen ausgleicht.