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Helical LSD in Bewegung
Bild 1: Animiertes Helical LSD

Helical LSD Sperrdifferenzial - Kraftübertragung
Bild 2: Mechanische Verbindung zwischen den Rädern

Helical LSD Sperrdifferenzial - Reibung
Bild 3: Reibung bei Bewegung

Helical LSD Sperrdifferenzial - Leistungsfluss, Drehmomentfluss
Bild 4: Fluss von Leistung und Drehmoment

Stirnraddifferenzial
Bild 5: Offenes Stirnraddifferenzial als Basis für das Helical Gear

GKN PowrTrak Sperrdifferenzial
Bild 6: Das GKN PowrTrak ist von ähnlicher Bauart wie das Helical LSD

GKN PowrTrak Sperrdifferenzial
Bild 7: Hier eine kompakte Ausführung des PowrTrak

Helical LSD Sperrdifferenzial (Parallelachsendifferenzial)

Das Parallelachsendifferenzial (wegen der Schrägverzahnung im englischen auch Helical Gear LSD genannt) Hersteller GKN / TFS) ist im Aufbau den Sperrdifferenzialen von Torsen (Bauart Torsen B), Quaife und GKN (PowrTrak, Bild unten) recht ähnlich. Obwohl die Mechanik ein wenig undurchsichtig scheint, ist das Prinzip recht einfach, wenn man sich die Grundidee vor Augen hält:

  1. Eine Sperre ist ein offenes Differenzial, dessen Wirkungsgrad verschlechtert wurde, um die Ausgleichsbewegung zu bremsen

  2. Die Basis für das Helical LSD ist das Stirnraddifferenzial

Die prinzipbedingte Reibung der Schraubenverzahnung (engl. helical) erzeugt gegenüber einer Geradverzahnung zusätzliche Kräfte (wegen des Schrägungswinkels der Verzahnung) die sich am Gehäuse abstützen und an den Kontaktstellen erhöhte Reibung verursachen.

Funktionsbeschreibung

In der Beschreibung soll davon ausgegangen werden, dass diese Sperre in einem Fahrzeug mit Heckantrieb eingebaut ist.

Bild 2:

Bild 3 zeigt, wo die Schrägverzahnungen zu mehr Reibung führen:

Leistungs- und Drehmomentfluss

Bild 4 zeigt den Fluß der Antriebsmomente über das Gehäuse zu den Planeten und von dort auf die Seitenräder.

Bild 4 zeigt zwei Leistungsflüsse: Die gelben Pfeile zeigen den Leistungs- und Drehmomentfluss bei gleichschnellen Rädern und gleicher Drehmomentverteilung und die roten Pfeile zeigen den Fluss bei unterschiedlichen Drehzahlen unter Last (also mit Antriebsmoment.

Dabei wird ein Teil der Drehmomente über die Reibkontakte an den Rädern (D) und (E) übertragen, die sich zusätzlich auf die langsamere Seite übertragen werden.

Herleitung aus dem Stirnraddifferenzial

Wenn es ein wenig undurchsichtig erscheint, kann die Funktion auch anders erklären: Wie wird aus einem Stirnraddifferenzial (Bild 5) mit gutem Wirkungsgrad ein Helical LSD mit schlechtem Wirkungsgrad = guter Sperrwirkung?

Das geht in folgenden Schritten:

  1. Die Planetenräder werden nicht mehr auf eigenen Drehachsen gelagert, sondern vom Gehäuse über die Zahnköpfe angeschoben. Das gibt zusätzliche Reibung zwischen Zahnköpfen und Gehäuse = Differenzialkorb

  2. Die Schrägverzahnung führt zu weiteren Kräften, die dazu führen, dass sich die Planetenräder seitlich aus den Taschen herausschieben und verkeilen wollen, dadurch entsteht wieder Reibung

  3. Die Seitenräder werden ebenfalls von den Kräften der Schrägverzahnung entweder ans Gehäuse oder gegeneinander gepresst.

  4. Je nach Auslegung der Verzahnung können die Zähne beim Zahneingriff auch aufeinander gleiten, statt nur abzuwälzen. Dies erzeugt dann weitere Reibmomente.

Steckbrief


Bildgalerie Helical LSD

Kleines Planetenrad Helical LSD
Bild 8: Kleines Planetenrad

Seitenrad und Planetenrad des Helical LSD
Bild 9: Seitenrad und Planetenrad


Bild 10: Innereien eines Helical LSD