Het differentieel is een overbrengingsmechanisme dat bij voertuigen met twee sporen in de bochten verschillende wielsnelheden op de aangedreven assen mogelijk maakt.
Inhoudsopgave
Waarom is een differentieel nodig?
Een differentieel maakt het mogelijk de verschillende snelheden van de aangedreven wielen van tweesporige motorvoertuigen, d.w.z. auto’s, vrachtwagens of bussen, bijvoorbeeld in bochten, te handhaven. Wanneer een tweesporig motorvoertuig door een bocht rijdt, moet het wiel aan de buitenkant van de bocht een langere afstand afleggen. Het differentieel maakt de verschillende wielsnelheden mogelijk en zorgt voor een gelijkmatige verdeling van de aandrijfkoppels. Zonder differentieel zouden beide wielen in bochten altijd met dezelfde snelheid draaien.
Opbouw van een differentieel
Bij tweesporige motorvoertuigen wordt het differentieel gewoonlijk in een afzonderlijke behuizing tussen de aangedreven wielen van een as gemonteerd. Afhankelijk van het voertuigontwerp zijn ook andere inbouwposities en de integratie van het differentieel in de handgeschakelde versnellingsbak van het voertuig mogelijk.
Binnen in de behuizing bevindt zich de differentiële korf, waarin gewoonlijk vier conische tandwielen zijn aangebracht, paarsgewijs tegenover elkaar en draaibaar gemonteerd, die in elkaar grijpen. Eén paar van deze conische tandwielen wordt de differentiële conische tandwieloverbrenging genoemd, is verbonden met de differentiële korf en draait met de korf mee. Het tweede paar, de conische tandwielen van de assen, vormen de uiteinden van de aandrijfassen naar de wielen. Een groot conisch tandwiel is permanent gemonteerd aan de buitenkant van de korf van het differentieel. Dit conische tandwiel is in een hoek van 90 graden verbonden met een kleiner conisch tandwiel, waarvan de as naar buiten uit het differentieelhuis steekt.
Hoe een differentieel werkt
Wanneer een voertuig met een differentieel in een rechte lijn voor- of achteruit rijdt, wordt het aandrijfkoppel overgebracht van de aandrijfas naar het kleine conische tandwiel aan de ingang van het differentieelhuis. Dit conische tandwiel drijft het grote conische tandwiel en dus de differentiële korf aan. Wanneer u rechtuit rijdt, staan de conische tandwielen die met de korf van het differentieel zijn verbonden, stil in de korf en zetten zij het tweede paar tandwielen dat de wielen aandrijft in rotatie. Beide wielen van het voertuig draaien met dezelfde snelheid. Wanneer een voertuig een bocht neemt, draaien de conische tandwielen die met de differentiële korf zijn verbonden tegen elkaar in, waardoor verschillende wielsnelheden mogelijk worden.
Nadelen van conventionele differentiële tandwielen
Wanneer de statische wrijving verschillend is, wordt meer koppel overgebracht op het wiel dat minder grip heeft. Dit kan zo ver gaan dat dit wiel ronddraait terwijl het andere wiel stopt. De snelheid van het tandwiel is dan tweemaal zo hoog als de snelheid van de differentiële korf. Deze extreme situatie kan zich bijvoorbeeld voordoen in de winter op een weg die slechts gedeeltelijk beijzeld is. Hetzelfde gebeurt echter ook wanneer de twee aangedreven wielen een bocht nemen met ongelijke grip.
Speciale differentiëlen
De speciale vormen van differentiëlen, de zogenaamde sperdifferentiëlen, compenseren dit nadeel door een plotselinge toename van de snelheid van één wiel af te remmen, hetzij mechanisch, hetzij elektronisch gestuurd. Limited-slip differentiëlen gebruikt men in voertuigen waar tandwielen van de wielen een negatief effect zou hebben op de rijveiligheid en de gebruikswaarde van het voertuig, zoals terreinwagens of sportauto’s. Een sperdifferentieel verbetert het bochtenwerk, de rechtuitstabiliteit en de handling op oppervlakken met wisselende grip.
