Differential Wirkungsprinzip und Umsetzung
Das Differential stellt am Fahrzeug das wohl wichtigste Teil dar. Das gilt sowohl für den Rennsport als auch für die Straße. Im Rennsport werden allerdings andere Differentiale eingesetzt, da diese natürlich wesentlich Robuster aber dabei auch leichter sein müssen.
Im Rennsport werden Sperrdifferentiale eingesetzt die sich in der Bauart sehr stark unterscheiden. In der Formel 3, Formula Student, FIA WTCC, VW Motorsport GmbH etc. und sportlichen Straßenwagen (Mercedes-AMG GmbH, Alpina Burkard Bovensiepen GmbH + Co. KG, Fiat S.p.a. Abarth etc.) werden überwiegend Selbstsperrdifferentiale mit Lamellenkupplung eingesetzt. Diese Differentiale lassen sich sehr fein und vor allem Fahrer individuell einstellen, was einen extrem Vorteil darstellt.
Ein Differential ist in seiner Wirkungsweise in 4 Teile unterteilt.
1. Sperrwert selber
2. Sperrwirkung Schubbetrieb
3. Sperrwirkung Zugbetrieb
4. Vorspannung
25% Sperre
25% / 2 = 12,5%
50% + 12,5% = 62,5% Drehmoment nicht schlupfend
50% - 12,5% = 37,5% Drehmoment auf das schlupfende Rad
Es ist also klar zu sehen, dass ein geringerer Sperrwert näher an einen gleichmäßig verteilten Drehmoment kommt als ein hoher. Das sagt aber noch nix über Fahrverhalten aus, da je nach Antriebskonzept und Fahrerisches Können andere Wert gelten können.
1. Hohe Sperrwirkung Schub beim Anbremsen
2. In der Kurve sollte nur der Sperrwert an sich wirken
3. Hohe Sperrwirkung Zug beim heraus beschleunigen
Aber wie regeln wir den Wechsel von Bremsen zu Halten zu Beschleunigen? Hier kommt die Vorspannung ins Spiel. Die Vorspannung regelt wie hart oder weich das Differential beim Wechsel von Bremsen zum Beschleunigen einsetzen soll. Um ein unruhiges Verhalten beim Wechsel von Bremsen zum Beschleunigen zu verhindern, sind die Mechaniker bestrebt möglichst wenige Vorspannung zu zulassen. Diese Vorspannung beeinflusst maßgeblich das Einlenkverhalten beim lösen der Bremse. Normal sollte also ein Fahrzeug das beim Anbremsen eher untersteuernd ist, nach dem lösen der Bremse sofort das untersteuern lösen um besser einlenken zu können. Ist die Vorspannung allerdings zu gering kann sich der Spies schnell umdrehen und das Fahrzeug übersteuert schlagartig. Es ist also wieder sehr Fahrstilabhängig wie der Einzelne sein Differential einstellt.
Im Rennsport werden Sperrdifferentiale eingesetzt die sich in der Bauart sehr stark unterscheiden. In der Formel 3, Formula Student, FIA WTCC, VW Motorsport GmbH etc. und sportlichen Straßenwagen (Mercedes-AMG GmbH, Alpina Burkard Bovensiepen GmbH + Co. KG, Fiat S.p.a. Abarth etc.) werden überwiegend Selbstsperrdifferentiale mit Lamellenkupplung eingesetzt. Diese Differentiale lassen sich sehr fein und vor allem Fahrer individuell einstellen, was einen extrem Vorteil darstellt.
Ein Differential ist in seiner Wirkungsweise in 4 Teile unterteilt.
1. Sperrwert selber
2. Sperrwirkung Schubbetrieb
3. Sperrwirkung Zugbetrieb
4. Vorspannung
Der Sperrwert
Der Sperrwert ist der Wert den das Differential bei voller Nutzung zulassen kann. Je nach Fahrzeug und Reglement sind unterschiedliche Sperrwerte zugelassen. Die Trail bzw. Offroad Fahrzeuge lassen eine 100% Sperre zu damit sie auch wieder aus dem Loch heraus kommen wenn ein Antriebsrad in der Luft hängt. Die Tourenwagen bewegen sich in einem Bereich von 0%-60% je nach Fahrzeug.Definition
Wir rüsten ein Fahrzeug mit einer Sperre von 40% aus. Das heißt aber nicht dass wir auch 40% sperren. Das wird oft falsch verstanden. Man muss da ein wenig rechnen. Wenn wir mal von 100% Traktion ausgehen so verteilt sich diese ja auf beide Räder. Das bedeutet dass wir hier von nur noch 50% pro Seite reden. 40% Sperre heißen nun aber auch 20% pro Seite. Die Sperrverteilung ergibt also 50%+20% (40%/2) 70% Drehmoment auf das nicht schlupfende Rad und 30% Drehmoment auf das Rad mit mangelnder Traktion (schlupf). Noch ein Rechenbeispiel:25% Sperre
25% / 2 = 12,5%
50% + 12,5% = 62,5% Drehmoment nicht schlupfend
50% - 12,5% = 37,5% Drehmoment auf das schlupfende Rad
Es ist also klar zu sehen, dass ein geringerer Sperrwert näher an einen gleichmäßig verteilten Drehmoment kommt als ein hoher. Das sagt aber noch nix über Fahrverhalten aus, da je nach Antriebskonzept und Fahrerisches Können andere Wert gelten können.
Sperrwirkung Schubbetrieb:
Der Wert Sperrwirkung beschreibt den Zustand der Sperre beim Beschleunigen bzw. Bremsen oder ohne Gas fahren. Der Schubbetrieb beschreibt hier den Zustand während der Anbremsphase. Stellen wir uns vor wir kommen nach einer lange Gerade (Monza Start-Ziel) auf eine harte Bremszone zu. In diesem Moment wechseln wir von Gas geben auf schnelles Runterschalten und Bremsen hart. Nun wollen wir aber in dieser Phase ein stabiles Fahrzeug haben das nicht ausbricht nur weil wir bremsen. Diese Steuerung übernimmt die Sperrwirkung in Schubbetrieb. Wir beschreiben den Zustand des Fahrzeugs wenn es selber versucht weiter zu schieben.Definition
Eine hohe Sperrwirkung im Schubbetrieb bedeuten dass wir ein starkes Eingreifen des Diffreentials beim Anbremsen oder ohne Gas fahren erreichen. Das Fahrzeug bleibt beim Anbremsen stabiler, da uns das Differential dabei hilft das Auto in der Spur zu halten und keine bzw. nur geringe Drehzahlunterschiede an den Rädern zu zulassen. Eine geringe Schubwirkung begünstigt ein besseres Einlenken kann aber schnell unruhig werden, wenn am Einlenkpunkt z.B. Bodenwellen auftreten.Sperrwirkung Zugbetrieb:
Die Sperrwirkung im Zugbetrieb beschreibt den Zustand des Differentials beim beschleunigen z.B.: von der Kurvenmitte aus der Kurve raus. Also immer dann wenn wir Gas geben (nicht halten, Gas halten fällt unter den Punkt Schubbetrieb). Ein Fahrer ist immer bestrebt möglichst viel Sperre beim heraus beschleunigen zur Verfügung zu haben um ein durchdrehen der Räder zu verhindern und somit ein übersteuern. Ein besonderes Problem bei Leistungsstarken Fahrzeugen mit Heckantrieb.Definition
Eine hohe Zugwirkung verhindert das durchdrehen der Räder beim heraus beschleunigen und verhindert ein Übersteuern bei leistungsstarken Fahrzeugen. Bei nicht so Leistung starken Fronttrieblern kann sich dies allerding schnell in ein untersteuern umwandeln, da der Lenkrollradius vom Kurven inneren zu äußeren Rad nur unzureichend ausgeglichen werden kann. Das ist sehr Fahrstilabhängig, je nachdem wie der einzelne aus den Kurven beschleunigt.Vorspannung:
Kommen wir zu dem Punkt der das ganze nun unter einen Hut bringen muss. Eine ideale Kurvendurchfahrt sollte folgendermaßen aussehen:1. Hohe Sperrwirkung Schub beim Anbremsen
2. In der Kurve sollte nur der Sperrwert an sich wirken
3. Hohe Sperrwirkung Zug beim heraus beschleunigen
Aber wie regeln wir den Wechsel von Bremsen zu Halten zu Beschleunigen? Hier kommt die Vorspannung ins Spiel. Die Vorspannung regelt wie hart oder weich das Differential beim Wechsel von Bremsen zum Beschleunigen einsetzen soll. Um ein unruhiges Verhalten beim Wechsel von Bremsen zum Beschleunigen zu verhindern, sind die Mechaniker bestrebt möglichst wenige Vorspannung zu zulassen. Diese Vorspannung beeinflusst maßgeblich das Einlenkverhalten beim lösen der Bremse. Normal sollte also ein Fahrzeug das beim Anbremsen eher untersteuernd ist, nach dem lösen der Bremse sofort das untersteuern lösen um besser einlenken zu können. Ist die Vorspannung allerdings zu gering kann sich der Spies schnell umdrehen und das Fahrzeug übersteuert schlagartig. Es ist also wieder sehr Fahrstilabhängig wie der Einzelne sein Differential einstellt.
Unterschiede in den Games:
Simbin Produkte haben keine Einstellmöglichkeiten für den Zugbetrieb. Lediglich rFactor hat entsprechendes umgesetzt.