Wie man mit fischertechnik ein Differential erklärt.

Ohne ein Differentialgetriebe gäbe es kein Auto. Denn bei einem Fahrzeug, das eine Kurve fährt, müssen sich die inneren Räder langsamer drehen als die äußeren. Mit einer starren Achse ist das nicht möglich; dabei kommt es zu Schlupf, d.h. entweder dreht das innere Rad durch oder das äußere. Da es für dieses Problem bei den ersten Automobilen keine Lösung gab, besaßen einige Autos eine Einzelradaufhängung – und nur an einem (Hinter-) Rad einen Antrieb, wie das schöne Video der Chevrolet Motor Division aus dem Jahr 1937 zeigt.

Die Lösung für dieses Problem ist das Differentialgetriebe. Es wird auch Ausgleichsgetriebe genannt, da es die unterschiedlichen Wegstrecken des inneren und äußeren Rads einer Achse in einer Kurve „ausgleicht“ – und beim Allradantrieb zusätzlich die Unterschiede zwischen der Vorder- und der Hinterachse. Es wurde 1827 vom Franzosen Onésiphore Pecqueur (1792–1852) patentiert. Wahrscheinlich ist die Idee über 1.000 Jahre älter (Stichwort: Kompasswagen).

Die Lösung ist so einfach wie genial: die Achsen werden über drei Kegelzahnräder miteinander verbunden; der Antrieb dreht den „Differentialkäfig“, in dem die Lager von vier Kegelzahnrädern befestigt sind. Solche (Kegelrad-)Differentiale gehören schon seit 1968 zum fischertechnik-Teile-Sortiment (31043).

Offenes fischertechnik-Differential

Was allerdings vielleicht nicht jeder weiß: Ein solches Differential lässt sich auch mit fischertechnik-Zahnrädern konstruieren (siehe Abb.): In der Mitte des Differentialkäfigs treffen vier Kegelzahnräder im 90°-Winkel aufeinander.

fischertechnik-Differential
Kegelzahnrad-Differential aus fischertechnik

Eine ähnliche Konstruktion findet sich in den fischertechnik-Clubnachrichten aus dem Jahr 1970.

fischertechnik-Differential 1970

Noch eleganter (und abriebärmer) sind Stirnraddifferentiale. Auch ein Stirnraddifferential lässt sich mit fischertechnik konstruieren. Hier eine sehr schöne Variante von Thomas Püttmann:

Stirnrad-Differential von Thomas Püttmann
Stirnrad-Differential von Thomas Püttmann

Sehr lesenswert ist Thomas Püttmanns Erläuterung des Differentialgetriebes und seiner Geschichte in der ft:pedia 4/2014 (S. 12 ff.) – und nochmal in einer deutlich erweiterten Fassung in Kapitel 3 „Das Differentialgetriebe“ aus dem fischertechnik-Buch „Technikgeschichte mit fischertechnik„.

Übrigens: Bei Offroad-Fahrzeugen kann ein Differential auch zum Problem werden – dreht eines der Räder (im Sand oder in einem Schlagloch) durch, dann erhält das andere kein Drehmoment mehr, und das Fahrzeug steckt fest. Daher werden in All-Terrain-Fahrzeugen häufig Differentialsperren eingebaut, mit denen das Differential kurzzeitig „überbrückt“ werden kann. Damit kann das Fahrzeug allerdings nur geradeaus fahren. Wie eine solche Differentialsperre funktioniert hat Martin Wanke an einem fischertechnik-Modell gezeigt (nachzulesen in ft:pedia 1/2018):

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