De aandrijvende kracht van de motor loopt via de versnellingsbak en het differentieel naar de wielen. Omdat het soms nodig is dat de wielen op ongelijke snelheid draaien, zorgt het differentieel dat dit mogelijk is.
Stel je voor dat je auto 10 meter breed zou zijn en een kort bochtje moet maken. Het buitenste wiel zou dan een veel grotere afstand moeten afleggen dan het binnenste wiel. Zo werkt het ook bij een auto van normale afmetingen, alleen dan is het verschil uiteraard wat minder groot.
Een vaste as met een tandwiel voor aandrijving (zoals bij karts) zou bij iedere bocht het binnenste wiel laten wringen, met als resultaat banden slijtage en op hogere snelheid een slechte handelbaarheid. (dit is tevens een reden dat karts zo snel achterstevoren staan).
Goed, mooi concept zo’n differentieel alleen is het niet ideaal. De werking van een differentieel zorgt er namelijk voor dat 1 wiel stil kan staan en het andere wiel kan draaien.
De functie en werking van een differentieel is bij vrij veel mensen onbekend. Maar dat kan voor u veranderen want op deze pagina wordt uitgelegd hoe een differentieel in een auto werkt. Maar bijvoorbeeld ook welke symptomen kunnen duiden op een kapotte differentieel. Een differentieel zorgt ervoor zorgt dat de aandrijfkracht van de motor op een efficiënte manier wordt overgebracht op de wielen.
Lees ook: Aanhanger Reclame van Volkswagen: Van Klassiek tot Modern
Het zorgt ervoor dat de wielen van een auto met verschillende snelheden kunnen draaien terwijl ze toch verbonden blijven met dezelfde aandrijfas. Maar hoe werkt een differentieel eigenlijk?
Het basisprincipe achter een differentieel is vrij eenvoudig. Wanneer een auto twee aangedreven achterwielen heeft die met elkaar verbonden zijn door één as, zal dit geen probleem zijn wanneer de auto rechtdoor rijdt. Wanneer de auto een bocht maakt, moeten de wielen echter verschillende afstanden afleggen omdat het binnenste wiel een kleinere cirkel zal afleggen dan het buitenste wiel.
Het differentieel lost dit op door de draaisnelheid van de wielen te differentiëren, ofwel aan te passen aan de snelheid. In de basis bestaat een differentieel uit een set tandwielen die zijn gemonteerd op een as. Wanneer de auto een bocht maakt, zorgen deze tandwielen ervoor dat het wiel aan de buitenkant van de bocht sneller draait dan het wiel aan de binnenkant.
Tegenwoordig zijn er verschillende soorten differentiëlen op de markt. Open differentiëlen, beperkte slip differentiëlen of zelfs geavanceerde systemen zoals elektronisch gestuurde differentiëlen.
Het belangrijkste kenmerk van een open differentieel is dat het geen mechanische vergrendeling of beperkingen heeft om de aandrijfkracht te verdelen. Dit type differentieel is ontworpen om de aandrijfkracht op een meer gecontroleerde manier te verdelen tussen de wielen van een voertuig dan een open differentieel.
Lees ook: T-Roc of T-Cross kiezen?
Hierdoor zal de grip en tractie van de auto verbeteren, vooral in situaties waarbij één of meer banden grip verliezen. Elektrische voertuigen kunnen zijn voorzien van geavanceerde differentiëlen die werken door middel van elektronische sensoren en een regelsysteem. Hierdoor kan de verdeling van de aandrijfkracht tussen de wielen worden geoptimaliseerd. Vaak kan dit zelfs per band worden geregeld.
Als je een auto niet alleen als vervoermiddel gebruikt, maar ook om zo snel mogelijk mee te rijden dan is dit een groot nadeel. Stel voor dat je aan de start staat en het licht springt op groen. Je probeert zo snel mogelijk op te trekken maar 1 wiel staat in een plasje water of olie. Dit wiel zal dan enorm spinnen, terwijl het andere wiel (nagenoeg) stil op het goede wegdek blijft staan.
Ook als je een scherpe bocht neemt en de auto helt over zal het binnenste wiel minder hard op de weg drukken of zelfs van de grond komen. Zeker als het binnenste wiel in de lucht hangt kan het vrij spinnen, waardoor het andere wiel niet meer aangedreven wordt.
Wat je nodig hebt om dit te ondervangen is een sperdifferentieel. De sperwerking zorgt ervoor dat het differentieel zijn werk kan doen, maar alleen tot een bepaalde grens. Het gunstige effect hiervan is dat er altijd twee wielen zullen draaien, ook als één van de wielen op een gladde ondergrond staat of in de lucht hangt.
De sperwerking wordt bewerkstelligd door de wrijving van plaatjes. Deze zitten in zogenaamde clutchpacks bij elkaar. Door de hoeveelheid clutches en de spanning aan te passen kan men instellen hoeveel sperwerking het differentieel heeft. Dit wordt uitgedrukt in een percentage zoals 25% wat bij de meeste sportwagens voor de straat standaard is.
Lees ook: Gids voor Tweedehands Caddy Automaat
Als beide achterwielen slippen, heb je aan een sperdifferentieel achter ook niks... Het enige wat zo'n differentieel in gesperde toestand doet is een 'vaste' aangedreven achteras maken.
Aan een sperdifferentieel achter heb je bij een 4Motion in principe eigenlijk alleen iets als BEIDE voorwielen slippen (en alle aandrijfkracht dus naar achter moet) EN één van de achterwielen zodanig slipt dat het systeem het niet meer geregeld krijgt door het slippende wiel te remmen via ABS.
Zo'n situatie komt niet zo vaak voor, en is meestal met een beetje slim sturen ook wel te voorkomen. Voor de prijs van een sperdifferentieel inbouwen (dat kan vast!) kun je een knappe off-road cursus doen en leren hoe zulke situaties te voorkomen, en daar heb je waarschijnlijk meer aan dan aan het sperdifferentieel.
Begrijp ons niet verkeerd: als het erin zit, zit het niet in de weg en het kán in uitzonderlijke situaties helpen, maar ik zou er niet van wakker liggen als je het niet hebt! Of een verder mooie 4Motion ervoor laten lopen.
Er zijn veel van dit soort filmpjes te vinden, óók van mensen die met sper hopeloos vast zitten. Maar goed, hoe dan ook, er ZIJN situaties waar een sperdifferentieel uitkomst biedt, zeker.
Met Haldex II of nieuwer/4Motion en een beetje stuurmanskunst kom je die véél minder vaak tegen dan met 'ouderwetse' mechanische systemen als op bijv. de Defender. Dát is mijn punt: ik zou er geen maken-of-breken-zaak van maken bij de aanschaf van een verder mooie tweedehands bus als het er toevallig niet opzat.
De Rol van 4MOTION Vierwielaandrijving
Potente Volkswagen-modellen beschikken al jarenlang al dan niet standaard over 4MOTION-vierwielaandrijving. In het geval van de vernieuwde Volkswagen Golf R is 4MOTION voor het eerst in de Golf ‘R’-historie zelfs standaard inbegrepen. In combinatie met de geavanceerde R-Performance torque vectoring zorgt dat voor een messcherpe wegligging en bakken vol grip om de 245 kW/333 pk aan vermogen die de Golf R nu levert, optimaal te benutten.
Al sinds 1998 wordt de 4MOTION vierwielaandrijving toegepast in voornamelijk de krachtigere modellen van Volkswagen. Ooit geïntroduceerd onder de naam ‘Syncro’ biedt 4MOTION als grootste voordeel dat er meer grip op gladde ondergronden of ruig terrein voorhanden is.
Daarvoor maakt 4MOTION gebruik van een zelfsperrend Torsen-differentieel, waarmee het koppel van de motor wordt verdeeld over de vier wielen en wordt overgebracht op de as met de beste tractie. Voor het eerst in de historie van de Golf R-modellen is 4MOTION nu standaard aanwezig op de vernieuwde Golf R, verrijkt met de intelligente R-Performance torque vectoring.
Slim en geavanceerd samenspel in de Golf R
Het 4MOTION-systeem op de nieuwste Golf R werkt als volgt: het differentieel van het 4MOTION aandrijfsysteem dat we kennen van andere Volkswagen MQB-modellen (MQB: modulaire transversale matrix) brengt het vermogen via een lamellenkoppeling over op de linker en rechter achterwielen. Die koppelverdeling is exact 50:50, zelfs wanneer het differentieel de achterwielen in bochten op verschillende snelheden laat draaien.
De nieuwe 4MOTION vierwielaandrijving met R-Performance torque vectoring, speciaal ontwikkeld voor de Golf R, kan het koppel bovendien variabel over beide achterwielen verdelen. De eveneens aanwezige Vehicle Dynamics Manager fungeert als ‘brein’ en zorgt dat de elektromechanische functies van de vierwielaandrijving en het elektronische sperdifferentieel optimaal samenwerken.
Wendbaarheid dankzij variabele vermogensverdeling
Dankzij het variabele vermogen op de wielen, dat door nauwkeurige berekeningen in milliseconden op het juiste wiel terechtkomt, kan tot 100 procent van het beschikbare koppel naar één van de wielen aan de buitenkant van de bocht worden gestuurd. Hierdoor wordt de draaicirkel verkleind en wordt onderstuur geëlimineerd, wat in de vernieuwde Golf R leidt tot een uitzonderlijk wendbaar weggedrag.
De intensiteit van de krachtverdeling wordt bepaald door de stuurhoek, de stand van het gaspedaal, de zijdelingse versnelling, de giersnelheid en de snelheid waarop de auto rijdt. De bestuurder kan de verschillende rijprofielen gebruiken om de werking van het 4MOTION vierwielaandrijfsysteem met R-Performance torque vectoring te beïnvloeden - allemaal via een druk op de blauwe knop op het multifunctionele stuurwiel.
Soorten Sperdifferentiëlen
LSD’s vallen onder te verdelen in mechanische varianten (die we voor nu buiten beschouwing laten) en elektrische differentiëlen, die op steeds meer auto’s hun intrede doen. Het ‘standaard’ E-Diff wordt gebruikt door bijvoorbeeld Jaguar op hun F-Types met een V8 en ook Ferrari past ze toe.
Dit type differentieel bevat een batterij sensoren, die onder andere rekening houden met de stuurhoek, de positie van het gaspedaal en de draaisnelheid van de wielen. Vervolgens bepaalt de ECU of het differentieel (in de meeste gevallen met een mechanisch platensper) al dan niet deels wordt gelocked.
Dit type differentieel vind je bijvoorbeeld ook op de BMW M4 en M5 en maakt het mogelijk om met veel tractie de bocht uit te knallen, terwijl je er daarnaast ook dikke zwarte strepen mee op het asfalt kunt leggen.
Brake-based LSD's
Brake-based LSD’s zitten feitelijk tussen LSD’s en een tractiecontrolesysteem in. Dit type diff (toegepast op bijvoorbeeld de McLaren P1, maar ook op snelle Mini’s) gebruikt de eigenschappen van het open differentieel en manipuleert deze door bewust de weerstand te verhogen op het wiel dat minder koppel hoort te krijgen.
Het systeem doet dit door (je raadde het al) doorspinnende wielen kort te remmen, zodat de weerstand op dit wiel heel even wordt verhoogd en het differentieel (dat in feite hetzelfde werkt als het open differentieel zoals hierboven beschreven) het koppel naar het andere wiel stuurt.
Nadeel van dit systeem is dat de remmen vanzelfsprekend een stuk warmer zullen worden. Mochten de schijven en blokken hier niet tegen bestand zijn, dan kan hun werking verminderen wat ook meteen betekent dat de werking van het differentieel gereduceerd wordt.
Daarnaast vergt dit systeem erg veel finetuning om te voorkomen dat het gebruik van de remmen de auto als geheel vertraagt en bovendien behoort het neerleggen van een fijne drift helaas niet tot de mogelijkheden.
Een elektronisch sper op een non-M is niet echt een sperdifferentieel, omdat het sperren niet door het differentieel zelf gedaan wordt. Bij dit type sper zit er onder de auto eigenlijk een open differentieel, echter met een elektronische waakhond.
Op het moment dat een van de wielen een te hoge snelheid meet -ten opzichte van het andere wiel- zal het systeem dit wiel afremmen. Stel je komt de bocht uit en geeft gas, omdat de auto op het buitenste wiel leunt heeft het binnenste wiel minder grip en het begint te spinnen. Door het concept van het open differentieel gaat er geen vermogen meer naar het buitenste wiel, terwijl dit juist wel het meeste grip heeft.
Het elektronische systeem grijpt in door het binnenste wiel af te remmen. Dit is een veilig systeem, zeker in combinatie met tractiecontrole en ESP. Maar zoals je wel kunt voorstellen is remmen tijdens het accelereren niet de meest efficiënte en snelle manier om je auto voort te stuwen. En voor driften is het helemaal geen optie.
Een goed mechanisch sperdifferentieel -in plaats van het open differentieel- zal altijd ingrijpen en grip geven voordat de elektronica zich er mee kan bemoeien, dit maakt de auto efficiënter en een stuk sneller zonder de elektronische hulpsystemen in de weg te zitten of tegen te werken.
Symptomen van een defect differentieel
Er zijn verschillende symptomen die kunnen wijzen op een defect differentieel in een auto. Eén van de meest voorkomende indicaties van een probleem met het differentieel is abnormaal geluid tijdens het rijden. Bijvoorbeeld in de vorm van een zoemend of brommend geluid. Tijdens het nemen van een bocht kan er ook een knarsend of ratelend geluid ontstaan. Ook kunt u extra trillingen voelen tijdens het rijden. Met name tijdens het optrekken en bij hogere snelheden.
Een defect kan er ook voor zorgen dat de auto minder goed kan sturen. Daarbij zal de auto minder goed reageren op de bewegingen van het stuur. Eén van de oorzaken van een defect differentieel is een lekkende differentiaalafdichting. Hierdoor kan olie gaan lekken waardoor er minder olie overblijft om de onderdelen te smeren en koelen.
Oorzaken van een defect differentieel
Een kapotte differentieel kan verschillende oorzaken hebben. Door de meest voorkomende oorzaken te weten, kan een defect eventueel voorkomen worden. Net als andere mechanische onderdelen in een auto kan het differentieel na verloop van tijd slijten als gevolg van slijtage. Dit is een normaal verschijnsel dat ontstaat door belasting op het materiaal. Wanneer het differentieel onvoldoende olie bevat, bijvoorbeeld door een lekkage, kan er een te slechte smering ontstaan. Ook dit kan leiden tot extra slijtage. Daarnaast is de kwaliteit van de olie van invloed. Wanneer de kwaliteit van de olie namelijk afneemt, zal ook het smerend vermogen afnemen.
Het differentieel kan worden overbelast door te zware belastingen. Wat bijvoorbeeld kan ontstaan door het slepen van zware aanhangwagens of caravans. Maar ook tijdens zware omstandigheden zoals het geval kan zijn bij off-road rijden. Onjuiste afstelling van het differentieel kan leiden tot overmatige slijtage en beschadiging van de interne componenten. Bijvoorbeeld doordat de tandwielen elkaar niet op het juiste moment raken of de tandwielen niet de juiste positie hebben. Ook harde schokken kunnen het differentieel beschadigen. Bijvoorbeeld zoals tijdens een aanrijding kan ontstaan. Wanneer de behuizing niet goed meer op elkaar aansluit, kan er vervuiling binnentreden. Bijvoorbeeld in de vorm van water, modder of zand. Hierdoor kan er slijtage of corrosie ontstaan.
Locatie van het differentieel