Das 'inoffizielle' LEGO®-Technic-Buch: Kreative Bautechniken für realistische Modelle (German Edition)

Lösungen aus der realen Technik nachzubilden. In diesem Kapitel geht es daher um Mechanismen, mit denen du die Funktionsfähigkeit deiner Konstruktionen über die Möglichkeiten der vorgefertigten LEGO-Teile hinaus erweitern kannst. Du erfährst hier, wie du Mechanismen baust, um eine Form von Bewegung in eine andere umzuwandeln, wie du aus den einfachen LEGO-Lampen anspruchsvolle Signalsysteme baust usw.
    Diese Maschinerien zu bauen, macht an sich schon Spaß, da du damit ingenieurwissenschaftliche Konstruktionsprinzipien entdecken kannst. Sie erweisen sich aber auch beim Einsatz in größeren Modellen als äußerst nützlich.
Ein robusteres Differenzial
    Differenziale gehören zu den unverzichtbaren Bestandteilen der Antriebsachsen von Radfahrzeugen und sind auch in großen und schweren LEGO-Fahrzeugen sehr wichtig. Die vorgefertigten LEGO-Differenziale bestehen aus einem Gehäuse mit einem Zahnkranz, Einsteckmöglichkeiten für zwei Achsen und drei Kegelrädern im Inneren, wie Abbildung 8-1 zeigt. Diesen Mechanismus können wir in robusterer und besserer Form nachbauen.
    HINWEIS Es gibt drei Varianten der vorgefertigten LEGO-Differenziale, die alle in Kapitel 5 besprochen wurden.
    Zwischen den Rädern von Autos befindet sich ein Differenzial. Sein Gehäuse ist angetrieben, und diesen Antrieb überträgt es über seine beiden ausgehenden Achsen auf die Räder. Die Übertragung erfolgt vom Gehäuse über das mittlere Kegelrad, das mit den Kegelrädern an den beiden Achsen verzahnt ist. Das mittlere Kegelrad kann den Antrieb zwischen den beiden ausgehenden Achsen aufteilen, also die eine Achse schneller antreiben als die andere. Dadurch kann das Fahrzeug Kurven gleichmäßig durchfahren. Wie du in Abbildung 8-2 siehst, durchlaufen die Räder eines Fahrzeugs in einer Kurve unterschiedliche Bögen. Das innere und das äußere Rad legen also eine unterschiedliche Entfernung zurück. Ein Differenzial kann diesen Unterschied ausgleichen, indem es das äußere Rad schneller antreibt als das innere.

    Abbildung 8-1: Ein vorgefertigtes LEGO-Differenzial mit Gehäuse (dunkelgrau), drei inneren Zahnrädern (hellbraun) und zwei ausgehenden Achsen (hellgrau)
    Die vorgefertigten LEGO-Differenziale reagieren sehr empfindlich auf Drehmomente und werden außerhalb großer, teurer Bausätze kaum verwendet. Wie Abbildung 8-3 zeigt, können wir aus einer großen Technic-Drehscheibe unser eigenes Differenzial bauen.
    Dieses selbst konstruierte Differenzial ist viel größer und viel robuster als die vorgefertigten. Dank der Verwendung einer Drehscheibe kann der Mechanismus die Bewegung übertragen, ohne auf Kegelräder zurückgreifen zu müssen, und stattdessen die vielstärkeren Knebelräder einsetzen. Außerdem stellt die Drehscheibe auch einen robusten Befestigungspunkt dar und hält das Differenzial fest am Chassis.

    Abbildung 8-2: Das Differenzial eines Fahrzeugs beim Kurvenfahren. Die rote Achse überträgt den Antrieb auf das Differenzialgehäuse, das ihn wiederum auf die Räder überträgt.

    Abbildung 8-3: Ein selbst gebautes Differenzial aus einer Technic-Drehscheibe, die an einen noppenlosen Rahmen angeschlossen ist. Die Eingangsachse ist rot dargestellt, die ausgehenden Achsen grün. Die dunkelgrauen Balken gehören zum chassis.
    Es ist zwar auch möglich, ein Fahrzeug ohne Differenzial zu bauen, aber dadurch ergeben sich mehrere Nachteile. Ohne Differenzial rutscht in Kurven mindestens ein Rad durch, was die Reibung und den Verschleiß der Reifen erhöht und die Manövrierfähigkeit des Fahrzeugs verschlechtert.
    Eine angetriebene, nicht gelenkte Achse ohne Differenzial kann in Kurven auch ganz wegrutschen. Das kann sogar beabsichtigt sein, wenn du ein Fahrzeug bauen willst, dessen Heck in Kurven dramatisch herumschleudert. Tatsächlich werden kleine, leichte Fahrzeuge wie Go-Karts gewöhnlich ohne Differenzial hergestellt, da die Vorteile dieses Bauteils den komplizierteren Aufbau des Antriebsstrangs in diesem Fall nicht rechtfertigen.
    Bei einer angetriebenen und gelenkten Achse (etwa die Vorderachse eines Autos mit Frontantrieb) ohne Differenzial kann das Kurvenfahren sehr viel schwieriger werden. Bei gelenkten Achsen ist der Unterschied zwischen der Geschwindigkeit der inneren und äußeren Räder in Kurven viel höher als bei nicht gelenkten Achsen, was zu einer erheblichen Reibung führt. Dadurch wird der Antriebsstrang stark belastet, was sogar zum Abwürgen des Motors führen kann. Außerdem wird der Wendekreis