Zróżnicowany różnicowy
W każdym pojeździe mechanicznym napęd przekazywany z silnika do skrzyni biegów, jest następnie kierowany do kół. Odbywa się to przede wszystkim za pośrednictwem wału, jednak ten ostatni nie stanowi ostatniej instancji. Ze względu na poruszanie się pojazdów po łukach, koniecznie jest odpowiednie dozowanie napędu na poszczególne koła. Funkcję tę spełnia tzw. mechanizm różnicowy (nazywany również dyferencjałem), osadzony w rozmaity sposób w przekładni głównej.
Wewnątrz lub w obudowie
W większości samochodów osobowych poruszających się po drogach, czytaj: wyposażonych w przedni napęd, mechanizmy różnicowe są zabudowane we wnętrzach ich przekładni. Inaczej jest w przypadku aut z tylnym napędem. W ich przypadku mechanizm różnicowy znajduje się w obudowie przekładni głównej, z tej ostatniej zaś wyprowadzone są półosie napędowe. W podobny sposób umieszczone sa mechanizmy różnicowe w samochodach terenowych, dostawczych i ciężarowych z tą różnicą jednak, iż współpracują one z tzw. mostem napędowym. Najczęściej stosowane są mechanizmy różnicowe ze stożkowymi kołami zębatymi, znacznie rzadziej zaś można spotkać ślimakowe lub walcowe.
Atakujące na talerzowe
Aby zrozumieć działanie mechanizmu różnicowego, należy poznać zasady funkcjonowania przekładni głównej. Składa się ona ze współpracujących ze sobą dwóch kół zębatych, o zróżnicowanej średnicy. Mniejsze z nich, nazywane kołem atakującym, odbiera napęd przekazywany ze skrzyni biegów. Jest on następnie kierowany do większego koła zębatego (talerzowego), za pośrednictwem którego trafia on do mechanizmu różnicowego i w konsekwencji do półosi napędowych i kół samochodu. Dzięki zastosowaniu tzw. zazębienia hipoidalnego, przekazywanie napędu z koła atakującego na talerzowe odbywa się w sposób cichy i maksymalnie łagodny – bez wyczuwalnych szarpnięć i zrywów. Z kolei mechanizm różnicowy odpowiada właściwe dopasowanie go do różnych prędkości obrotowych kół, podczas jazdy na łuku.
Różnicowanie, czyli zwiększanie przez zmniejszanie
Powyższy śródtytuł może przyprawić o ból głowy, jednak tylko pozornie. W tej na pozór skomplikowanej grze słownej, zasadza się bowiem istota działania mechanizmu różnicowego. Na czym zatem ona polega? Z technicznego punktu widzenia wygląda to następująco: przy zmniejszeniu prędkości obrotowej jednego z napędzanych kół podczas skrętu dokonywanego po jego stronie, zmniejsza się również prędkość obrotowa tzw. koła koronowego, połączonego z nim za pośrednictwem półosi. Z kolei dzięki zazębieniu (poprzez przekładnię satelitarną) wspomnianego koła koronowego z jego odpowiednikiem na drugiej półosi, uzyskiwane jest przyspieszenie obrotów koła koronowego po stronie przeciwnej do wykonywanego manewru. Uff! Tyle język czysto techniczny. W przełożeniu na bardziej „ludzkie” pojmowanie tego zagadnienia oznacza to, że w chwili dokonywania skrętu prędkość obrotowa koła wewnętrznego zmniejsza się proporcjonalnie do zwiększenia się prędkości obrotowej koła zewnętrznego.
Zalety i wady
Jak każdy mechanizm, również różnicowy ma swoje mocne i słabe strony. Wśród tych pierwszych można wskazać m.in. korzystny wpływ na właściwości trakcyjne pojazdów, co objawia się głównie w zapobieganiu niekontrolowanemu poślizgowi osi napędzanej podczas pokonywania łuków drogi. Inaczej ma się natomiast rzecz w warunkach zimowych. Śliska, a często wręcz oblodzona nawierzchnia, bardzo często powoduje utratę przyczepności przez określone koło. W konsekwencji aby ją odzyskać, cała siła napędu kierowana jest paradoksalnie właśnie na nie, co powoduje niemal całkowity zanik napędu na kole mającym znacznie lepszą przyczepność.
Z (dodatkowymi) okładzinami
Aby zapobiec wspomnianym powyżej niekontrolowanym poślizgom, we współczesnych samochodach stosuje się dodatkowe okładziny cierne pomiędzy kołami koronowymi w przekładni głównej. Podczas poślizgu są one ściskane, przekazując napęd na koło (koła) z lepszą przyczepnością. W samochodach terenowych – oczywiście w pełni tego słowa znaczeniu (z wyłączeniem popularnych pseudo-terenowych SUV-ów), dla zapewniania stałego rozdziału siły na kołach napędzanych, stosowana jest mechaniczna blokada mechanizmu różnicowego.
Na kłopoty ... TorSen
W samochodach wyposażonych w napęd na dwie osie, znajdziemy również mechanizm różnicowy umiejscowiony pomiędzy nimi. Najpopularniejszym z nich jest tzw. dyferencjał TorSen`a, stosowany już od ponad dwudziestu lat w samochodach marki Audi. Na czym polega jego działanie? Ujmując rzecz w największym skrócie, specjalne zazębienie ślimakowe pozwala na zwiększenie oporów pracy we wnętrzu dyferencjału, co przekłada się na przeniesienie siły napędowej z koła tracącego przyczepność na pozostałe. Nominalnie mechanizm różnicowy typu TorSen, umożliwia rozkład mocy między obiema osiami w stosunku 50/50. W skrajnych przypadkach jednak, na oś mającą lepszą przyczepność, może trafiać nawet do 75 proc. siły napędowej.