Differentiale

Et differentiale er det tandhjulssæt, der lader de to hjul på en trækkende aksel dreje med forskellig hastighed, samtidig med at de deler motorens kraft mellem sig. Det er en af drivlinjens stille nødvendigheder: uden det ville det indre og det ydre hjul blive tvunget til at dreje lige hurtigt, hvilket er umuligt, når en bil drejer, da det ydre hjul må tilbagelægge en længere strækning. Differentialet løser denne konflikt og lader hvert hjul dreje, så hurtigt som dets vej kræver, og bliver samtidig ved med at trække begge.

Det klassiske åbne differentiale opnår dette gennem et kompakt sæt konisk fortandede tandhjul. Motorens drejningsmoment ankommer til kronhjulet, der er boltet fast på en holder; inde i holderen griber små drevhjul ind i sidehjul, der sidder på hver halvaksel. Når bilen kører ligeud, drejer hele samlingen som én enhed, og begge hjul drejer lige hurtigt. Når bilen drejer, begynder drevhjulene at rotere om deres egen akse, så det ene sidehjul kan dreje hurtigere og det andet langsommere, idet forskellen deles, så gennemsnittet svarer til det indgående. Dette elegante arrangement kræver ingen indgriben fra føreren og virker af sig selv.

Differentialet udfører som regel en opgave mere: den sidste nedgearing. Sammenkoblingen af det lille drevhjul og det store kronhjul giver akseludvekslingen, det sidste gearingstrin mellem motoren og vejhjulene, som forstærker drejningsmomentet og fastlægger, hvor hurtigt kardanakslen drejer i forhold til hjulene. På bag- og firehjulstrukne biler sker dette i et separat akselhus, mens differentialet på forhjulstrukne biler er integreret i transaxlen sammen med gearkassen.

Den store begrænsning ved det åbne differentiale hænger uløseligt sammen med netop den egenskab, der får det til at virke. Da det fordeler drejningsmomentet ligeligt og følger den mindste modstands vej, vil et hjul, der mister vejgreb på is, mudder eller blot løftes fri af jorden, spinne frit, mens differentialet kun leverer ganske lidt drejningsmoment til det hjul, der stadig har vejgreb. Resultatet kan være en bil, der er kørt fast med ét hjul spinnende uden gavn, mens det andet står stille, en irriterende mangel under glatte forhold eller i terræn.

Flere løsninger råder bod på denne svaghed, og de udgør en familie af beslægtede enheder. Et spærredifferentiale bruger koblinger, tandhjul eller en viskokobling til at overføre mere drejningsmoment til hjulet med vejgreb, når slippet begynder. Et låsbart differentiale kan stift forbinde de to halvaksler, så begge hjul drejer sammen uanset vejgreb, hvilket er værdsat ved seriøs terrænkørsel. Elektroniske systemer efterligner disse virkninger ved at bremse et spinnende hjul. Sammen med akslen, det betjener, og den akseludveksling, det fastlægger, er differentialet centralt for, hvordan et køretøj får kraften ned på vejen, idet det balancerer behovet for frihed i sving mod behovet for vejgreb.