Κεντρικό διαφορικό

Το κεντρικό διαφορικό είναι ο μηχανισμός που, σε ένα όχημα με μόνιμη τετρακίνηση, κατανέμει τη ροπή του κινητήρα ανάμεσα στον εμπρός και στον πίσω άξονα, επιτρέποντας παράλληλα στους δύο άξονες να περιστρέφονται με ελαφρώς διαφορετικές ταχύτητες. Εκτελεί για τη σχέση εμπρός–πίσω την ίδια ουσιαστική λειτουργία που εκτελεί ένα συμβατικό διαφορικό για τους δύο τροχούς ενός άξονα, και είναι αυτό που επιτρέπει στο αυτοκίνητο να κινεί μόνιμα και τους τέσσερις τροχούς χωρίς το σύστημα μετάδοσης να μάχεται τον ίδιο του τον εαυτό.

Η ανάγκη για κεντρικό διαφορικό προκύπτει επειδή ο εμπρός και ο πίσω άξονας σπάνια κινούνται με ακριβώς την ίδια ταχύτητα. Όταν το αυτοκίνητο στρίβει, οι εμπρός τροχοί διαγράφουν ελαφρώς μεγαλύτερο τόξο από τους πίσω, ενώ μικρές αποκλίσεις εισάγουν και οι διαστάσεις, οι πιέσεις και η φθορά των ελαστικών. Αν οι δύο άξονες ήταν άκαμπτα συνδεδεμένοι, οι αποκλίσεις αυτές δεν θα είχαν διέξοδο και η μετάδοση θα «δενόταν», φαινόμενο γνωστό ως στρεπτική καταπόνηση της μετάδοσης (wind-up), που προκαλεί σκληρή αίσθηση στο τιμόνι, τριβή των ελαστικών, καταπόνηση του συστήματος μετάδοσης και, σε επιφάνειες με καλή πρόσφυση, τελικά βλάβες. Το κεντρικό διαφορικό απορροφά τη διαφορά, αφήνοντας κάθε άξονα να βρει τον δικό του ρυθμό.

Στη λειτουργία του, το κεντρικό διαφορικό παραλαμβάνει την κίνηση από το κιβώτιο και τη μοιράζει, μέσω ενός συνόλου γραναζιών ή μιας συστοιχίας δίσκων συμπλέκτη, στον εμπρός και στον πίσω άξονα μετάδοσης. Πολλά συστήματα χρησιμοποιούν ασύμμετρη κατανομή που ευνοεί το ένα άκρο του αυτοκινήτου, στέλνοντας για παράδειγμα το εξήντα τοις εκατό της ροπής πίσω για πιο σπορ ισορροπία, αντί για ουδέτερη μοιρασιά πενήντα–πενήντα. Ο μηχανισμός μπορεί να είναι μια απλή ανοιχτή διάταξη, ένα πλανητικό σύστημα γραναζιών ή πιο εξελιγμένη μονάδα, αλλά σε κάθε περίπτωση το καθοριστικό χαρακτηριστικό του είναι ότι κατανέμει τη ροπή ανεχόμενο ταυτόχρονα διαφορά ταχύτητας μεταξύ των αξόνων.

Η αδυναμία ενός απλού ανοιχτού κεντρικού διαφορικού είναι ίδια με εκείνη κάθε ανοιχτού διαφορικού: η ροπή ακολουθεί τον δρόμο της ελάχιστης αντίστασης, οπότε αν ένας άξονας χάσει την πρόσφυση και οι τροχοί του σπινάρουν, η κίνηση χάνεται εκεί και ο άλλος άξονας λαμβάνει ελάχιστα. Για να ξεπεραστεί αυτό, τα περισσότερα συστήματα μόνιμης τετρακίνησης προσθέτουν έναν τρόπο περιορισμού ή κλειδώματος του κεντρικού διαφορικού. Αυτός μπορεί να είναι ιξώδης σύνδεσμος (visco), σύστημα γραναζιών με ανίχνευση ροπής τύπου Torsen, πολύδισκος συμπλέκτης με ηλεκτρονικό έλεγχο ή χειροκίνητο μπλοκάρισμα. Τέτοιες διατάξεις μπορούν να μεταφέρουν προοδευτικά περισσότερη ροπή στον άξονα με πρόσφυση ή να κλειδώνουν τους δύο άξονες μεταξύ τους όταν απαιτείται η μέγιστη δυνατή πρόσφυση, και να απελευθερώνονται ξανά στην κανονική οδήγηση.

Αυτός ο συνδυασμός διαφορικής λειτουργίας και ελεγχόμενου κλειδώματος είναι που καθιστά δυνατή την εκλεπτυσμένη, μόνιμη τετρακίνηση, χρηστική τόσο στη στεγνή άσφαλτο όσο και στο χιόνι ή στη λάσπη, διαφοροποιώντας την από τα απλούστερα συστήματα μη μόνιμης τετρακίνησης, τα οποία συνδέουν άκαμπτα τους άξονες και πρέπει γι' αυτό να αποσυμπλέκονται σε σκληρό οδόστρωμα. Το κεντρικό διαφορικό βρίσκεται έτσι στην καρδιά της μόνιμης τετρακίνησης, συνεργαζόμενο με το εμπρός και το πίσω διαφορικό και με τα ηλεκτρονικά συστήματα διαχείρισης πρόσφυσης, ώστε η ισχύς να φτάνει ομαλά και με ασφάλεια και στους τέσσερις τροχούς.