Διαφορικό

Το διαφορικό είναι το συγκρότημα γραναζιών που επιτρέπει στους δύο τροχούς ενός κινητήριου άξονα να περιστρέφονται με διαφορετικές ταχύτητες, ενώ συνεχίζουν να μοιράζονται την ισχύ του κινητήρα. Είναι ένα από τα σιωπηλά απαραίτητα εξαρτήματα του συστήματος μετάδοσης: χωρίς αυτό, ο εσωτερικός και ο εξωτερικός τροχός θα αναγκάζονταν να γυρίζουν με τον ίδιο ρυθμό, κάτι αδύνατο όταν το αυτοκίνητο στρίβει, αφού ο εξωτερικός τροχός πρέπει να διανύσει μεγαλύτερη διαδρομή. Το διαφορικό συμβιβάζει αυτή τη σύγκρουση, αφήνοντας κάθε τροχό να περιστρέφεται όσο γρήγορα απαιτεί η τροχιά του, ενώ εξακολουθεί να κινεί και τους δύο.

Το κλασικό ανοιχτό διαφορικό το πετυχαίνει με ένα συμπαγές σύνολο κωνικών γραναζιών. Η ροπή του κινητήρα φτάνει στην κορώνα, που είναι βιδωμένη σε ένα κέλυφος-φορέα· μέσα στον φορέα, μικρά γρανάζια-δορυφόροι εμπλέκονται με τα πλευρικά γρανάζια που συνδέονται με τα δύο ημιαξόνια. Όταν το αυτοκίνητο κινείται σε ευθεία, όλο το συγκρότημα περιστρέφεται ως ενιαίο σώμα και οι δύο τροχοί γυρίζουν εξίσου. Όταν το αυτοκίνητο στρίβει, οι δορυφόροι αρχίζουν να περιστρέφονται γύρω από τον δικό τους άξονα, επιτρέποντας στο ένα πλευρικό γρανάζι να γυρίζει γρηγορότερα και στο άλλο αργότερα, με τη διαφορά να κατανέμεται έτσι ώστε ο μέσος όρος να ταυτίζεται με την είσοδο. Η κομψή αυτή διάταξη δεν απαιτεί καμία ενέργεια από τον οδηγό και λειτουργεί εντελώς αυτόματα.

Το διαφορικό αναλαμβάνει συνήθως και μια δεύτερη αποστολή: την τελική υποπολλαπλασίαση. Το ζεύγος του μικρού πινιόν με τη μεγάλη κορώνα παρέχει τη σχέση διαφορικού, το τελευταίο σκαλοπάτι μετάδοσης ανάμεσα στον κινητήρα και στους τροχούς, πολλαπλασιάζοντας τη ροπή και καθορίζοντας πόσο γρήγορα γυρίζει ο κεντρικός άξονας μετάδοσης σε σχέση με τους τροχούς. Στα πισωκίνητα και στα τετρακίνητα αυτοκίνητα αυτό συμβαίνει σε ξεχωριστό κέλυφος γέφυρας, ενώ στα προσθιοκίνητα το διαφορικό είναι ενσωματωμένο στο ενιαίο συγκρότημα κιβωτίου-διαφορικού (transaxle) δίπλα στο κιβώτιο.

Ο μεγάλος περιορισμός του ανοιχτού διαφορικού είναι συνυφασμένος με την ίδια την ιδιότητα που το κάνει να λειτουργεί. Επειδή μοιράζει τη ροπή εξίσου και ακολουθεί τον δρόμο της ελάχιστης αντίστασης, αν ένας τροχός χάσει την πρόσφυση, σε πάγο, σε λάσπη ή απλώς σηκωμένος από το έδαφος, ο τροχός αυτός σπινάρει ελεύθερα και το διαφορικό παραδίδει ελάχιστη ροπή στον τροχό που διατηρεί ακόμη πρόσφυση. Το αποτέλεσμα μπορεί να είναι ένα αυτοκίνητο ακινητοποιημένο, με τον έναν τροχό να σπινάρει άσκοπα ενώ ο άλλος μένει ακίνητος, ένα απογοητευτικό μειονέκτημα σε ολισθηρές συνθήκες ή εκτός δρόμου.

Την αδυναμία αυτή αντιμετωπίζουν διάφορες λύσεις, που ορίζουν μια οικογένεια συγγενικών μηχανισμών. Το διαφορικό περιορισμένης ολίσθησης χρησιμοποιεί συμπλέκτες, γρανάζια ή ιξώδη σύνδεσμο για να μεταφέρει περισσότερη ροπή στον τροχό με πρόσφυση μόλις αρχίσει η ολίσθηση. Το μπλοκέ διαφορικό μπορεί να ενώσει άκαμπτα τα δύο ημιαξόνια, ώστε οι δύο τροχοί να γυρίζουν μαζί ανεξαρτήτως πρόσφυσης, λύση περιζήτητη στη σοβαρή εκτός δρόμου χρήση. Τα ηλεκτρονικά συστήματα μιμούνται τα αποτελέσματα αυτά φρενάροντας τον τροχό που σπινάρει. Μαζί με τον άξονα που εξυπηρετεί και την τελική σχέση μετάδοσης που ορίζει, το διαφορικό είναι κεντρικός παράγοντας του πώς ένα όχημα κατεβάζει την ισχύ του στον δρόμο, ισορροπώντας την ελευθερία κίνησης στη στροφή με την ανάγκη για πρόσφυση.