Differenciálmű

A differenciálmű az a fogaskerék-szerkezet, amely a hajtott tengely két kerekének engedi az eltérő fordulatszámú forgást, miközben továbbra is megosztja köztük a motor teljesítményét. A hajtáslánc egyik csendes, mégis nélkülözhetetlen eleme: nélküle a belső és a külső keréknek azonos ütemben kellene forognia, ami kanyarodáskor lehetetlen, hiszen a külső kerék hosszabb utat tesz meg. A differenciálmű feloldja ezt az ellentmondást, és hagyja, hogy mindegyik kerék a maga pályája szerinti sebességgel forogjon, miközben mindkettőt hajtja.

A klasszikus nyitott differenciálmű ezt egy kompakt kúpfogaskerék-készlettel valósítja meg. A motornyomaték a tányérkerékre érkezik, amely a differenciálmű-kosárra van rögzítve; a kosáron belül kis kúpfogaskerekek, vagyis a pókkerekek kapcsolódnak az egy-egy féltengelyhez csatlakozó oldalkerekekkel. Amikor az autó egyenesen halad, az egész szerkezet egységként forog, és mindkét kerék azonos sebességgel jár. Kanyarodáskor a pókkerekek elkezdenek a saját tengelyük körül forogni, így az egyik oldalkerék gyorsabban, a másik lassabban foroghat, a különbség pedig úgy oszlik meg, hogy az átlag megegyezzen a bemenettel. Ez az elegáns megoldás semmilyen vezetői beavatkozást nem igényel, és automatikusan működik.

A differenciálmű rendszerint egy második feladatot is ellát: a végső áttételezést. A kis kúpkerék és a nagy tányérkerék párosa adja a hídáttételt, vagyis az utolsó áttételi lépcsőt a motor és a kerekek között, amely sokszorozza a nyomatékot, és megszabja, milyen gyorsan forog a kardántengely a kerekekhez képest. A hátsó- és négykerékhajtású autókon ez egy külön hídházban történik, míg az első hajtású autókon a differenciálmű a sebességváltóval együtt a hajtott váltóba integrálva helyezkedik el.

A nyitott differenciálmű nagy korlátja épp abban a tulajdonságban gyökerezik, amely egyáltalán működővé teszi. Mivel egyenlő arányban osztja meg a nyomatékot, és a legkisebb ellenállás útját követi, ha az egyik kerék elveszíti a tapadását, jégen, sárban vagy akár a talajról felemelkedve, ez a kerék szabadon pörög, a differenciálmű pedig alig juttat nyomatékot a még tapadó kerékhez. Ennek eredménye olyan autó lehet, amely megfeneklik, miközben az egyik kerék haszontalanul pörög, a másik pedig mozdulatlanul áll, ami csúszós vagy terepes körülmények között bosszantó hátrány.

E gyengeség orvoslására több megoldás létezik, és ezek egy egész rokon eszközcsaládot határoznak meg. Az önzáró differenciálmű tengelykapcsolók, fogaskerekek vagy viszkózus tengelykapcsoló révén több nyomatékot visz át a tapadó kerékre, amint megkezdődik a megcsúszás. A zárható differenciálmű mereven összekötheti a két féltengelyt, így mindkét kerék együtt forog a tapadástól függetlenül, amit komoly terephasználatban nagyra értékelnek. Az elektronikus rendszerek úgy utánozzák ezeket a hatásokat, hogy fékezik a megpörgő kereket. Az általa kiszolgált tengellyel és az általa beállított végáttétellel együtt a differenciálmű központi szerepet játszik abban, hogyan viszi az úttestre a jármű a teljesítményét, egyensúlyt teremtve a kanyarodáshoz szükséges szabadság és a tapadás igénye között.