Utvekslingsforhold (akselutveksling)

Utvekslingsforholdet er den faste nedgiringen som er bygd inn i differensialen til et kjøretøy, og angis som antall ganger kardangakselen, eller pinjongen, må dreie for å gi én hel omdreining på hjulene. Et tall som 3,73:1 betyr at kardangakselen roterer 3,73 ganger for hver omdreining på drivhjulet. Dette ene tallet har stor innvirkning på hvordan en bil akselererer, trekker tilhenger, marsjerer på langturen og bruker drivstoff, selv om det aldri endrer seg mens føreren skifter gjennom girkassen.

Mekanisk bestemmes forholdet av tannantallet på de to tannhjulene inne i differensialen: det lille pinjongdrevet som drives av kardangakselen, og det langt større kronhjulet, eller tallerkenhjulet, som er festet til differensialhuset. Deler man kronhjulets tenner på pinjongens, får man forholdet; et kronhjul med 41 tenner og en pinjong med 11 tenner gir for eksempel 3,73:1. Siden disse tannhjulene også vrir kraften nitti grader på en vanlig bakaksel, er paret som regel en hypoid keglehjulsutveksling, valgt for styrke og stillegående drift.

De praktiske følgene henger sammen med avveiningen mellom mekanisk kraftoverføring og motorturtall. Et høyere tallforhold, ofte kalt et kortere eller lavere forhold, multipliserer dreiemomentet kraftigere, gir skarpere akselerasjon og bedre evne til å trekke tunge laster eller forsere stigninger, men tvinger motoren til å gå raskere ved enhver fart, noe som øker forbruk og støy. Et lavere tallforhold, et lengre forhold, gjør det motsatte: motoren går saktere for avslappet og økonomisk marsjfart, mot mindre kvikk respons og redusert trekkraft. Pickuper og trekkbiler tilbys derfor ofte med kortere forhold som tilvalg.

Utvekslingsforholdet virker aldri alene; det kombineres med de enkelte girutvekslingene og bestemmer sammen den totale, eller endelige, utvekslingen i hvert gir. Multipliserer man et girforhold med akselforholdet, får man den samlede nedgiringen mellom motor og hjul for det giret, og det er dette som faktisk avgjør motorturtallet ved en gitt fart. Et overgir på toppen, med et girforhold under 1:1, kan oppveie et tallmessig høyt akselforhold, slik at en bil får kraftig akselerasjon i de lave girene og likevel marsjerer stille. Dette samspillet er grunnen til at to biler med samme akselforhold kan oppleves ganske forskjellig avhengig av girkassen.

For eieren er utvekslingsforholdet normalt en fast egenskap som velges ved produksjon, og å endre det betyr å bytte kronhjul og pinjong, en omfattende jobb som også påvirker kalibreringen av speedometeret. Entusiaster og de som skifter til andre felg- og dekkdimensjoner, gir av og til bevisst om, ettersom høyere dekk i praksis forlenger forholdet og kan sløve ytelsen. Å forstå utvekslingsforholdet sammen med girutvekslingene og den resulterende sluttutvekslingen er nøkkelen til å forutsi hvordan et kjøretøy oppfører seg på veien.