Differensial

En differensial er tannhjulssettet som lar de to hjulene på en drivaksel rotere med ulik hastighet mens de likevel deler motorens kraft mellom seg. Den er en av drivverkets stille nødvendigheter: uten den ville det indre og det ytre hjulet bli tvunget til å gå like fort, noe som er umulig når en bil svinger, ettersom det ytre hjulet må tilbakelegge en lengre vei. Differensialen forsoner denne konflikten og lar hvert hjul gå så fort som dets bane krever, samtidig som begge fortsatt drives.

Den klassiske åpne differensialen oppnår dette gjennom et kompakt sett keglehjul. Motorens dreiemoment kommer inn på kronhjulet, som er boltet til et hus; inne i huset griper små pinjongdrev, eller spindeldrev, inn i sidehjulene som er festet til hver halvaksel. Når bilen kjører rett fram, dreier hele settet som én enhet og begge hjul roterer likt. Når bilen svinger, begynner spindeldrevene å rotere om sin egen akse, slik at det ene sidehjulet går raskere og det andre saktere, der forskjellen deles slik at gjennomsnittet tilsvarer det som kommer inn. Denne elegante løsningen krever ingen innsats fra føreren og virker automatisk.

Differensialen utfører vanligvis en oppgave til: den endelige nedgiringen. Paret av den lille pinjongen og det store kronhjulet gir utvekslingsforholdet, det siste utvekslingstrinnet mellom motor og drivhjul, som multipliserer dreiemomentet og bestemmer hvor fort kardangakselen dreier i forhold til hjulene. På bak- og firehjulsdrevne biler skjer dette i et eget akselhus, mens differensialen på forhjulsdrevne biler er bygd inn i drivverket sammen med girkassen.

Den store begrensningen ved den åpne differensialen er knyttet til selve egenskapen som får den til å virke. Siden den fordeler dreiemomentet likt og følger minste motstands vei, spinner det hjulet fritt dersom det ene hjulet mister grepet, på is, i gjørme eller rett og slett løftet fra bakken, og differensialen sender lite dreiemoment til hjulet som fortsatt har grep. Resultatet kan bli en bil som står fast med ett hjul spinnende til ingen nytte mens det andre står stille, en frustrerende mangel under glatte forhold eller i terreng.

Flere løsninger tar tak i denne svakheten, og de definerer en familie av beslektede innretninger. En sperredifferensial bruker lameller, tannhjul eller viskokobling til å overføre mer dreiemoment til hjulet med grep når slippingen begynner. En låsbar differensial kan stivt forbinde de to halvakslene slik at begge hjul går sammen uansett grep, høyt verdsatt for krevende terrengkjøring. Elektroniske systemer etterligner disse virkningene ved å bremse et spinnende hjul. Sammen med akselen den tjener og sluttutvekslingen den setter, står differensialen sentralt i hvordan et kjøretøy får kraften ned på veien, og balanserer behovet for frihet i svingen mot behovet for grep.