Międzyosiowy mechanizm różnicowy (dyferencjał centralny)

Międzyosiowy mechanizm różnicowy to element, który w pojeździe z napędem na cztery koła dzieli moment obrotowy silnika między oś przednią i tylną, pozwalając jednocześnie tym osiom obracać się z nieco różnymi prędkościami. Spełnia on dla relacji przód-tył to samo zasadnicze zadanie, co klasyczny mechanizm różnicowy dla dwóch kół jednej osi, i to właśnie on umożliwia stały napęd wszystkich czterech kół bez wzajemnego "walczenia" elementów układu napędowego.

Potrzeba zastosowania dyferencjału centralnego wynika stąd, że oś przednia i tylna rzadko poruszają się dokładnie z tą samą prędkością. Podczas pokonywania zakrętu koła przednie zataczają nieco większy łuk niż tylne, a drobne różnice wnoszą również rozmiary, ciśnienie i zużycie opon. Gdyby obie osie były sztywno połączone, te niezgodności nie miałyby ujścia i napęd zacząłby się zakleszczać, co jest stanem znanym jako naprężenie układu napędowego, powodującym twardą pracę kierownicy, ścieranie opon, przeciążenia napędu, a na nawierzchniach o dużej przyczepności docelowo uszkodzenia. Międzyosiowy mechanizm różnicowy pochłania tę różnicę, pozwalając każdej osi obracać się we własnym tempie.

W działaniu dyferencjał centralny pobiera napęd ze skrzyni biegów i rozdziela go poprzez zestaw kół zębatych lub pakiet sprzęgieł na przedni i tylny wał napędowy. Wiele układów stosuje podział asymetryczny, faworyzujący jeden koniec pojazdu, na przykład kierując sześćdziesiąt procent na tył dla bardziej sportowego charakteru, zamiast neutralnego podziału pięćdziesiąt na pięćdziesiąt. Mechanizm może mieć postać prostego dyferencjału otwartego, przekładni obiegowej lub bardziej zaawansowanej jednostki, lecz w każdym przypadku jego cechą definiującą jest to, że rozdziela moment obrotowy, tolerując zarazem różnicę prędkości obrotowych osi.

Słabością prostego, otwartego dyferencjału centralnego jest to samo, co w przypadku każdego dyferencjału otwartego: moment obrotowy podąża drogą najmniejszego oporu, więc jeśli jedna oś traci przyczepność i jej koła zaczynają buksować, napęd ucieka właśnie tam, a druga oś otrzymuje go niewiele. Aby temu zaradzić, większość układów napędu na cztery koła stałego działania dodaje sposób ograniczania lub blokowania dyferencjału centralnego. Może to być sprzęgło wiskotyczne, czuły na moment obrotowy zestaw kół typu Torsen, wielopłytkowe sprzęgło sterowane elektronicznie lub ręczna blokada. Takie rozwiązania potrafią stopniowo kierować więcej momentu na oś z przyczepnością albo zblokować obie osie razem, gdy potrzebna jest maksymalna trakcja, a następnie zwolnić blokadę przy zwykłej jeździe.

To właśnie połączenie pracy różnicowej i sterowanego blokowania umożliwia kulturalny, stały napęd na cztery koła nadający się do jazdy zarówno po suchym asfalcie, jak i po śniegu czy błocie, odróżniając go od prostszych, dołączanych układów 4x4, które sztywno łączą osie i muszą być rozłączane na twardych nawierzchniach. Dyferencjał centralny stanowi więc serce stałego napędu AWD, współpracując z przednim i tylnym mechanizmem różnicowym oraz z elektronicznym zarządzaniem trakcją, by płynnie i pewnie przekazywać moc na wszystkie cztery koła.