Diferenciál

Diferenciál je ozubená zostava, ktorá umožňuje dvom kolesám hnanej nápravy otáčať sa rôznou rýchlosťou a pritom si medzi sebou deliť výkon motora. Je jednou z nenápadných nevyhnutností pohonného ústrojenstva: bez neho by boli vnútorné a vonkajšie koleso nútené točiť sa rovnakou rýchlosťou, čo je pri zatáčaní nemožné, keďže vonkajšie koleso musí prejsť dlhšiu dráhu. Diferenciál tento rozpor zmieruje, dovoľuje každému kolesu točiť sa tak rýchlo, ako jeho dráha vyžaduje, a pritom naďalej poháňa obe.

Klasický otvorený diferenciál to dosahuje kompaktnou sústavou kužeľových ozubených kolies. Krútiaci moment motora prichádza na talierové koleso, priskrutkované k unášaču; vnútri unášača malé satelity zaberajú s bočnými kolesami pripevnenými ku každej polonáprave. Keď vozidlo ide rovno, celá zostava sa otáča ako jeden celok a obe kolesá sa točia rovnako. Keď vozidlo zatáča, satelity sa začnú otáčať okolo vlastnej osi, čím jednému bočnému kolesu dovolia točiť sa rýchlejšie a druhému pomalšie, pričom rozdiel sa rozdelí tak, aby priemer zodpovedal vstupu. Toto elegantné usporiadanie nevyžaduje žiadny zásah vodiča a funguje automaticky.

Diferenciál zvyčajne plní druhú úlohu: záverečnú redukciu prevodu. Dvojica malého pastorka a veľkého talierového kolesa poskytuje prevod nápravy, posledný stupeň ozubenia medzi motorom a kolesami na vozovke, ktorý znásobuje krútiaci moment a určuje, ako rýchlo sa kardanový hriadeľ otáča voči kolesám. Na autách s pohonom zadných a všetkých kolies sa to deje v samostatnom telese nápravy, kým na autách s pohonom predných kolies je diferenciál integrovaný do transaxlu popri prevodovke.

Veľké obmedzenie otvoreného diferenciálu je späté práve s tou vlastnosťou, vďaka ktorej funguje. Keďže delí krútiaci moment rovnomerne a sleduje cestu najmenšieho odporu, ak jedno koleso stratí priľnavosť, na ľade, v blate či jednoducho zdvihnuté nad zem, toto koleso sa voľne pretáča a diferenciál dodá málo krútiaceho momentu kolesu, ktoré priľnavosť stále má. Výsledkom môže byť vozidlo znehybnené s jedným zbytočne sa pretáčajúcim kolesom, kým druhé stojí, čo je frustrujúci nedostatok v klzkých či terénnych podmienkach.

Túto slabinu rieši niekoľko riešení, ktoré definujú rodinu súvisiacich zariadení. Diferenciál s obmedzeným preklzom využíva spojky, ozubenie či viskóznu spojku na presun väčšieho krútiaceho momentu na koleso s priľnavosťou, len čo začne preklz. Uzávierka diferenciálu dokáže pevne spojiť obe polonápravy tak, aby sa obe kolesá točili spolu bez ohľadu na priľnavosť, čo je cenené pri náročnej jazde v teréne. Elektronické systémy tieto účinky napodobňujú pribrzdením pretáčajúceho sa kolesa. Spolu s nápravou, ktorej slúži, a výsledným prevodom, ktorý určuje, je diferenciál ústredným prvkom toho, ako vozidlo dostáva svoj výkon na cestu, pričom vyvažuje potrebu slobody v zákrutách oproti potrebe trakcie.