Differential

En differential är den drevsats som låter de två hjulen på en driven axel rotera med olika hastighet samtidigt som de delar motorns kraft mellan sig. Den är en av drivlinans tysta nödvändigheter: utan den skulle inner- och ytterhjulet tvingas snurra lika fort, vilket är omöjligt när en bil svänger, eftersom ytterhjulet måste tillryggalägga en längre väg. Differentialen löser denna konflikt och låter varje hjul snurra så fort dess väg kräver samtidigt som den fortsätter att driva båda.

Den klassiska öppna differentialen åstadkommer detta genom en kompakt uppsättning koniska drev. Motorns vridmoment når kronhjulet, som är fastskruvat i ett hus; inne i huset griper små planetdrev, eller spindeldrev, in i sidodrev som sitter på var sin drivaxelhalva. När bilen kör rakt fram roterar hela enheten som ett block och båda hjulen snurrar lika. När bilen svänger börjar spindeldreven rotera kring sin egen axel, vilket låter det ena sidodrevet snurra fortare och det andra långsammare, och skillnaden delas så att medeltalet stämmer med inflödet. Detta eleganta upplägg kräver ingen insats av föraren och arbetar helt automatiskt.

Differentialen utför vanligen ett andra jobb: den slutliga nedväxlingen. Paret med den lilla pinjongen och det stora kronhjulet ger axelutväxlingen, det sista steget i utväxlingen mellan motorn och hjulen, som multiplicerar vridmomentet och bestämmer hur fort kardanaxeln snurrar i förhållande till hjulen. På bak- och fyrhjulsdrivna bilar sker detta i ett separat axelhus, medan differentialen på framhjulsdrivna bilar är inbyggd i transaxeln tillsammans med växellådan.

Den stora begränsningen hos den öppna differentialen hänger nära samman med just den egenskap som får den att fungera. Eftersom den fördelar vridmomentet lika och följer minsta motståndets väg får hjulet som tappar grepp, på is, i lera eller helt enkelt lyft från marken, snurra fritt medan differentialen lämnar mycket litet vridmoment till hjulet som fortfarande har fäste. Resultatet kan bli en bil som står fast med ett hjul spinnande till ingen nytta medan det andra står still, en frustrerande brist i halt eller terränggående underlag.

Flera lösningar tar itu med denna svaghet, och de definierar en familj besläktade anordningar. En differentialbroms använder lameller, drev eller viskokoppling för att föra över mer vridmoment till hjulet med grepp så snart slir uppstår. En differentialspärr kan stelt förbinda de två drivaxelhalvorna så att båda hjulen snurrar tillsammans oavsett grepp, mycket uppskattad vid seriös terrängkörning. Elektroniska system efterliknar dessa effekter genom att bromsa ett spinnande hjul. Tillsammans med axeln den betjänar och slutväxeln den ställer in är differentialen central för hur ett fordon får ner kraften och balanserar behovet av rörelsefrihet i kurvor mot behovet av grepp.