Niezwykle ważnym elementem układu przeniesienia napędu jest umieszczony w moście napędowym mechanizm różnicowy.

Mechanizm różnicowy rozdziela napęd na półosie napędowe i umożliwia toczenie się kół mostu napędowego z różnymi prędkościami obrotowymi. Podczas ruchu pojazdu na zakręcie lub w innych okolicznościach koła jezdne pokonują drogę o różnej długości. Aby zobrazować wielkość tej różnicy przytoczę przykład: jeśli samochód (przyjąłem średni samochód osobowy z napędem na przednie koła) wykonuje manewr zawracania przy maksymalnym skręcie kół, zewnętrzne koło przednie zatacza okrąg o średnicy przeciętnie 11,5 m. Przy rozstawie kół 1,4 m otrzymamy różnicę obwodów okręgów, po których poruszają się koła osi przedniej wynoszącą około 4,4 m. Różnica ta przy uwzględnieniu średniej wielkości koła jezdnego przekłada się na około 2,5 jego obrotu. Mówimy zatem o znacznej różnicy prędkości obrotowej kół tej samej osi, która w przypadku sztywno połączonych i napędzanych kół musi doprowadzić do ogromnych naprężeń i uślizgu jednego z kół, wyrażającego się raczej jego wleczeniem.
Nieprawidłowości kinematyki mostu napędowego powstają z różnych przyczyn:
- Jazda po okręgu.
- Jazda w chwilowym łuku drogi podczas manewrów wyprzedzania i omijania przeszkody.
- Wystąpienie różnicy promieni dynamicznych kół jezdnych spowodowane różnicą ciśnienia w ogumieniu, różnym stopniem zużycia bieżników opon, nierównomiernym rozłożeniem ładunku.
- Jazda po prostym odcinku drogi, ale różnorodnym pofalowaniu jej powierzchni. Występuje tu różnica długości drogi do pokonania przez poszczególne koła napędzane.
Różnica w chwilowej prędkości obrotowej koła lewego w stosunku do prawego może wystąpić również w innych okolicznościach:
- Gdy koła tej samej osi poruszają się po podłożu o różnej przyczepności.
- Gdy podczas hamowania pojazdu hamulce kół tej samej osi będą działać z różną siłą.
Można więc śmiało stwierdzić, że podczas ruchu samochodu zawsze występują okoliczności nakazujące korektę prędkości obrotowej kół tej samej napędzanej osi, ponieważ identyczna prędkość obrotowa występuje dla nich rzadko i tylko chwilowo.
Na rysunku 1 przedstawiono budowę podstawowego stożkowego mechanizmu różnicowego, a na rysunku 2 jego schemat kinematyczny:
Należy zwrócić uwagę, że moment obrotowy wędrujący od wału korbowego silnika poprzez elementy układu przeniesienia napędu dociera do mechanizmu różnicowego w taki sposób, że zawsze napędza jego obudowę, niezależnie od usytuowania silnika, budowy mostu napędowego, czy zastosowania międzyosiowych, przelotowych mechanizmów różnicowych. Z obudowy moment obrotowy jest przekazywany poprzez oś satelitów lub krzyżak satelitów na koła zębate stożkowe – satelity, a dopiero z nich na koła koronowe połączone najczęściej poprzez wielowypusty z półosiami napędowymi. Liczba satelitów jest uzależniona od wielkości momentu obrotowego docierającego do kół jezdnych. Należy bowiem zdać sobie sprawę, że cała moc silnika napiera na zęby kół koronowych tylko w miejscu ich styku z zębami satelitów. Przy dwóch satelitach osadzonych na osi są to zaledwie cztery miejsca styku, a więc przekazania momentu obrotowego. Wystarczy to do przeniesienia napędu w mostach samochodów osobowych i lekkich dostawczych. W samochodach ciężarowych stosuje się większą liczbę satelitów, aby zwiększyć liczbę punktów przekazujących moment obrotowy. Cztery satelity osadza się na krzyżaku, większą liczbę na specjalnym pierścieniu z czopami osadzenia satelitów.

Rys. 1.

Rys. 2.

Rys. 3.

Zasada działania mechanizmu różnicowego :
Jeżeli obydwa koła koronowe, połączone półosiami z kołami jezdnymi, obracają się z taką samą prędkością, wówczas satelity nie obracają się wokół swojej osi i mówimy, że mechanizm różnicowy nie pracuje. Napęd jest przenoszony na koła tak, jakby to miało miejsce, gdyby były one połączone sztywną osią. Taki przypadek przenoszenia napędu zachodzi wówczas, gdy samochód porusza się po torze prostoliniowym, a promienie dynamiczne obydwu kół mostu są jednakowe. W praktyce taki stan właściwie nie istnieje.
Jeżeli na zakręcie lub z innej przyczyny wymienionej na wstępie artykułu, prędkość obrotowa jednego z kół koronowych wzrośnie, osiągając wartość n1 większą niż prędkość n0 obudowy mechanizmu różnicowego obracającej się wraz z kołem napędzanym przekładni głównej i osią satelitów, to nastąpi obrót satelitów wokół swojej osi, co spowoduje, że prędkość obrotowa n2 drugiego koła koronowego zmniejszy się o taką samą wartość, o jaką wzrosła prędkość pierwszego koła (rys. 3).
Oznaczając zmianę prędkości obrotowej kół koronowych względem prędkości obrotowej obudowy, a więc i koła talerzowego, przez n, można zapisać równania prędkości obydwu kół:

n1 = n0 + n
n2 = n0 – n

Sumując obydwa równania otrzymuje się zależność kinematyczną między prędkościami obrotowymi kół n1 i n2 oraz prędkością obrotową obudowy
mechanizmu różnicowego napędzanej od przekładni głównej:

n1 + n2 = 2 n0

Interpretacja przedstawionych zależności jest stosunkowo prosta. Napędzane koła jezdne toczą się po powierzchni drogi. I choć otrzymują napęd od mechanizmu różnicowego, to rozkład ich prędkości obrotowych wynika głównie z tego, że toczą się (a nie ślizgają) po powierzchni drogi o określonym współczynniku tarcia. Toczenie się kół jezdnych daje impuls (wynikający z rozkładu sił) mechanizmowi różnicowemu, pozwalający na obracanie się satelitów dookoła swojej osi. Jeśli koło jezdne mające odpowiednią przyczepność do drogi musi nadrobić dłuższą drogę, to przyspiesza swoją prędkość obrotową. O tyle, o ile przyspieszy ją względem obudowy mechanizmu różnicowego, spowoduje spowolnienie drugiego koła jezdnego. Jeśli musi zwolnić swój bieg, ponieważ znajduje się po wewnętrznej stronie chwilowego łuku drogi, spowoduje przyspieszenie biegu drugiego koła napędzanej osi. W skrajnym przypadku spowalnianie prędkości jednego koła może doprowadzić do jego zatrzymania, ale wówczas drugie koło będzie obracało się ze zdwojoną prędkością, a pojazd, niestety, nie będzie mógł się poruszać.

Na zakończenie poruszę kwestię prawidłowego nazewnictwa elementów mechanizmu różnicowego. Występują w nim:
- dwa koła koronowe, a nie koła koronkowe lub koronki;
- satelit, a nie satelita;
- obudowa mechanizmu różnicowego, a nie kosz satelitów;
- całość to mechanizm różnicowy, a nie dyferencjał.
Na te zagadnienia kładę duży nacisk podczas prowadzenia zajęć dydaktycznych z uczniami technikum samochodowego, dla zachowania czystości technicznego języka polskiego.

Opracowanie: mgr inż. Ireneusz Kulczyk

definicja została zaczerpnięta z lektury Seweryna Orzełowskiego pt. “Budowa podwozi i nadwozi samochodowych”.