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Il differenziale è una parte integrante di tutti i veicoli a quattro ruote. Le ruote ricevono potenza dal motore tramite un albero di trasmissione e la funzione principale del differenziale è permettere a queste ruote di girare a regimi diversi, pur ricevendo potenza dal motore.
Consideriamo ora queste ruote mentre affrontano una curva. È evidente che la ruota sinistra deve percorrere una distanza maggiore rispetto a quella destra. Ciò significa che la ruota sinistra deve ruotare a una velocità più alta. Se queste ruote fossero collegate mediante un albero rigido, come mostrato, le ruote dovrebbero slittare per completare la curva. Ed è proprio qui che entra in gioco il differenziale. L’ingegnoso meccanismo di un differenziale permette alle ruote sinistra e destra di girare a regimi diversi, trasferendo al contempo potenza a entrambe.
Passo dopo passo impareremo come il differenziale riesce a ottenere questo risultato nella sua configurazione più semplice. La potenza del motore viene trasferita alla corona dentata tramite un pignone. La corona è collegata a un ingranaggio satellitare, che rappresenta il cuore del differenziale. L’ingranaggio satellitare è libero di ruotare in due modi diversi: uno lungo la corona e l’altro sul proprio asse. L’ingranaggio satellitare è in presa con due ingranaggi laterali. Così, la potenza del motore fluisce dal pignone alle ruote sinistra e destra come mostrato.
Ora consideriamo diversi casi. Quando il veicolo si muove in linea retta, l’ingranaggio satellitare ruota insieme alla corona, ma non ruota sul proprio asse. L’ingranaggio satellitare spinge e fa girare entrambi gli ingranaggi laterali alla stessa velocità. Quando il veicolo procede dritto, l’insieme ingranaggio satellitare–ingranaggi laterali si muove come un’unica unità solida.
Ora consideriamo il caso in cui il veicolo stia affrontando una curva a destra. L’ingranaggio satellitare svolge qui un ruolo fondamentale. Oltre alla rotazione della corona, il satellitare gira anche sul proprio asse. In effetti, è costretto a compiere questa seconda rotazione per soddisfare la necessità delle diverse velocità tra le ruote destra e sinistra. Quindi l’ingranaggio satellitare compie una rotazione combinata. L’effetto di questa rotazione combinata sugli ingranaggi laterali è interessante.
Quando incastrati correttamente, l’ingranaggio laterale deve avere la stessa velocità periferica dell’ingranaggio satellitare. Quando quest’ultimo ruota e gira, la velocità periferica sul lato sinistro dell’ingranaggio satellitare è la somma delle velocità di rotazione e di rivoluzione. Tuttavia, sul lato destro essa è la differenza tra le due. L’ingranaggio laterale sinistro avrà quindi una velocità maggiore rispetto a quello destro. Ed è così che il differenziale riesce a far girare le ruote sinistra e destra a velocità diverse.