Mechanizmy różnicowe występują praktycznie w każdym rodzaju pojazdów drogowych. W samochodach z napędem przednim są zabudowane we wnętrzu skrzyni biegów, natomiast w samochodach z napędem tylnym w większości przypadków znajdują się w obudowie przekładni głównej, od której wyprowadzone są półosie napędowe. W samochodach ciężarowych, dostawczych i terenowych przekładnia główna z mechanizmem różnicowym zabudowana jest w obudowie, na której końcach osadzone są koła pojazdu, czyli w tzw. moście napędowym.

Przekładnia główna

Działanie przekładni głównej polega na stałym redukowaniu prędkości obrotowej wału napędowego w celu zwiększenia wartości momentu przekazywanego na koła. Składa się ona z pary współpracujących ze sobą kół zębatych, z których mniejsze nazywane jest kołem atakującym, a większe – kołem talerzowym. Do koła atakującego doprowadzony jest napęd ze skrzyni biegów, który dalej jest przekazywany przez zazębienie do koła talerzowego. Z koła talerzowego moment obrotowy przekazywany jest do mechanizmu różnicowego, a dalej do półosi napędowych i kół.

Zazębienie koła atakującego i talerzowego wykonane jest w taki sposób, aby umożliwiało przenoszenie dużych momentów obrotowych z zachowaniem wysokiego komfortu jazdy. Dzięki zazębieniu hipoidalnemu możliwe jest ciche przekazywanie napędu.

W każdym rodzaju przekładni głównej znajduje się mechanizm różnicowy, którego zadanie jest zawsze takie samo i polega na rozdzielaniu napędu między półosie napędowe pojazdu. Gdyby pojazdy poruszały się tylko po linii prostej, zadanie to byłoby łatwe. Jednak z uwagi na częstą jazdę po łuku, mechanizm różnicowy musi tak rozdzielić napęd, aby był on dopasowany do różnych prędkości obrotowych kół. Najbardziej rozpowszechnione są mechanizmy różnicowe ze stożkowymi kołami zębatymi. Zdecydowanie rzadziej spotyka się w nich koła zębate walcowe lub ślimakowe.

Jak działa mechanizm różnicowy

W przypadku zmniejszenia prędkości obrotowej jednego z napędzanych kół (na przykład lewego podczas jazdy po łuku skręcającym w lewo) zmniejsza się też prędkość obrotowa połączonego z nim za pomocą półosi koła koronowego. Dzięki zazębieniu (za pośrednictwem satelitów) koła koronowego lewego koła pojazdu z kołem koronowym prawego koła pojazdu uzyskuje się przyspieszenie obrotów prawego koła pojazdu. W uproszczeniu wygląda to tak, że podczas jazdy po łuku prędkość obrotowa koła zewnętrznego zwiększy się o tyle, o ile zmniejszy się prędkość obrotowa koła wewnętrznego. Ta cecha mechanizmu różnicowego bardzo korzystnie wpływa na właściwości trakcyjne samochodu i zapobiega poślizgom osi napędzanej podczas jazdy po łukach. Działanie mechanizmu różnicowego ma też swoje wady, które dają się we znaki podczas jazdy po bardzo śliskich nawierzchniach (lodzie, śniegu). Jeśli któreś koło straci przyczepność, to cała siła napędzająca zostaje skierowana do niego, powodując zanik napędu na kole, które ma lepszą przyczepność. W związku z tym znaczna część samochodów wyposażona jest w dodatkowy system zwiększający tarcie miedzy kołami koronowymi w przekładni głównej. Najczęściej składa się on z pakietu okładzin ciernych, które podczas zbyt dużego poślizgu jednego z kół są ściskane, przekazując napęd do koła z lepszą przyczepnością. W niektórych pojazdach terenowych, aby zapewnić stały rozdział siły na kołach napędzanych, stosuje się mechaniczną blokadę mechanizmu różnicowego.

W samochodach z napędem na więcej niż jedną oś konieczne staje się stosowanie mechanizmu różnicowego także pomiędzy napędzanymi osiami (ilustracja 2). Wynika to z faktu, że w trakcie pokonywania poprzecznych nierówności terenu aktualna prędkość obrotowa koła jednej osi zawsze różni się od podążającego jego śladem koła drugiej osi.  Różnicowanie rozdzielanego napędu zapobiega szkodliwemu poślizgowi opon oraz przeciążaniu wałów i przekładni zębatych łączących obie osie.

Jako międzyosiowe mechanizmy różnicowe stosowane są konstrukcje mechaniczne podobne do zwykłych mechanizmów różnicowych albo sprzęgła lepkościowe. Ich główną zaletą jest zdolność do samoczynnego blokowania się podczas znacznych nierównomierności w rozdziale napędu pomiędzy napędzane osie. W najnowszych konstrukcjach spotyka się także regulowany rozdział momentu między osiami, który realizowany jest podobnie jak w przypadku mechanizmów lepkościowych. W systemach regulowanych pakiet okładzin ciernych przenosi moment obrotowy miedzy dwiema częściami wału. Wartość przenoszonego momentu obrotowego regulowana jest za pomocą siłownika elektromagnetycznego, którego siłę docisku można z łatwością regulować i uzależnić od warunków jazdy lub ustawień pojazdu (ilustracja 3).

W samochodach marki Audi od lat stosuje się międzyosiowe mechanizmy różnicowe bazujące na przekładni typu TorSen. Dzięki zazębieniu ślimakowemu i specjalnej konstrukcji przy wystąpieniu różnic obrotów między wejściem a wyjściem przekładni następuje zwiększenie oporów pracy w jej wnętrzu, co – podobnie jak w przypadku mechanizmów różnicowych z blokadą – pozwala na przeniesienie siły napędowej na pozostałe koła pojazdu, a nie tylko na to, które ma najmniejszą przyczepność.