Un essieu différentiel est un essieu qui incorpore un ensemble d’engrenages d’entraînement dans l’essieu de la même manière qu’un véhicule à traction arrière utilise un essieu équipé d’engrenages pour alimenter le véhicule. Identifié par la grande section centrale arrondie, souvent appelée citrouille, l’essieu différentiel contient un ensemble d’engrenages à pignon et anneau conçu pour multiplier la puissance d’entrée du moteur et donner au véhicule une plus grande puissance. Inversement, un essieu sans engrenage, ou un essieu droit, comme on les appelle souvent, est un essieu droit avec un moyeu de roue monté à chaque extrémité, semblable à un essieu de remorque.
Le but d’un essieu différentiel est de multiplier la quantité de puissance qui est entrée et de créer plus de puissance à l’extrémité de sortie de l’essieu. En utilisant un petit engrenage entraînant un engrenage plus grand, le rapport de démultiplication peut être obtenu en faisant des mathématiques simples. Le petit pignon reçoit la puissance de la transmission, qui produit le même nombre de tours que le vilebrequin du moteur dans une application de transmission sans surmultiplication. Cela signifie que chaque fois que le vilebrequin du moteur tourne un tour complet, l’arbre d’entraînement sortant de la transmission effectue également un tour complet. En comptant les dents sur la plus grande couronne dentée et en divisant ce nombre par le nombre de dents sur le petit pignon, le rapport final – ou le nombre de fois que le pignon et l’arbre d’entraînement doivent tourner pour faire tourner la couronne dentée et essieu un tour complet – peut être calculé.
Connaître le rapport de démultiplication de l’essieu différentiel est essentiel pour déchiffrer de nombreuses fonctions du véhicule où il est nécessaire d’appliquer des équations mathématiques et certaines formules. La vitesse d’un véhicule donné peut être calculée avec précision en calculant le rapport d’engrenage différentiel de l’essieu et le diamètre du pneu, ainsi que les tours de vilebrequin du moteur par minute (RPM). Un pneu parcourra la même distance linéaire que le pneu mesure en hauteur pour chaque tour complet du pneu.
Pour les véhicules de compétition, une variété d’ensembles d’engrenages à essieux différentiels peuvent être amenés sur une piste pour permettre un réglage fin du véhicule pour changer les conditions de la piste. L’essieu différentiel d’un véhicule de tourisme a fait l’objet de nombreuses heures de recherche pour arriver au train d’engrenages le plus avantageux. La sélection de vitesse d’usine dans un essieu différentiel d’origine est souvent un compromis entre les performances et la consommation de carburant. Tout changement de l’essieu différentiel d’origine est susceptible d’annuler la garantie de la transmission du véhicule.