Un angrenaj diferențial este un dispozitiv mecanic utilizat pentru a converti și transfera cuplul într-o varietate de moduri. De obicei, un diferențial va fi utilizat pentru a distribui cuplul de la un singur arbore la doi sau mai mulți arbori. Uneori, poate avea loc opusul, când cuplul a doi sau mai mulți arbori este transferat doar unui singur arbore. În timp ce o treaptă diferenţială poate lua multe forme, se găseşte cel mai adesea în automobile. În această aplicație, cuplul unui singur arbore este distribuit în doi arbori diferiți, fiecare dintre care rotește o roată motoare.
În timp ce angrenajele diferențiale pot fi găsite în multe mecanisme și mașini diferite, automobilul modern tinde să le folosească cel mai mult. Când un automobil face o întoarcere, roțile de pe ambele părți ale mașinii ar trebui să se întoarcă cu viteze diferite. Roțile cele mai apropiate de direcția virajului trebuie să se rotească mai lent decât cele orientate în sens opus de viraj. Pentru ca o mașină să facă acest lucru, fiecare roată din spate are nevoie de propriul arbore de transmisie individual, dar cuplul trebuie să fie distribuit uniform.
O treaptă diferenţială realizează acest lucru prin distribuirea uniformă a cuplului la fiecare roată cu arbore individual. Acest lucru se realizează printr-un aranjament special al angrenajului găsit în punctul în care arborele de antrenare din motor se întâlnește cu cei doi arbori de transmisie. Motorul din interiorul automobilului creează cuplu, care este apoi crescut prin transmisie. De la transmisie, un singur arbore de antrenare rotește cutia de viteze diferențială.
Cutiile de viteze diferențiale pot fi găsite într-o varietate de aranjamente, dar aranjamentul în sine este relativ universal în rândul producătorilor de mașini. Un pinion conic spiralat de la capătul arborelui de transmisie transformă un angrenaj mai mare al roții coroanei. Angrenajul roții coroanei este relativ mare în diametru și are o gaură mare în mijloc. În timp ce dinții de pe majoritatea angrenajelor ies din lateral, dinții roții coroanei sunt orientați în sus. În acest fel, pinionul din motor se poate conecta la angrenajul coroană.
Din angrenajul coroană vine un aranjament unic al angrenajului, în care cuplul este distribuit uniform între ambii arbori de transmisie. Pe fața roții coroanei se află ceea ce este cunoscut sub numele de cușcă diferențială, care găzduiește două roți dințate teșite pe ambele părți. Fețele acestor roți dințate sunt perpendiculare pe cea a roții coroanei, ceea ce le permite să se îmbine în mod corespunzător cu alte două roți dințate teșite. Fiecare dintre aceste alte două roți dințate teșite formează un capăt al fiecărui arbore de antrenare.
Fără un diferențial sau doi arbori de transmisie diferiți, ar putea apărea o varietate de efecte adverse asupra automobilului și componentelor acestuia. Una dintre cele mai notabile este deteriorarea anvelopelor, care este rezultatul târârii anvelopelor. Acest lucru este cauzat atunci când anvelopa exterioară nu se poate roti mai repede decât anvelopa interioară. O astfel de tragere poate duce, de asemenea, la deteriorarea și defecțiunea sistemului de transmisie.