Než se dostaneme k vysvětlení činnosti aktivního diferenciálu, krátce zopakujeme základní princip činnosti konvenčního diferenciálu.
Při přímé jízdě jsou otáčky kol na obou stranách vozidla shodné. Pro snadný průjezd zatáčkou, kdy pravá a levá kola opisují různě velké dráhy, je nezbytné, aby se otáčky hnacích kol přizpůsobovaly opisovaným drahám. To je úkolem diferenciálního soukolí, krátce diferenciálu, který kolo na vnitřní straně zatáčky zpožďuje a tomu úměrně urychluje kolo na straně vnější. Protože na nerovném povrchu, nebo v místě, kde je na pravé a levé straně různá přilnavost, dochází k nepříjemnému prokluzu jednoho z kol a tím k úměrnému zpomalení kola na protější straně, vybavují automobilky některé vozy diferenciály, které omezují toto rozdělování otáček a omezují vlastně původní funkci diferenciálu. Zvýšením tzv. svornosti diferenciálu se sníží nežádoucí prokluz, zvýší se schopnost přenášet točivý moment i na horším povrchu, ale sníží se současně ochota automobilu zatáčet, zvyšuje se opotřebení pneumatik i mechanických součástí.
Mezinápravový diferenciál má za úkol rozdělovat točivý moment motoru mezi obě poháněné nápravy u automobilů se stálým pohonem všech kol. O další distribuci na pravé a levé kolo se stará nápravový diferenciál na každé z náprav. Problémy s prokluzujícími koly přední nebo zadní nápravy jsou zde podobné jako v případě jednotlivé nápravy u kol na levé a pravé straně. Jakmile na jedné z náprav kola prokluzují, zpomalují se kola na nápravě druhé, v extrémním případě se automobil zcela zastaví, i když řidič dává zcela sešlápnutým pedálem akcelerátoru pokyn k jízdě (rozjezdu). Při rychlé jízdě ovlivňuje schopnost přenosu hnacích sil také stabilitu jízdy automobilu v zatáčce.
Mezinápravový diferenciál Subaru DCCD rozděluje hnací moment mezi přední a zadní nápravu v poměru 41:59, s tím, že řidič může manuálně určit míru uzavření, tj. omezit změnu tohoto poměru ve chvíli, kdy se kola jedné z náprav otáčejí jinými otáčkami, než kola druhé nápravy. Zkratka DCCD pochází z anglického Driver Controlled Center Differential.
Konstrukce je založena na planetovém soukolí, jehož jednotlivé členy jsou navíc ovládány elektromagneticky spínanými vícelamelovými spojkami, které v praxi mění svornost celého ústrojí. DCCD má svou řídící jednotku, která mj. spolupracuje s ABS.
Řidič má možnost zvolit mezi automatickým režimem AUTO a manuálně nastavitelnými režimy MANUAL.
Řídící jednotka DCCD plní následující samostatné funkce:
- Ruční brzda - jakmile řidič za jízdy použije ruční brzdu, mezinápravový diferenciál je uvolněn, takže automobil se v takové situaci chová standardně
- Brzdy - jakmile řidič použije provozní brzdy diferenciál je uvolněn
- Mezinápravový diferenciál - funkce mezinápravového diferenciálu je řízena na základě přenesitelného momentu a prokluzu kol, míra uzavření se pohybuje mezi polohami zcela otevřeno a zcela zavřeno.
- Kontrola chyb - jakmile dojde k výpadku některé komponenty systému, je řidič informován kontrolkou na přístrojovém štítu
- Přenášený moment v závislosti na sešlápnutí akcelerátoru - omezuje točivý moment odesílaný na nápravy v závislosti na sešlápnutí pedálu akcelerátoru na základě řady signálů, ale v zásadě dle pravidla: diferenciál zcela uzavřen pro zcela otevřenou škrtící klapku, resp. diferenciál zcela otevřen pro zcela uzavřenou škrtící klapku
- Kontrola prokluzu - řízení míry uzavření diferenciálu na základě prokluzu, vypočteného z otáček jednotlivých kol
- Zatáčení - na základě poměru otáček kol na pravé a levé straně je vypočítáván opravný součinitel, který upravuje hodnotu uzavření diferenciálu získanou z míry otevření škrtící klapky, velikosti prokluzu atd.
- Míra uzavření diferenciálu - nastavuje řidič v manuálním režimu
- Stáčení - uzavření diferenciálu je ovládáno na základě signálů otáček kol, bočního zrychlení, polohy pedálu akcelerátoru, atd., řidič nemůže do funkce zasahovat
- Kontrola teploty oleje zadního dif. - jakmile teplota oleje v zadním svorném diferenciálu vzroste nad určitou mez, je mezinápravový diferenciál zcela otevřen, řidič je informován kontrolkou na přístrojovém štítu
V manuálním režimu může řidič vybírat mezi šesti stupni uzavření diferenciálu, které začínají polohou zcela otevřeno a končí polohou zcela uzavřeno (LOCK).
V automatickém režimu pomáhá řidiči s ovládáním automobilu řídící jednotka, která čerpá informace ze signálů otáček kol, polohy škrtící klapky, natočení volantu, bočního zrychlení, atd. a samočinně mění svornost diferenciálu v zájmu zachování stability přenosu točivého momentu i optimálních vlastností automobilu při zatáčení.
Obrázek ukazuje typický manévr, při kterém je využit aktivní mezinápravový diferenciál v režimu AUTO. Před zatáčkou, v místě označeném (A), řidič brzdí, diferenciál je zcela otevřen. Když je vozidlo v zatáčce, mezi body označenými (B) a (C), se zvětšuje otevření škrtící klapky, automobil začíná akcelerovat, řídící jednotka reaguje na zvyšující se boční zrychlení. Postupně se zvyšuje svornost diferenciálu pro zlepšení přenosu točivého momentu. Mezi body (C) a (D) boční zrychlení klesá, řídící jednotka identifikuje tento stav jako výjezd ze zatáčky a diferenciál je nakonec zcela uzavřen pro optimální akceleraci v přímém směru.
