MECANISMO DIFERENCIAL

9. MECANISMO DIFERENCIAL
El mecanismo diferencial tiene por objeto permitir que cuando el vehículo dé una curva sus ruedas propulsoras puedan describir sus respectivas trayectorias sin patinar sobre el suelo. La necesidad de este dispositivo se explica por el hecho de que al dar una curva el coche, las ruedas interiores a la misma recorren un espacio menor que las situadas en el lado exterior, puesto que las primeras describen una circunferencia de menor radio que las segundas. El diferencial reparte el esfuerzo de giro de la transmisión entre los semiejes de cada rueda, actuando como un mecanismo de balanza; es decir, haciendo repercutir sobre una de las dos ruedas el par, o bien las vueltas o ángulos de giro que pierda la otra. Esta característica de funcionamiento supone la solución para el adecuado reparto del par motor entre ambas ruedas motrices cuando el vehículo describe una curva, pero a la vez se manifiesta como un serio inconveniente cuando una de las dos ruedas pierde su adherencia con el suelo total o parcialmente.
El diferencial consta de engranajes dispuestos en forma de "U" en el eje. Cuando ambas ruedas recorren el mismo camino, por ir el vehículo en línea recta, el engranaje se mantiene en situación neutra. Sin embargo, en una curva los engranajes se desplazan ligeramente, compensando con ello las
diferentes velocidades de giro de las ruedas.
Un vehículo todo terreno# puede tener hasta tres diferenciales: uno en el eje frontal, uno en el eje trasero y un diferencial central.
En estas circunstancias, cuando por ejemplo una de las dos ruedas del eje motriz rueda momentáneamente sobre una superficie deslizante (hielo, barro…), o bien se levanta en el aire (a consecuencia de un bache o durante el trazado de una curva a alta velocidad), la característica de balanza del diferencial da lugar a que el par motor se concentre en la rueda cuya adherencia se ha reducido. Esta rueda tiende a embalarse, absorbiendo todo el par, mientras que la opuesta permanece inmóvil, lo que se traduce en pérdida de tracción del coche.
10. TIPOS DE DIFERENCIALES:
10.1 Diferencial convencional:
Se fabrica de fundición y es el elemento que actúa de soporte del resto de piezas. En la carcasa se acopla la corona del grupo cónico y el conjunto diferencial.
El grupo cónico consta de un piñón de ataque que recibe movimiento del eje secundario o árbol de transmisión, y de una corona dentada, el piñón de ataque y la corona pueden tener dentado cónico y recto.
Consta de una carcasa que en el interior se encuentran dos piñones (planetarios), que sirven para dar movimiento a los palieres, y luego encontramos otros piñones (satélites), que engranan con los planetarios a 90º.
10.2 Diferencial bloqueable 100% (Manual):
Tiene la particularidad de que el conductor puede decidir cuando bloquear el diferencial simplemente pulsando un botón en el salpicadero.
El principio de funcionamiento es el siguiente:
Nosotros podemos decidir cuando conectar el bloqueo y se hace mediante la pulsación de un interruptor que se instala en el salpicadero y pone en marcha el compresor.
Elegimos el diferencial a bloquear pulsando el botón correspondiente. Esta acción hará que el aire a presión circule por una manguera especial y una vez llegue al diferencial, mueva el mecanismo del bloqueo.
Se consigue por tanto que ambas ruedas del mismo eje, reciban la misma cantidad de par motor y evitamos el efecto diferencial.
Ventajas:
Permite decidir cuando bloquear o desbloquear el diferencial.
Ideal para uso intensivo off-road.
Si es ARB, nos aprovechamos del compresor para otras funciones.
No interfiere en la conducción “normal” sobre asfalto, si está desconectado.
Desventajas:
Coste de adquisición alto.
Necesita mantenimiento minucioso.
Propenso a algunos problemas debido a su alta sofisticación.
10.3 Diferencial de tipo LSD (Limited Slip Differential).
Este tipo de dispositivo está compuesto por un conjunto de discos (embragues viscosos) que en combinación de un aceite especial y un aditivo a base de siliconas, realizan en conjunto un bloqueo de diferencial, pero en un porcentaje limitado, no superior al 25 %. Cuando dejamos una rueda sin tracción, se produce un giro alocado de esta (efecto diferencial), mientras la otra del mismo eje se queda parada aunque esté apoyada sobre el firme. Ese momento diferencial hace que los embragues viscosos patinen entre sí y hagan subir la temperatura del aceite, lo cual hace que este gane volumen y en cierta manera se peguen los embragues entre sí, propiciando un cierto bloqueo.La particularidad de este sistema es que la unión no es muy sólida y además es de efecto retardado, al menos hasta que se calienta el aceite (1 segundo o así). Al mismo tiempo, solo es capaz de frenar la rueda sin tracción, aproximadamente un 25%, que será “reenviado” a la rueda que sí tracciona.
Ventajas:
Especialmente apto para realizar pistas rápidas.
No interfiere en la conducción normal sobre asfalto.
Ayuda en maniobras de franqueo sencillas.
Desventajas:
No bloquea lo suficiente en maniobras extremas off-road.
Precio de adquisición, medio/alto.
Necesita mantenimiento adecuado (aceite y aditivo especial).
10.4 Diferencial autoblocante 100 % (Automático):
Este tipo de dispositivo, bastante más sencillo que un LSD y también más barato. Se caracteriza porque tiene una capacidad de bloqueo del 100%. Es decir, impide que el diferencial mande el 100% del par que recibe, a la ruda que patina, concentrando por tanto, toda la fuerza en la rueda que sí tracciona. Su efectividad es bastante alta, sobre todo en terreno duro como la roca, siendo ideal para la práctica de trial y rutas extremas.
El diferencial autoblocante 100% sí se hace sentir de alguna manera, en una conducción normal sobre asfalto, los diferenciales autoblocantes de este
tipo, no es que bloqueen cuando detectan las perdidas de tracción, sino que normalmente van siembre bloqueados en circulación, salvo en algunas situaciones.
Cuando instalamos un diferencial autoblocante, hay que retirar los satélites del diferencial original y sustituirlos por unas coronas dentadas. Estos satélites son indispensables para que se produzca el efecto diferencial, y por tanto, propician el hecho de tomar una curva suavemente. Las nuevas coronas están dentadas y casan perfectamente con los planetarios que a su vez están acoplados a los palieres.
Cuando circulamos en línea recta, los planetarios van entrelazados con las coronas del bloqueo y esto hace que exista comunicación entre ambos palieres del mismo eje, provocando que ambos neumáticos reciban a la fuerza, idéntico par motor y giren a la misma velocidad.
Al tomar una curva, si seguimos acelerando, y no soltamos el pedal de acelerador o no mantenemos la velocidad constante, se producirá cierta tensión sobretodo si la curva es muy cerrada, lo que redundará en un chirrido de los neumáticos en un intento de liberar la diferencia de giro. Para evitar esto, los diferenciales autoblocantes montan un sistema que permite que se desbloqueen ambas coronas, pero es indispensable que se cumplan los siguientes requisitos: subir bastante las presiones a los neumáticos para que exista la menor superficie de contacto con el suelo, y hacer una conducción más suave y preventiva, que consiste en no tomar las curvas acelerando al mismo tiempo, sino más bien, tomarlas con inercia y manteniendo la velocidad.
Una de las características de estos bloqueos, es su sonido característico al desbloquearse. Cuando esto ocurre (en curva) se escucha un ligero "clack" "clack" (metálico) que se debe a que las coronas dentadas resbalan sobre los planetarios, también dentados.
Ventajas:
Especialmente apto para pruebas de trial.
Precio económico. Aprox. 350 €.
Relativamente fácil de montar en el diferencial.
Bajo mantenimiento.
Desventajas:
No podemos desconectarlo a voluntad.
Interfiere un poco en conducción sobre asfalto.
Dificulta maniobras en paredes laterales deslizantes.
10.5 Diferencial Torsen:
El Torsen (sensible al par) es un tipo de diferencial cuya peculiaridad radica en que reparte la fuerza que procede del motor a las ruedas de forma
independiente a la velocidad rotatoria de cada una de ellas.
Su gran virtud es disponer siempre del máximo par en la rueda que mas agarre tiene, sin tener que llegar al deslizamiento en la rueda de menor agarre, y que este propicie el blocaje del diferencial, esto refleja en un mejor comportamiento sin pérdidas de tracción en ninguna rueda, mientras hay capacidad de transmitir, lo que favorece las aceleraciones y evita derivas que tengan que ser controladas.
Su otra ventaja es que puede repartir la fuerza del motor a cada semieje (palier) en función de la resistencia que oponga cada rueda al giro, pero al mismo tiempo permite que la rueda interior en una curva gire menos que la exterior aunque esta última reciba menos par.
　
Este diferencial basa su funcionamiento en la combinación de una serie de engranajes convencionales y helicoidales. En concreto, se utilizan tres pares de ruedas helicoidales que engranan a través de dientes rector situados en sus extremos. La retención o el aumento de la fricción se produce porque las ruedas helicoidales funcionan como un mecanismo de tornillo sinfín: el punto de contacto entre los dientes se desplaza sobre una línea recta a lo largo del propio diente, lo que supone unir al movimiento de giro de las ruedas un movimiento de deslizamiento que supone fricción.
Si lo comparamos con un diferencial convencional, en un Torsen se sustituyen los satélites convencionales por tres pares de engranajes helicoidales, engranados dos a dos por piñones de dientes rectos en sus extremos. Los planetarios en este caso son tornillos sinfín, con los cuales engrana cada uno de los engranajes helicoidales.
El diferencial Torsen se complementa perfectamente con los controles de tracción electrónicos (ABS/TCS), cosa que no ocurre con los diferenciales autoblocantes de deslizamiento limitado (LSD), que permiten un cierto deslizamiento de las ruedas antes de actuar, por lo que la tracción (aceleración) se pierde durante unos momentos, hasta que actúan los sistemas de control de tracción tanto el mecánico como el electrónico.
　
　
Ventajas:
Respuesta rápida ante pérdidas de tracción.
Desventajas:
Muy caro.
Muy rígido en su funcionamiento.
No permite controlarlo.
10.6 Otras consideraciones de los diferenciales:
La utilidad de los diferenciales no solo es el reparto de par motor a cada semieje, también tienen otros cometidos interesantes. El más importante es que cambiando el piñón y la corona del diferencial, podemos variar el desarrollo final de la transmisión.
Otro dato muy importante a tener en cuenta es que si se decide cambiar el piñón y la corona de ambos grupos, no es un tema sencillo ni barato. Estos elementos siempre se compran emparejados porque se fabrican a la vez y se deben cambiar al mismo tiempo, no pudiéndose separar para mezclar con otro juego, aunque sea de la misma relación final.
10.7 Mantenimiento:
Los diferenciales, como cualquier elemento mecánico, necesitan de un buen mantenimiento. Hay que respetar escrupulosamente los periodos de cambio del aceite, además de añadirle el que está especificado por el fabricante, muy especialmente en los diferenciales que dispongan del bloqueo LSD o ARB, o aquellas personas que circulen bajo condiciones severas.
Las carcasas de los diferenciales cuentan con unas válvulas en su parte superior, que en condiciones ideales dejan salir la presión que puede acumularse en el interior del diferencial, pero impiden la entrada de agentes extraños.