Differenziale. Che cos'è e perché si usa?

Un motore con cambio non è sufficiente per guidare un'auto. Il differenziale è necessario anche per il movimento delle ruote.

In poche parole, il differenziale serve a garantire che le ruote dell'asse motore non ruotino alla stessa velocità. In termini più scientifici, il compito del differenziale è quello di compensare la differenza nella frequenza di rotazione degli alberi cardanici delle ruote dell'asse motore quando si muovono su binari di diversa lunghezza.

Un differenziale è spesso chiamato differenziale, dalla parola differenziale. È interessante notare che questa non è un'invenzione dell'inizio dell'era automobilistica. Il differenziale è stato inventato dai cinesi secoli fa.

Per le curve

L'idea di un differenziale è quella di consentire all'auto di girare. Ebbene, sull'asse motore, quando l'auto è in curva, la ruota esterna deve percorrere una distanza maggiore rispetto alla ruota interna. Ciò fa sì che la ruota esterna giri più velocemente della ruota interna. Il differenziale è necessario per evitare che entrambe le ruote girino alla stessa velocità. Se non ci fosse, una delle ruote dell'asse motore scivolerebbe sul fondo stradale.

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Il differenziale non solo previene ciò, ma previene anche sollecitazioni indesiderate nella trasmissione, che a loro volta possono portare a guasti, aumento del consumo di carburante e maggiore usura degli pneumatici.

Design del meccanismo

Il differenziale è costituito da più ingranaggi conici racchiusi in un alloggiamento rotante. È collegato alla corona dentata. Il trasferimento della coppia dal cambio (e dal motore) alle ruote motrici avviene quando il cosiddetto albero d'attacco aziona la suddetta corona dentata attraverso un apposito ingranaggio ipoide (ha assi tortuosi e denti arcuati, che permette di trasferire grandi carichi).

Nei veicoli a trazione anteriore, la corona dentata ha denti diritti o elicoidali situati lungo la circonferenza esterna dell'albero. Questo tipo di soluzione è più semplice ed economica da produrre e utilizzare (il differenziale è abbinato al cambio), il che spiega perché il mercato è dominato dai veicoli a trazione anteriore.

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Nei veicoli a trazione posteriore, il differenziale è nascosto in una speciale custodia metallica. È ben visibile sotto il telaio: tra le ruote motrici c'è un elemento caratteristico chiamato asse posteriore.

Al centro c'è una croce, su cui sono montati degli ingranaggi, detti satelliti, poiché ruotano attorno a questo elemento nella direzione di marcia, facendo ruotare gli ingranaggi, che a loro volta trasmettono la spinta alle ruote dell'auto. Se le ruote del veicolo ruotano a velocità diverse (ad esempio, il veicolo sta effettuando una svolta), i satelliti continuano a ruotare sui bracci dello spider.

Nessuno slittamento

Tuttavia, a volte il differenziale è difficile da implementare. Ciò si verifica quando una delle ruote del veicolo si trova su una superficie scivolosa come il ghiaccio. Il differenziale trasferisce quindi quasi tutta la coppia a quella ruota. Questo perché la ruota con la migliore aderenza deve utilizzare più coppia per vincere l'attrito interno nel differenziale.

Questo problema è stato risolto nelle auto sportive, in particolare nei veicoli a trazione integrale. Questi veicoli utilizzano tipicamente differenziali ad alta resistenza in grado di trasferire la maggior parte della coppia alla ruota con la migliore aderenza.

Il design del differenziale utilizza frizioni tra gli ingranaggi laterali e l'alloggiamento. Quando una delle ruote perde trazione, una delle frizioni inizia a contrastare questo fenomeno con la sua forza di attrito.

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Tuttavia, questa non è l'unica soluzione di trasmissione utilizzata nei veicoli 4×4. La maggior parte di questi veicoli ha ancora un differenziale centrale (spesso indicato come differenziale centrale) che compensa la differenza di velocità di rotazione tra gli assi motori. Questa soluzione elimina la formazione di inutili sollecitazioni nella trasmissione, che influiscono negativamente sulla durata del sistema di trasmissione.

Inoltre, il differenziale centrale distribuisce anche la coppia tra l'asse anteriore e quello posteriore. Per migliorare la trazione, ogni SUV che si rispetti ha anche il cambio, ovvero un meccanismo che aumenta la coppia trasmessa alle ruote a scapito della velocità.

Infine, per i SUV più accaniti, vengono progettate vetture dotate di differenziali centrali e bloccaggi differenziali.

Secondo l'esperto

Jerzy Staszczyk, un meccanico di Slupsk

Il differenziale è un elemento permanente della vettura, ma solo se utilizzato correttamente. Ad esempio, non gli vengono date partenze improvvise con pneumatici che stridono. Naturalmente, più vecchia è l'auto, più usurato è il suo sistema di guida, compreso il differenziale. Questo può essere testato anche a casa. Devi solo sollevare la parte dell'auto dove si trovano le ruote motrici. Dopo aver cambiato marcia, girare il volante in entrambe le direzioni finché non si avverte resistenza. Più tardi sentiamo la resistenza, maggiore è il grado di usura differenziale. Nel caso di veicoli a trazione anteriore, tale gioco può anche indicare l'usura del cambio.

Wojciech Frölichowski