CONJUNTO DE DIFERENCIA FUNCIÓN Dos, son las principales funciones que cumple el diferencial. La primera de ellas es trasmitir el movimiento de giro del eje de trasmisión a los ejes de las ruedas y generalmente logrando una reducción. Para ello el engranaje que recibe el movimiento del eje de la trasmisión tiene un número de dientes y un diámetro menor que el engranaje que trasmite el movimiento al eje de las ruedas. La segunda es, compensar las diferentes velocidades que se producen en dichas ruedas al recorrer una curva. La rueda que recorre la parte exterior a la curva debe recorrer un camino más largo que la que sigue la curva por la parte interior. Para evitar el deslizamiento de las ruedas, la velocidad de giro de la rueda exterior debe ser superior a la normal y la de la rueda interior debe ser inferior a la normal, efecto que ha de lograrlo el diferencial.
ELEMENTOS CONSTITUTIVOS C A R C A S A O C A R TE TE R Contiene alineado alineado a todo el mecanismo y está compuesta por una parte central donde se ubican ubican el piñón, la corona y un conjunto de engranajes denominados “satélites y planetarios”. En la carcasa se fijan dos cañoneras o manguetas que alojan a cada uno de los palieres y que componen el eje trasero del vehículo. Para lograr la lubricación de los elementos tiene capacidad para alojar y retener el aceite necesario.
En vehículos con tracción delantera, el conjunto diferencial diferencial guarda similitud con el descripto anteriormente, anteriormente, pero para estos casos se aloja adentro de la caja y no tiene cañoneras. Para poder direccionar las ruedas en una curva, la transmisión desde el diferencial se realiza por “semiejes” que cuentan en sus extremos con “juntas giratorias”, del tipo “cruceta u homocinética” homocinética”
Mientras que para la tracción trasera con suspensión independiente, el diferencial se fija en la parte trasera del bastidor y los semiejes además de mover las ruedas, cumplen la función de acompañar el movimiento de la suspensión independiente.
PIÑÓN DE A TAQUE Recibe el giro del eje de salida de la caja y lo transmite a la corona, con la que se encuentra conectada de manera permanente.
CORONA Recibe el giro del piñón de ataque y lo transforma en dirección útil para la rotación de las ruedas motrices. Por su mayor tamaño con relación al piñón, aumenta considerablemente el torque y lo transmite a las ruedas a través de los palieres o semiejes.
CAJ A DE SA TÉLITES Esta fijada a la corona y en ella se encuentran alojados un conjunto de engranajes llamados “satélites y planetarios”.
DIFERE NCIAL Ó NÚCLEO Conjunto de piñones denominados “satélites”, que por lo general son cuatro, que engranan con dos ruedas cónicas llamadas “planetarios”, para cumplir la función de absorber las diferentes velocidades de cada rueda motriz que se produce al doblar. En el interior de cada planetario encontramos estrías que le permiten conectar los palieres o semiejes.
PALIERES Conectan el giro del diferencial, por medio de los planetarios con las ruedas.
BLOQUEO DEL DIFER ENCIAL Este sistema fue creado para resolver los inconvenientes que se ocurren a partir de la “pérdida de tracción” en condiciones adversas del camino, cuando la adherencia entre las ruedas matrices y el piso adquiere valores críticos (barro, nieve, ripio, arena, etc.) En estos casos, inevitablemente se produce el bloqueo del diferencial, por medio de sistemas mecánicos que en forma manual o automática tienen la capacidad de desactivar la función del sistema diferencial y convertirlo en un eje único que transmite equitativamente en la fuerza motriz o torque hacia ambas ruedas. El sistema “autoblocante” es el utilizado en vehículos livianos mientras que el “bloqueo manual del diferencial” se usa en vehículos pesados, con combinaciones para tracciones múltiples del tipo 4x4; 6x4; 6x6; etc.
A UTOB LOC A NTE Es un mecanismo autónomo que ante el deslizamiento exagerado de una rueda con respecto de la otra frena el sistema planetario logrando un literal bloqueo entre ambos palieres para repartir igualitariamente la fuerza motriz a las ruedas.
COMPONENTES Se trata de un freno multidisco que presionado por varios resortes ofrece una resistencia constante al sistema planetario generando una acción llamada “deslizamiento controlado”, que desactiva la función diferencial y convirtiéndolo en un eje rígido, permite traccionar ambas ruedas al mismo tiempo y velocidad.
S IS TE MA C OMB INA DO Brinda la posibilidad de ser autónomo, autoblocante durante su funcionamiento normal o de bloqueo permanente cuando se acciona manualmente
CUBO Muy utilizados en vehículos livianos, son necesarios para acoplar o desacoplar los palieres del diferencial delantero, de acuerdo a la configuración de tracción 4x4 ó 4x2 elegida por el conductor. La función de estos cubos es muy importante, ya que la acción de conectar o desconectar la doble tracción desde el comando interior del vehículo sólo logra liberar el cardan delantero de la toma de fuerza de la caja. Sin embargo veamos que en este caso no desconecta el diferencial delantero, el que seguirá girando, ocasionando mayor consumo de combustible y una reducción de la maniobrabilidad, complicando el manejo sobre todo en alta velocidades. De esto se desprende la conveniencia de desconectar los palieres con los cubos, dejando de este modo que las ruedas delanteras giren libremente.
SISTEMAS MÁS DIFUNDIDOS: El de accionamiento manual desde el exterior del vehículo, que actúa sobre cada mecanismo de ambas puntas de los ejes delanteros. Se trata de una doble acción “si/no” que al girarse a través de una leva de empuje axial, impulsa un buje de conexión con estrías, exteriores para la masa de la rueda e interiores para el palier, formando al conectarse un solo eje con la rueda. Es importante señalar, que cuando procedemos a desconectar uno de los cubos, retiramos este buje y queda liberado el palier de la rueda correspondiente, por lo tanto esta acción debe realizarse en ambos cubos simultáneamente o contrariamente perderíamos tracción en el eje delantero. El segundo dispositivo, tiene la ventaja que se acciona desde el interior con el mismo comando de la doble tracción. En este caso, el comando de la caja de transferencia para conectar la tracción 4x4 actúa también sobre un “manguito desplazable” que conecta y desconecta un palier seccionado, dentro del diferencial. Este sistema fue difundido y es patente de la firma Jeep, pero una versión similar es utilizada por los Mercedes Benz 4x4 utilitarios y, si bien su ventaja principal es la comodidad para el conductor, también se ha mostrado más seguro ya que resulta frecuente que se desatienda la desconexión de los cubos manuales pudiendo llegar a provocar el descontrol del vehículo sobre todo en curvas. Es conveniente conectar anticipadamente los cubos cuando suponemos la necesidad de usar tracción integral (zonas anegadas, lodazales, etc.) y desconectarlos cuando ya no vamos a utilizarla por ejemplo, al retornar a una ruta normal. Esto evidencia la necesidad y conveniencia de un entrenamiento para aquellas personas que no cuentan con experiencia en el manejo de vehículos con doble tracción. Para terminar con este capitulo, conectaremos el caso de la multitracción de los camiones o vehículos pesados, que no cuentan con sistemas exterior o interior que desconecte a los palieres, quedando permanentemente conectados, ya que para estos vehículos resulta innecesario debido a la baja velocidad que desarrollan, particularmente en curvas.
A continuación veremos las clases de diferenciales, junto con su funcionamiento:
– DIFERENCIAL ABIERTO La gran mayoría de los coches de calle, sin llegar a ser deportivos, cuentan con los conocidos diferenciales abiertos. Estos, al llegar una curva, la rueda exterior (se encuentra apoyada recibiendo gran parte del peso del vehículo) apenas reciba fuerza del motor, ya que el diferencial envía la mayor parte de ella a la rueda interior, con menos apoyo, debido a la facilidad que tiene de llegar hasta allí. En condiciones normales esto no supone un problema, pero al conducir rápido, ya sea por circuito o en una carretera con curvas, la rueda interior, si no contamos con control de tracción y estabilidad, puede acabar girando de manera descontrolada provocando un deslizamiento o pérdida de agarre, con las consecuencias que ello conlleva.
– DIFERENCIAL AUTOBLOCANTE O LSD Para solventar los problemas ocasionados por un diferencial abierto se inventaron los denominados Autoblocante o LSD (Limited Slip Differential). Su funcionamiento, al igual que el resto, se centran en las curvas. Al llegar a una de ellas, cuando la rueda exterior apoya y la rueda interior empieza a recibir demasiada cantidad de par motor, el diferencial Autoblocante, como su propio nombre indica, se bloquea, mandando fuerza a la rueda con mayor peso sobre ella, mejorando la tracción e impidiendo que la interior gire sin control.
De esta manera, el paso por curva incrementa notablemente. Los verdaderos deportivos llevan esta clase de diferenciales, aunque en los últimos años se han puesto de moda, debido principalmente por la facilidad de controlarlos mediante un ordenador, los diferenciales electrónicos.
– DIFERENCIAL TORSEN Entre medias de los dos tipos explicados anteriormente se encuentran los conocidos diferenciales de tipo Torsen. Estos reciben el nombre de un acrónimo de Torque Sensitive. Aportan una importante ventaja frente al resto de sistemas. No es un diferencial exactamente autoblocante, ya que no puede ser bloqueado al completo, si no que envía el par a la rueda que mejor puede traspasarla al suelo. Frente a un diferencial autoblocante, el Torsen evita el deslizamiento de una de las ruedas, aportando solo lo que esta puede mandar al suelo, desviando el excedente a la otra. Este tipo, además de ser usado en un solo eje también permite utilizarlo en vehículos de tracción total en posición central, transmitiendo de un eje a otro diferentes cantidades de par, dependiendo de la oposición recibida de uno u otro.
Tipos de diferenciales de vehículos
1. Diferenciales con bloqueo manual En condiciones difíciles, en las cuales la superficie por donde se debe desplazar el vehículo no es estable, se nos puede quedar el vehículo atascado debido a que por una de las ruedas se pierde todo el par y no tiene adherencia, si tenemos un diferencial con bloqueo manual podemos bloquearlo de manera que la transmisión del par procedente del motor se va a repartir por igual entre las ruedas motrices. Esto es gracias a que
conseguimos bloquear una de las transmisiones respecto a la caja de diferencial y por ello al girar piñón corona giran ambas ruedas 2. Diferencial ARB Diferencial controlado electro neumáticamente. Está compuesto por un núcleo de diferencial que reemplaza al original y un compresor de aire. Al oprimir la tecla de accionamiento instalada en el tablero, se emite un estímulo eléctrico al solenoide para dejar pasar el aire comprimido hasta el núcleo de diferencial. Este aire acciona un pistón anular que anula el movimiento de los satélites accionando ambos palieres al movimiento de la corona. De esta forma obtenemos la potencia total aplicada al suelo. Cuando desactivamos el bloqueador el aire escapa por la válvula del solenoide y un resorte vuelve el pistón anular a su posición dejando un diferencial abierto. 3. Diferenciales autoblocantes También llamados diferenciales de deslizamiento limitado (LSD – Limited Slip Diferential). El sistema de funcionamiento de este tipo de diferencial es igual que el anterior pero la diferencia está en que estos se bloquean pos si mismos sin necesidad que tenga que tenga que intervenir el conductor. 4. Diferencial autoblocante de conos de fricción Este diferencial funciona igual que uno convencional en curva, pero cuando hay un giro brusco en una de las ruedas por falta de adherencia se unen el esfuerzo transmitido de los piñones al esfuerzo centrifugo provocado por dicho giro y los muelles o elementos elásticos que hay entre planetarios; lo que genera que el cono de fricción correspondiente tenga un pequeño impulso axial. Esto hace que dicho cono consiga un bloqueo de palier junto con la caja del diferencial y ambas ruedas giren transmitiendo también par a la que al principio permaneciera inmóvil en un diferencial normal 5. Diferencial autoblocante de discos de fricción En el caso de este diferencial, funciona de manera muy parecida al de conos de fricción con la peculiaridad de que en vez de conos usa discos de fricción, unos enclavados en la carcasa del diferencial y otros en un estriado mecanizado en el palier o transmisión que llega hasta la rueda.
6. Ferguson o diferencial viscoso por discos Este diferencial basa su funcionamiento en el giro desigual de su eje de entrada y su eje de salida. Consta de una carcasa que interiormente alterna unos discos, parte de ellos van unidos al eje de entrada o el eje que la atraviesa y el resto van unidos a la propia carcasa. En el interior de este hay un fluido o aceite compuesto de siliconas o con aditivos de silicona y sobre un 20% de aire del volumen total. En el caso de su acoplamiento a un diferencial trasero (eje trasero) por ejemplo, la carcasa iría unida a la carcasa del diferencial junto con los discos alternos correspondientes, y los otros discos irían unidos al eje que va desde el planetario del diferencial a la misma rueda. Los discos son perforados y estriados para que se produzca un reflujo y el fluido pueda atravesar los discos. Cuando en este sistema existe una diferencia de giro entre su carcasa y el eje que la atraviesa, la presión sube sobre los 90 bar y la temperatura aumenta bastante por encima de los 150º, de manera que los discos se aproximan y acoplan provocando el auto bloqueo del diferencial. Este sistema es un poco lento en activarse y en desactivarse. El diferencial Torsen no es igual a un diferencial convencional, su finalidad es la misma, pero evita la fuga de par por una rueda. Está compuesto de dos planetarios o tornillos sin fin y tres juegos de piñones alargados con dentados helicoidales en sus centros y dientes rectos en sus extremos. El dentado recto de los piñones hace que las parejas de estos estén unidos entres sí, y el dentado helicoidal de los piñones están unidos con el planetario de su respectivo lado. El funcionamiento de este diferencial, cuando hay una pérdida de adherencia en una de las ruedas, siempre consigue que la mayoría del par vaya hacia la rueda que está en contacto con el asfalto. Esto se logra gracias al dentado helicoidal que tienen los piñones respecto a los tornillos sin fin y el propio tornillo sin fin, que permiten el giro en un sentido pero en otro no, impidiendo que la rueda que pierda adherencia se "embale" aunque sigue girando (sobre un 15%) transmitiéndole giro pero dándole mayor par a la otra rueda (85%). Tampoco permiten que una rueda permanezca inmóvil transmitiéndole par de giro debido al sistema que combinan los engranajes de dientes rectos y helicoidales.
En línea recta la carcasa del diferencial empuja a los satélites que bloqueados por sus dientes rectos empujan a los planetarios a través del dentado helicoidal. Recordemos que al ser autoblocante, cuando una rueda no tiene adherencia los planetarios se bloquean en los tornillos sin fin y ambas ruedas giran por igual. Hay otro tipo de Torsen en los que los satélites tienen una disposición distinta y en vez de tener dos dentados distintos tienen dos dentados helicoidales, sin embargo el funcionamiento está basado en lo mismo.
