MECANISMO DIFERENCIAL
Nombre:
Carlos Ascencio Hernández.
Sección: 840 Profesor: Cristian Fecha: 02/9/2014
Rivera.
Índice Introducción…………………………………………………………………… ..3. Historia del diferencial……………………………………………………. .. ..4 Función……………………………………………………………………… .. .9 Funcionamiento……………………………………………………………….12
Constitución física…………………………………………………………….18 Tratamientos térmicos ………………………………………………………..20 Aplicaciones………………………………………………………………… Aplicaciones………………………………… ………………………………...24 ...24
Tipos y variantes de diferenciales …………………………………………..30 Mantenciones.………………………………………………….……………..33 Reparaciones………………………………………………………………….42 Conclusión…………………………………………………………………… ..43 Bibliografía………………………………………………………………….....44
Introducción. El trabajo que a continuación se presenta, realizado para la asignatura de chasis y mandos finales, es una investigación acerca del diferencial automotriz. En la primera unidad se da una mirada a la historia del diferencial, revelando la impresionante creatividad de los ingenieros mecánicos que existieron existieron en épocas muy antiguas en donde comenzaron a inventar inventar este tipo de engranajes. Se habla sobre la función y funcionamientos de este dispositivo tan vital en un automóvil. Se da a conocer los tipos de metales que se utilizan para la fabricación de engranajes y palieres. Como también el tratamiento térmico que se aplica en los componentes del diferencial. En la parte final de la investigación se encuentran las aplicaciones, tipos de diferenciales, mantención y reparaciones. En este trabajo encontras encontras información con imágenes imágenes que sirven como ejemplo para que la lectura tenga una mejor recepción del lector. Te invito a leer este informe.
Historia del diferencial.
Mecanismos diferenciales diferenciales tienen registro que han sido aplicados aplicados en épocas antiguas un poco antes de Cristo. Y en varios acontecimientos de la historia como por ejemplo. En china 2500AC cuanta la leyenda de un carro que con un sistema de engranajes proporcionaba que el brazo de una figura montada en el, siempre apuntara en una sola dirección independientemente de la dirección que tomara el carro. Esto cumplía la función de brújula brú jula mecánica. Varios siglos después aproximadamente aproximadamente 500 DC este carro se patento con el nombre de carro que mira al sur , y en base al mecanismo y la forma del carro se realizo realizo una réplica la cual funciono perfectamente .
Imágenes que muestran este mecanismo diferencial que es uno de los primeros (conocido) (conocido) que se implemento implemento en un tipo de vehículo vehículo.
Otras fechas históricas en donde se uso el mecanismo diferencial
658, 666 AD: dos monjes budistas chinos y los ingenieros crean Apuntando Hacia el Sur carros para Emperador Tenji de Japón. 1027, 1107 AD: Documentado reproducciones chinas del Sur señaladores carro por Yan y Wu Deren, que describe en detalle las funciones mecánicas y relaciones de transmisión del dispositivo, mucho más que los registros chinos antes. 1720: Joseph Williamson utiliza un diferencial de un reloj. 1810: Rudolph Ackermann de Alemania inventa un sistema de dirección a las cuatro ruedas de carruajes, que algunos escritores posteriores informan erróneamente como un diferencial. 1827: modern diferencial automóvil patentado por relojero Onsiphore Pecqueur del Conservatoire de Arts et mtiers en Francia para su uso en una cesta de vapor. 1832: Richard Roberts de "artes de la indemnización" Inglaterra patentes, un diferencial para las locomotoras de carretera. 1874: Aveling y Porter, de Rochester, Kent lista de una locomotora de la grúa en su catálogo equipado con su engranaje diferencial patente sobre el eje trasero. 1876: James Starley de Coventry inventa diferencial de la cadena de tracción para uso en bicicletas; invención utiliza posteriormente en los automóviles por Karl Benz. 1897: primer uso del diferencial en un automóvil de vapor australiano David Shearer. 1958: Vernon Gleasman patenta el diferencial Torsen de doble disco, un tipo de diferencial de deslizamiento limitado que se basa exclusivamente en la acción de engranajes en lugar de una combinación de los embragues y engranajes.
El ingeniero mecánico francés Onésiphore Pecqueur jefe de talleres del conservatorio de Artes y oficios invento el diferencial mecánico en 1827. En 1829 Pecqueur patento un vagón a vapor para uso en carretera que contiene la mayoría de los dispositivos esenciales para hacer un buen vehículo de motor, incluyendo diferencial.
En el año 1886 el ingeniero alemán Karl-benz. Creo el primer automóvil con motor de combustión interna el cual tuvo que alcanzar una serie de condiciones técnicas para poder llevar a cabo este proyecto
Si bien muchas veces recurrió a la industria de la bicicleta, también tuvo que diseñar y fabricar muchos accesorios accesorios como por ejemplo ejemplo el mecanismo de transmisión y el engranaje diferencial
Conclusión personal Como se puede apreciar el diferencial ha estado presente desde hace mucho tiempo incluso más allá de lo que podamos p odamos imaginar, no se sabe con exactitud su origen ni quien fue el primero en crear la idea de un sistema de engranajes que logra diferenciar las velocidades en un mismo eje. En la historia tenemos grandes ingenieros mecánicos que han estudiado los sistemas diferenciales diferenciales de la antigüedad y han tomado esta idea para fabricar el diferencial automotriz que se ha implementado en los automóviles hasta la actualidad.
Función del diferencial.
El diferencial es el componente encargado de trasladar la rotación producida por por el motor hacia las ruedas ruedas encargadas de la tracción. tracción.
Todos los vehículos disponen de un diferencial, independientemente si tiene tracción delantera delantera o trasera. El diferencial diferencial pude variar en tamaño o forma como también su ubicación en el vehículo pero su principio de funcionamiento y su propósito siempre va a ser el mismo.
El propósito; El diferencial es administrar la fuerza motriz en las ruedas de
tracción. Es decir que haga una diferencia de rotación rotación entre una rueda y la otra del mismo eje. Es necesario hacer una diferencia de rotación entre las ruedas de tracción tracción cuando el vehículo vehículo toma una curva o dobla en una esquina, porque para poder girar correctamente una de las ruedas debe rodar más rápido que la otra. Ejemplo .
Como se ve en el dibujo la circunferencia roja recorre menos distancia que la circunferencia azul. Ahora esa misma distancia la recorrerán las ruedas del automóvil, por ende las ruedas de la circunferencia circun ferencia roja irán recorriendo el circuito más lento que las ruedas de la circunferencia azul. Esto se logra gracias a la diferencia diferencia de velocidades que ofrece un diferencial. Es importante resaltar la importancia que posee el diferencial en los
Automóviles. Si no dispusieran de este elemento, las ruedas del eje tractor tendrían que girar las 2 a una misma velocidad, velocidad que vendría impuesta por el eje de transmisión. Esto que inicialmente no parece ningún problema si que lo es, ya que a la hora de circular en curva la rueda que va por el exterior tendría que recorrer una distancia mayor que la que va por dentro de la curva, este efecto haría que la rueda que circula por el exterior de la curva se deslizara, con los consecuentes efectos efectos negativos que causa la de falta de control sobre el automóvil.
Funcionamiento.
Para comenzar partiremos conociendo los componentes y como está formado un diferencial.
En la parte inferior de la imagen imagen vemos el árbol de transmisión que se conecta con la corona mediante un piñón (llamado piñón de ataque), en el centro muestra la caja de satélites y en rojo los engranajes planetarios, que por medio de un estriado interior se conectan con los ejes palier que finalmente llevan la fuerza a las masas
Diferencia l sencillo del tipo usado en los autos de tracción trasera. Las dos
ruedas posteriores están montadas sobre semiejes (palieres) en los extremos interiores de los mismos están los engranajes planetarios, todos los dientes están tallados angularmente. Cuando los dos engranajes están situados el uno junto al otro de manera que sus dientes engranan, los ejes conductor y conducido pueden formar entre si un ángulo de 90°.como 90°. como se muestra en la siguiente imagen.
Ahora volvamos al diferencial. En la siguiente imagen se muestran las partes esenciales del mismo.
Primero se muestra la adición de la caja del diferencial a los dos semiejes de las ruedas, y de los piñones cónicos (planetarios). La caja del diferencial lleva cojinetes que le permiten girar sobre los dos semiejes
A continuación adicionaremos los piñones satélites y el eje soporte.
El eje soporte forma parte de la caja del diferencial. Los dos piñones satélites están engranados con los piñones planetarios y estos están montados en los extremos de los semiejes.
.
Ahora engranaremos la corona dentada.
Esta corona está fijada con pernos al resalte de la caja del diferencial.
Por último adicionaremos el piñón de ataque .
El piñón de ataque está dispuesto en el árbol de transmisión, cuando
el árbol gira, también lo hace el piñón de ataque el cual a su vez hace girar a la corona.
Funcionamiento del diferencial.
El piñón de ataque dispuesto en el extremos del árbol de transmisión hace girar la corona con la cual esta engranado. La rotación de la corona causa el giro de la caja del diferencial, y cuando ésta gira, los dos piñones satélites y su eje se mueven circularmente con la misma. Como los dos piñones planetarios están engranados con los piñones satélites, tienen que girar, siendo ello causa de lo que hagan los semiejes traseros. En consecuencia, las ruedas giran produciendo el desplazamiento del auto. Supongamos que una rueda trasera gira más despacio que la otra mientras el auto toma una curva. Al girar la caja del diferencial, los piñones satélites tienen que hacerlo sobre sus ejes. La razón para que ello ocurra es que los piñones satélites deben moverse alrededor del piñón planetario que gira a menor velocidad. Esto ocasionara un movimiento de rotación adicional de la rueda exterior que debe girar más rápido en la cuerva. Esta acción se ve representa representada da en la siguiente imagen. imagen.
A la velocidad de la caja del diferencial se le asigna el 100%. La acción de rotación de los piñones satélites transfiere el 90% de esta velocidad a la rueda interior cuyo movimiento de rotación debe ser más lento, haciendo, al mismo tiempo, que le llegue el 110% de la velocidad de la rueda exterior, cuyo movimiento de rotación debe ser más rápido. Ahora puede verse como el diferencial puede permitir que una de las ruedas traseras gire más rápido que la otra. Cuando el auto toma una curva, la rueda trasera exterior recorre una distancia mayor que la recorrida por la rueda trasera interior. Los dos piñones satélites giran sobre su eje, transfiriendo con mayor cuantía el movimiento de rotación de la rueda exterior.
Cuando un auto circula por una recta, los piñones satélites no giran alrededor de su eje, pero aplican un par igual a ambos piñones planetarios y, por lo tanto, ambas ruedas traseras giraran a la misma velocidad. Cuando una rueda tiene me nos fricción que la otra (por ejemplo, cuando una rueda se desliza sobre hielo) la otra no puede suministrar par. Es decir, todo el esfuerzo de rotación es dirigido a la rueda que los desliza. Para conseguir una buena tracción aun cuando una u na rueda patine, se utiliza en muchos autos un diferencial no deslizante o con auto bloqueante. blo queante. Este sistema es muy similar al los de tipo normal pero posee algunos medios para evitar el patinado de la rueda y la pérdida de tracción. Cojinete: es un elemento mecánico que mecánico que reduce la fricción entre fricción entre un eje
y las piezas conectadas a éste por medio de rodadura, que le sirve de apoyo y facilita su desplazamiento
Constitución físico química
Para la fabricación de los piñones y corona del diferencial se utiliza el siguiente tipo de acero:
ACERO IRAM 8620 Clasificación: Acero aleado al cromo-níquel-molibdeno para cementación, de Clasificación: mediana templabilidad. Color de identificación: identificación : gris claro – azul – rojo oscuro. Aplicaciones: Piezas cementadas de mediano tamaño solicitadas a la fatiga Aplicaciones: como por ejemplo, piñones y coronas de diferencial, engranajes de altas revoluciones, pernos de seguridad, etc. Dureza: Laminado en caliente: 192 Brinell
(PRUEBA DE DURESA)
Normalizado: 183 Brinell Recocido de globulización: 149 Brinell Composición química: Carbono
Manganeso Silicio
Azufre
Fósforo
Cromo
Níquel
Molibdeno
0.18 0.23
0.70 – 0.90
0.20 – 0.35
0.040 máx.
0.035 máx.
0.40 – 0.60
0.40 – 0.70
0.15 – 0.25
UNI
AFNOR
Equivalencias: SAE
DIN
8620
21 20 20 NCD 2 NiCrMo 2 NiCrMo 2
BS
AISI
ASTM
805 H 20
8620
8620
Para la fabricación de los ejes palieres normalmente se utiliza el siguiente tipo de acero :
Acero IRAM1045: Clasificación:: Acero al carbono de media resistencia. Clasificación Color de identificación identificación:: amarillo – verde. Aplicaciones: Piezas confeccionadas por forjado, como por ejemplo, bielas, Aplicaciones: cigüeñales, árboles, palieres, etc. Estas piezas se usan en estado templado y revenido o, eventualmente, con temple superficial. Este acero también se aplica para confeccionar rieles de ferrocarriles. Dureza: Laminado en caliente: 197 - 229 Brinell Normalizado (870 ºC): 197 – 229 Brinell Recocido (790 ºC): 180 – 212 Brinell Estirado en frío (reducción 15%): 212 - 248 Brinell Composición química: Carbono
Manganeso Silicio
0.43-0.50 0.6-0.9
Azufre
Fósforo
0.10 – 0.30
0.060 máx.
0.040 máx.
Cromo
Níquel
Equivalencias: SAE
DIN
UNI
AFNOR
1045
Ck 45
C 45
XC 42
BS
AISI
ASTM
1045
1045
Molibdeno
Tratamientos térmicos. Los tratamientos térmicos tienen por objeto mejorar las propiedades y características de los aceros, y consisten en calentar y mantener las piezas o herramientas de acero a temperaturas adecuadas, durante un cierto tiempo y enfriarlas luego en condiciones convenientes. De esta forma, se modifica la estructura microscópica de los aceros, se verifican transformaciones físicas y a veces hay también cambios en la composición del metal. El tiempo y la temperatura son los factores principales y hay que fijarlos
siempre de antemano, de acuerdo con la composición del acero, la forma y el tamaño de las piezas y las características que se desean obtener. A continuación se detallan los tratamientos térmicos comúnmente utilizados en la fabricación de engranajes. Temple: El temple tiene por objeto endurecer y aumentar la resistencia de los aceros. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior (aproximadamente 900 a 950ºC) y se enfría luego más o menos rápidamente (según la composición y el tamaño de la pieza) en un medio conveniente, agua, aceite, etc. Revenido: Es un tratamiento que se da a las piezas que han sido previamente templadas. Lo que se consigue es disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, quedando además el acero con la dureza o resistencia deseada. Temple superficial: Es un procedimiento mediante el cual se endurece solamente la capa superficial de las piezas. El calentamiento puede realizarse por corrientes inducidas, pudiéndose regular perfectamente la profundidad del calentamiento y con ello la penetración de la dureza. Una vez conseguida la temperatura de temple, se enfría generalmente en agua preparada para tal fin.
Cementación: Mediante este tratamiento se producen cambios en la Cementación: composición química del acero. Además de considerar el tiempo y temperatura como factores fundamentales, hay que tener también en cuenta el medio o atmósfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. Lo que se busca es aumentar el contenido de carbono de la zona periférica, obteniéndose después, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena tenacidad en el núcleo. El espesor de la capa endurecida se logra variando la profundidad de la capa cementad. La nitruración es nitruración es un proceso para endurecimiento superficial que consiste en penetrar el nitrógeno en la capa superficial. La dureza y la gran resistencia al desgaste proceden de la formación de los nitruros que forman el nitrógeno y los elementos presentes en los aceros sometidos a tratamiento. Los tratamientos de cementación y nitruración son los más aplicados a los componentes del diferencial.
Tratamiento químico químico a engranajes y corona
Tratamiento Fosfatado es el tratamiento tratamiento químico que se usa para engranajes engranajes y corona del diferencial. diferencial. Es un procedimiento químico químico para el tratamiento de la superficie de acero en el que se forman capas de fosfato metálico difícilmente solubles sobre el material base. Las capas producidas son porosas, absorbentes y se adecuan sin un tratamiento subsiguiente como capa de conversión para un recubrimiento de polvo posterior. También se adecuan temporalmente como protección anticorrosiva si se tratan posteriormente con aceite, cera o pasivaciones. pasivación es es la formación de una película relativamente inerte sobre la La pasivación superficie de una materia
ÁMBITOS DE APLICACIÓN PRINCIPALES/VENTAJAS
Protección anticorrosiva temporal del acero para su almacenamiento temporal antes de un tratamiento posterior Buena transmisión de la adherencia para un recubrimiento con pinturas subsiguiente Mejora las propiedades de deslizamiento durante la transformación en frío del acero Aislamiento eléctrico Acabado de los engranajes de diferencial.
Finalmente se procede al acabado isotrópico de isotrópico de los engranajes El acabado isotrópico elimina isotrópico elimina capa de asperezas mientras mantiene completamentee la capa de tensiones residuales de compresión. El proceso completament está diseñado para dejar algunos valles de la superficie shot peenizada o mecanizada ya que esto resulta importante para la retención del lubricante. La mejora del acabado superficial permite a la capa de lubricante permanecer coherente, además de reducir la fricción, la temperatura del lubricante y dando como resultado una menor pérdida de potencia, un aumento del rendimiento y la vida útil de la transmisión
El acabado isotrópico es una técnica de acabado que utiliza u tiliza ácidos oxálicos y pulidos por vibración con el fin de reducir la rugosidad del material. Los ácidos oxálicos oxidan la superficie lo que la hace a las asperezas más susceptibles para el posterior pulido, esto da como resultado que los picos de la superficie se eliminan casi completamente.Des completamente.Después pués de determinado tiempo termina la fase química y es entonces cuando la fase final de lavado y bruñido detiene la formación de oxido y produce el acabado final tipo espejo. La solución química especialmente formulada no erosiona o ataca la estructura de granos del el material, lo que hace es reducir el tiempo de proceso haciéndolo posible para grandes volúmenes de producción. Durante el pulido por vibración se eliminan únicamente los picos, manteniendo los valles para la retención del lubricante Gran cantidad de engranajes cuentan como factor crítico la aparición de pitting ya que trabajan con grandes cargas. C.A.S.E. ™ se ha demostrado como la forma más efectiva de mejorar la resistencia a macro o micro pitting porque el acabado superficial conseguido permite distribuir las cargas de contacto de una forma homogénea sobre mas superficie, reduciendo así las tensiones de contacto y alargando la vida frente a la aparición de pitting. pitt ing.
Aplicaciones
El diferencial es un dispositivo que se usa en todo vehículo ya sea automóviles convencionales, convencionales, vehículos todo terreno 4x4, autos de formula 1, también son aplicados en equipos de maquinaria pesada. En la Formula 1
Se utiliza un diferencial electrónico , pero es mucho más avanzado que el de cualquier otra especialidad . Se puede variar el tarado según el tipo de curva y según el momento de la curva que se encuentra. El volante de un piloto tiene tres mandos con los que puede configurar este mecanismo: Diferencial en curva : Se efectúa según se quiera que se comporte dentro de
una curva, en el momento de giro, donde más actúa el diferencial Diferencial de entrada : Se regula el diferencial para que actúe cuando el
coche está en deceleración en el momento de la frenada antes de entrar en curva. Muy importante encontrar el equilibrio de retención freno motor/retención del bloqueo del diferencial /estabilidad del eje trasero. Hay que saber combinarlo con el repartidor de frenada, ya que éste hace que en la frenada se trasmita más peso a un eje u otro y en qué porcentaje.
Cuanto más libre de bloqueo esté, más retendrá pero tendrá más tendencia a irse recto en la entrada al punto pu nto de cuerda, ya que menos efecto “diferencial” “diferencia l” se efectuará.
Diferencial de salida : En este caso el calado se hace para el momento en que
el coche está en plena aceleración. Hay que compensar muy bien el aprovechamiento de par para estabilidad y tracción. Hay que encontrar el equilibrio para tener todo el agarre mecánico posible y que el culo del coche gire la relación a la dirección. Con un alto nivel de bloqueo el coche estará siempre aprovechando la fuerza del motor, aunque derrapen las ruedas, ya que se incrementa el efecto “diferencial”, “diferencia l”, pero más nervioso e inestable es saliendo.
Las tres configuraciones son variables desde el mismo cockpit y cada equipo lo tiene dispuesto a su manera. Para cada set-up es muy importante el tipo de asfalto (el grip que tenga en frenada), el apoyo lateral que se tenga en cada curva, la velocidad de entrada, el radio de la curva, la carga de combustible que se tenga, el estado de las gomas. Todo T odo ello hace que según sienta el piloto en su trasero el desplazamiento y el comportamiento del eje posterior variará un parámetro u otro. En casos muy excepcionales donde un circuito tenga una curva muy cerrada y distinta al resto del trazado, los equipos disponen en el volante una leva para que cuando el piloto llegue a ese giro, apriete la leva y en ese momento todos los parámetros del diferencial se ajusten para ese punto en concreto. Al soltar la leva, vuelve el estado normal del resto del circuito. Como podemos ver, todo ello es bastante complejo y el piloto tiene que estar constantemente cambiando los parámetros del diferencial para encontrar siempre el equilibrio perfecto .
En maquinaria pesada
La potencia de la transmisión se envía al diferencial y a la corona antes de ir a las ruedas. La figura que de abajo muestra una maquina de dos diferenciales. Los cargadores de ruedas y los modelos pequeños de camiones articulados tienes diferenciales en las ruedas delanteras y traseras. Los modelos grandes de camiones articulados tienen un tercer diferencial en el eje central. Algunas maquinas como los camiones de obras, solo tienen un diferencial trasero.
Todas las maquinas mostradas en la siguiente imagen tienen diferencial. Los cargadores de rueda y las retroexcavadoras cargadoras tienen un diferencial en el eje delantero y otro en el eje trasero
Vehículos con tracción en las cuatro ruedas
Los vehículos con tracción en las cuatro ruedas se dividen en dos categorías. Tracción total opcional : tienen tracción permanente sólo en las ruedas
posteriores, no tienen diferencial central y la tracción delantera se engancha con una palanca, quedando bloqueada. Esto quiere decir que permanentemente las 4 ruedas giran a la misma velocidad. Tracción total permanente: El sistema consiste en un diferencial central que
distribuye la tracción a las 4 ruedas y puede tener un control de embrague viscoso que transmite más tracción a uno de los ejes cuando el otro pierde adherencia. Este tipo de tracción se usa mas en turismos que circulan por carreteras que por caminos (offroad). Tracción total permanente
Mas utilizada en los turismos, tiene la particularidad de utilizar un diferencial central, este diferencial es independiente independiente del diferencial que tiene cada uno de los ejes (delantero y trasero).
El la figura inferior tenemos un esquema del sistema de transmisión del Audi Au di 100 Quattro. Este vehículo tiene un sistema de tracción permanente a las 4 ruedas, cuenta con un diferencial central que reparte el par motor a las ruedas de los dos ejes, dependiendo del la adherencia que tengan las ruedas al suelo en ese momento . El diferencial que se aplica al eje delantero es convencional y sufre los inconvenientes que tiene este tipo de diferenciales, que son la pérdida de tracción en el eje cuando una de las ruedas entra en una zona de suelo deslizante.
Esquema de tracción con diferencial central
El eje trasero cuenta con un diferencial de bloqueo manual es decir no es "autoblocante autoblocante". ". Esto nos sirve para que en caso de que una rueda entre en una zona de suelo deslizante, tenemos la posibilidad de bloquear el diferencial para suprimir precisamente el efecto "diferencial" "diferencial" y convertir el eje trasero en un eje rígido que reparte el par de tracción a las ruedas por igual. El accionamiento del bloqueo puede ser mecánico ("manual" mediante palanca-cable), eléctrico e incluso neumático.
Tipos y variantes de diferenciales. convencional es que cada semieje sirve de apoyo El problema del diferencial convencional para que el otro haga fuerza (acción-reacción), por lo que en caso de pérdida de adherencia de una rueda, toda la fuerza del motor se escapa por ella sin que el otro semieje pueda hacer nada.
Este problema se soluciona con los mecanismos de control de tracción y con los diferenciales autoblocantes. autoblocantes. Diferencial autoblocante. autoblocante . Es un tipo de diferencial bloqueable en el que sólo
se anula una parte del efecto diferencial, es decir, limitan la posibilidad de que una rueda gire libre respecto a la otra según un tarado fijo predeterminado. Ese tarado se expresa como una relación entre las dos ruedas en tanto por ciento, de forma que el cero corresponde a un diferencial libre, y el 100 a ruedas que giran solidarias, es decir, con el diferencial completamente completamente bloqueado (como un eje rígido). Los hay de varios tipos, aunque tradicionalmente los más utilizados eran los autoblocantes mecánicos, en los que al detectar diferencia de giro entre los semiejes la resistencia de un muelle hace actuar un mecanismo que aumenta el rozamiento interno limitando el efecto diferencial. En la actualidad se utilizan mucho los diferenciales autoblocantes electrónicos, que utilizan los sensores del ABS y frenan las ruedas que pierden adherencia (e incluso limitan momentáneamente momentáneamente la potencia del motor) para que no se pierda la capacidad de tracción por ellas. Otros tipos de diferenciales autoblocantes son los Torsen y los de acoplamiento viscoso.
Diferencial torsen : Es el único capaz de repartir el deslizamiento de forma
independiente a la velocidad de giro de los semiejes. Funciona mediante la combinación de tres pares de ruedas helicoidales que engranan a través de dientes rectos situados en sus extremos (engranajes de concatenación). La retención o el aumento de la fricción se produce porque las ruedas helicoidales actúan como un mecanismo de tornillo sin fin: el punto de contacto entre los dientes se desplaza sobre una línea recta a lo largo del propio diente, lo que significa la unión del movimiento de giro de las ruedas con el movimiento de deslizamiento que supone fricción. El tarado o grado de resistencia se determina precisamente por el ángulo de la hélice de estas ruedas helicoidales. Lo más interesante del torsen es que puede repartir la fuerza del motor a cada semieje 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. Diferencial viscoso . Es aquel en el que no existe una unión mecánica entre
los semiejes, sino a través de un fluido de alta viscosidad. Este fluido baña un cilindro en el que hay dos juegos de discos intercalados, cada uno de ellos solidario con uno de los semiejes del diferencial. Si la diferencia de giro entre estos dos juegos de discos no es grande —por ejemplo, la que se produce entre las ruedas de cada lado al tomar una curva— se mueven casi independientemente. Ahora bien, a medida que la diferencia de giro aumenta, los que giran más rápido tienden a arrastrar a los otros. Si se trata de un diferencial trasero —por ejemplo— y una de las dos ruedas patinan, arrastra en alguna medida a la otra, lo que mejora la tracción. Este sistema puede estar unido a un diferencial normal, como sistema autoblocante; autoblocante; en acoplamiento viscoso». El principal inconveniente este caso se denomina « acoplamiento del sistema viscoso de transmisión es que su funcionamiento está muy
Condicionado por la temperatura del fluido, que pierde viscosidad a medida que se calienta.
Diferencial de tipo abierto : estos diferenciales son los más comunes en
los vehículos y son estándar en la mayoría de los 4wd. El diferencial abierto es un sistema de engranajes que mantiene la misma cantidad de presión en las caras de los engranajes que operan cada uno de los semiejes. Cuando una rueda gira más rápido que la otra como por ejemplo en un viraje, la presión en ella es mantenida, de modo que se aplica más potencia a la rueda que gira más rápido. Esta es la mejor aplicación posible de potencia en superficies suaves y secas y provee el mejor manejo. Un diferencial abierto mantendrá las rpm promedio (en cada eje) constantes en relación a las rpm del cardan. Como por ejemplo cuando una no está girando, la otra estará girando al doble de rpm a que lo haría si ambas ruedas estarían girando a la misma velocidad en relación al eje cardan .
Mantenciones Un diferencial debería durar la vida útil del auto fácilmente más de quinientos mil kilómetros. Para ello se debe tener en cuenta un mantenimiento asertivo. El agente esencial para el buen funcionamiento del diferencial es el lubricante, este debe ser un aceite exclusivamente hecho para engranajes de diferencial que ayudan a evitar desgastes, corrosión y oxidación. Reduce notablemente costos de operación y mantenimiento. Aceite que se ocupa para el funcionamiento del diferencial. Aceite Sintético para Diferencial EP SAE 80W140 API GL -5
Mantenimiento
Para comenzar la mantención al diferencial lo primero que se debe hacer es sacar todo el aceite de este. Para ello se saca el tapón de drenaje ubicado en su parte inferior.
Suelte las tuercas, y arandelas de los pernos de fijación de los semiejes Saque los semiejes. Desconecte el eje principal.
Retirar diferencial
Soltar los pernos de fijación del diferencial y sacarlos. aflojar el diferencial de la carcasa. Ponga el eje diferencial en un soporte.
Luego se procede a medir los valores de holgura de la pareja corona y piñón. Para ello se debe tener previamente limpios de aceite los dientes de la corona y piñón aceite .
Desmonte de la cubierta de rodamiento.
retire los pernos, chavetas de los aros de ajuste de la caja de los satélites.
soltar los pernos y arandelas de fijación fijación de la cubierta de rodamientos, rodamientos, proceda a marcar la posición original de las cubiertas. Saque manualmente las cubiertas de los rodamientos.
Retirar manualmente los aros de ajuste .
Retirar la caja de satélites, hágalo con seguridad y póngalo sobre un banco.
Desmonte de caja porta satélite.
Marque la posición de montaje de la caja, para conservar la posición original. Suelte los pernos de fijación de la caja.
Separe la mitad de la caja y saque los componentes internos.
Si se requiere suelte y retire los pernos de sujeción de la corona.
Desmontaje de la Caja del Piñón y del Vástago del Piñón
Inmovilice la (yugo) con una herramienta adecuada y afloje la tuerca del piñón.
Retire la horquilla del yugo. No trate de sacar la horquilla con golpes de martillo, ya que esto puede provocar descentramiento. descentramiento. Retire la caja del piñón.
Una vez desmontado y desarmado el diferencial Se hace una inspección visual a cada uno de los componentes con la finalidad de sustituir las piezas. La sustitución de piezas se debe hacer de forma f orma hermanable es decir. Si la corona presenta algún tipo de daño se deberá remover junto con el piñón de ataque, ya que de fábrica van haciendo la corona y su Piñón hermano. Lo mismo con los engranajes planetarios, de fallar uno se cambia todo el conjunto. (Planetarios y satélites).
Limpieza. Limpie cuidadosamente todas las piezas, eliminando los residuos del empaque anterior, suciedad, aceite, grasa, o humedad. Al quitar estos residuos debe ser hecho con espátula o lija, posteriormente limpiar limpiar con solvente exento de aceite como xilol, tulol o metiltilcetona, evite provocar surcos en las superficies pues lo mismo pueden causar fugas posteriores.
Reparaciones.
Reparar diferencial. Esta función implica que el Mecánico de Transmisiones repara el diferencial del auto con todos sus componentes. Verifica relaciones relaciones de piñón y corona acorde a las especificaciones del fabricante y las repara. En el procedimiento de reparar, controla juegos existentes en el núcleo del diferencial y realiza una inspección ocular de rodamientos y otros. En todas sus actividades utiliza tablas de juegos radiales y axiales dadas por el fabricante. En reparaciones de piñones, coronas, engranajes de diferencial se ocupan materiales como aceros y tratamientos térmicos. térmicos. Con el fin de que la pieza quede con la dureza original. Materiales • • • •
Acero ( SAE - 1045 - 3115 - 3310 - 4140 - 4330) Duro cotón Bronce ( SE 25, SAE 640) Plástico (Technyl Teflon Ertacetal)
Tratamiento Térmico Usados
Cementación y Temple ( SAE 3310, 3115) 3115) Temple al Aire Nitro Carburación Nitrurado Inducción
• • • • •
Conclusión. En la investigación de que acabo de realizar, logro entender de mejor forma lo que es un diferencial en cuanto a su función y funcionamiento. Me llamo mucho la atención la forma de trabajo t rabajo que tiene este dispositivo, la antigüedad que registra en en la historia de la mecánica, mecánica, además de la composición físico- química y el tratamiento térmico que se le da al metal que logra una gran resistencia a altas temperaturas y exigencias de trabajo. Estoy seguro que la realización de este informe, ayudara a fortalecer mi formación como mecánico, el conocimiento adquirido sobre este gran mecanismo me motiva a seguir en esta carrera para ser un profesional de la mecánica.
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