¿Cómo funciona exactamente un diferencial?

¿Qué es un diferencial?

• El trabajo de un diferencial es compensar las diferencias. Concretamente las diferencias de velocidad de las ruedas al girar. Por ejemplo, imagina tomar una esquina. Su rueda interior tiene una distancia más corta para viajar que la rueda exterior al doblar la esquina. Eso significa que la rueda exterior tiene que girar más rápido para seguir el ritmo de la rueda interior.
• El diferencial permite que las ruedas giren a diferentes velocidades sin dejar de proporcionar potencia. Sin un diferencial, las llantas frotarían y saltarían por el pavimento durante las curvas.

Principio de funcionamiento:

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• El par se suministra desde el motor, a través de la transmisión, a un eje de transmisión, que va a la unidad de transmisión final que contiene el diferencial.

• Un engranaje de piñón cónico en espiral toma su impulso desde el extremo del eje de la hélice y está encerrado dentro de la carcasa de la unidad de transmisión final. Esto engrana con la gran corona cónica en espiral, conocida como rueda de corona.

• La corona y el piñón pueden engranar en orientación hipoidal, no mostrada. El engranaje de la rueda de corona está unido al portadiferencial o jaula, que contiene las ruedas o engranajes 'sol' y 'planetario', que son un grupo de cuatro engranajes cónicos opuestos en un plano perpendicular, por lo que cada engranaje cónico engrana con dos vecinos, y gira en sentido contrario al tercero, al que mira y no engrana.

• Los dos engranajes de la rueda central están alineados en el mismo eje que el engranaje de la corona e impulsan los semiejes conectados a las ruedas motrices del vehículo. Los otros dos engranajes planetarios están alineados en un eje perpendicular que cambia de orientación con la rotación de la corona.

Básicamente, no importa qué rueda experimente la carga, los engranajes planetarios correspondientes compensarán eso.

La capacidad de un diferencial para enviar varias cantidades de potencia según demanda a una rueda individual se denomina vectorización de par.

Por lo general, tienen un actuador eléctrico conectado al conjunto del diferencial para ayudar con la distribución del par.

Para obtener información más avanzada sobre la vectorización de torque, este video será útil.

Puede encontrar información adicional sobre la vectorización de par en esta buena pregunta ¿Cómo funciona la diferencia de par?

https://mechanics.stackexchange.com/a/25370/12697 Cubre la disposición física de los engranajes en un diferencial básico. La clave para comprender un diferencial es comprender cómo se comportan estos engranajes en diferentes escenarios.

La disposición de engranajes significa que, en relación con la corona, los dos semiejes están obligados a girar en cantidades iguales y opuestas.

Visto desde fuera del diferencial, esto significa que la velocidad media de los dos semiejes debe ser igual a la velocidad a la que gira la corona. Entonces, cuando el motor gira el eje de transmisión, al menos una de las ruedas debe girar.

También vemos que si el diferencial no tiene fricción, entonces el par entregado a las dos ruedas debe ser el mismo, ya que cualquier diferencia en el par haría que los engranajes dentro del diferencial cambiaran de velocidad.

Si ambas ruedas motrices tienen buen agarre, entonces el diferencial básico funciona muy bien para transferir potencia a la carretera mientras permite que las ruedas motrices giren a diferentes velocidades.

El mismo principio se puede extender a más ruedas, por ejemplo, un vehículo con tracción en las 4 ruedas generalmente tendrá tres diferenciales, uno en el centro para las diferencias entre la parte delantera y la trasera y luego los diferenciales delantero y trasero para las diferencias de velocidad entre la izquierda y la derecha de cada extremo. .

Si una rueda pierde agarre, la rueda que pierde agarre girará libremente, ya que el par entregado a las ruedas es el mismo, se entregará muy poca potencia a la(s) rueda(s) que aún tienen agarre.

Por lo tanto, en los autos de alto rendimiento, los sistemas se construyen para detectar niveles indeseablemente altos de deslizamiento y limitarlos a través de los frenos de los autos o mediante mecanismos adicionales en el diferencial. También hay tipos más complejos de diferenciales que tienen diferentes características de par VS velocidad.

Perder tracción en su vehículo con tracción en las 4 ruedas cuando una rueda se desliza anula el objetivo de tener tracción en las 4 ruedas. Los todoterrenos antiguos a menudo usaban mecanismos toscos para bloquear los diferenciales cuando conducían fuera de la carretera. Los todoterrenos más modernos a menudo tienen sistemas más sofisticados similares a los de los autos de alto rendimiento.