¿Cómo funciona exactamente un diferencial?

Entiendo que el diferencial (o "diff") es lo que permite que el eje de transmisión transfiera su velocidad de rotación al eje delantero o trasero para mover el automóvil. Hasta donde sé, la diferencia es la parte que también permite que cada rueda gire independientemente una de la otra, para no arrastrar el neumático exterior al doblar una esquina, lo que aumentaría el desgaste del neumático y disminuiría el consumo de combustible.

• ¿Cómo funciona exactamente un diferencial?

• ¿Cómo permite el diferencial que cada rueda gire a diferentes velocidades?

• ¿Cómo pueden algunos automóviles ajustar dinámicamente la cantidad de energía a cada rueda (en sistemas de más alta tecnología)?

¿Qué es un diferencial?

• El trabajo de un diferencial es compensar las diferencias. Específicamente las diferencias en la velocidad de la rueda al girar. Por ejemplo, imagina tomar una esquina. Su rueda interior tiene una distancia más corta que la rueda exterior a medida que dobla la esquina. Eso significa que su 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, los neumáticos se frotan y saltan a lo largo del 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 corre hacia la unidad de transmisión final que contiene el diferencial.

• Un engranaje de piñón de bisel en espiral toma su impulso desde el extremo del eje de la hélice y está encerrado dentro de la carcasa de la unidad de accionamiento final. Esto encaja con el engranaje de anillo de bisel espiral grande, conocido como la rueda de la corona.

• La rueda de corona y el piñón pueden engranarse en orientación hipoide, no se muestra. El engranaje de la corona está unido al portador diferencial o la jaula, que contiene las ruedas o engranajes 'sol' y 'planetario', que son un grupo de cuatro engranajes cónicos opuestos en plano perpendicular, por lo que cada engranaje cónico engrana con dos vecinos, y gira en sentido contrario al tercero, que enfrenta y no encaja.

• Los dos engranajes de la rueda solar están alineados en el mismo eje que el engranaje de la corona y conducen los semiejes del eje 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 que les corresponderán compensarán eso.

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

Generalmente tienen un actuador eléctrico conectado al conjunto de diferencial para ayudar con la distribución del par

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

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

/mechanics//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 engranaje significa que, en relación con la rueda de la corona, los dos medios ejes están obligados a girar por cantidades iguales y opuestas.

Mirando desde afuera del diferencial, esto significa que la velocidad promedio de los dos medios ejes debe ser igual a la velocidad a la que gira la corona. Entonces, cuando el motor gira el árbol 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 causaría que los engranajes dentro del diferencial cambien de velocidad.

Si ambas ruedas motrices tienen un 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 puede extenderse a más ruedas, por ejemplo, un vehículo con tracción en las cuatro ruedas generalmente tendrá tres diferenciales, uno en el centro para las diferencias entre el frente y la parte posterior y luego los diferenciales delanteros y traseros para las diferencias de velocidad entre la izquierda y la derecha de cada extremo .

Si una rueda pierde agarre, entonces la rueda que pierde agarre girará libremente ya que el par entregado a las ruedas es la misma potencia que se entregará a las ruedas que todavía tienen agarre.

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

Perder la tracción en su vehículo con tracción en las 4 ruedas cuando una rueda se desliza daña el objeto de tener tracción en las 4 ruedas. Los antiguos todoterrenos fasionados a menudo usaban mecanismos burdos 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.