Cos’è un differenziale auto e a cosa serve?
Chiunque sia entrato in contatto con il tema dei rally automobilistici ha sicuramente sentito parlare del differenziale auto molte volte. Spieghiamo in modo breve e sintetico cos’è e come funziona, e qual è la differenza tra un differenziale meccanico da uno elettronico.
Il compito di un differenziale è trasmettere la coppia alle ruote nel modo più uniforme possibile. Distribuisce la coppia disponibile in modo tale che la maggior parte di essa venga erogata alla ruota con minore resistenza. La coppia disponibile non è uguale al valore massimo generato dal motore, ma solo quella necessaria in un dato momento. Questa soluzione funziona bene per la guida quotidiana.
Lo scopo di un differenziale è generare attrito interno a un livello che trasferisca approssimativamente la stessa quantità di coppia alle ruote. È particolarmente necessario nelle auto sportive che corrono su superfici irregolari o scivolose. Quando un’auto con differenziale standard rimane bloccata con una ruota in una pozza di fango, questa non uscirà perché la coppia trasmessa a quella ruota (che gira senza alcuna resistenza nel fango scivoloso) sarà elevata. L’altra ruota con impugnatura non otterrà una coppia sufficiente per tirare fuori l’auto dalla pozzanghera. In un’auto con differenziale, più coppia andrà all’altra ruota e l’auto andrà oltre senza problemi. Il differenziale, proprio per il fatto che genera resistenza interna, “forza” la trasmissione di più coppia alle ruote, anche quando una di esse perde aderenza.
Il differenziale consente inoltre di accelerare in modo più efficiente su superfici irregolari. Le perdite di coppia non sono così evidenti in un’auto con differenziale. Anche la quota dell’albero sferico durante la svolta è importante: in un differenziale standard, la ruota situata più vicino al centro del cerchio su cui giriamo riceve un valore maggiore del momento (perché percorre una distanza inferiore rispetto alla ruota esterna) . Durante la guida ad alta velocità, la ruota interna potrebbe slittare mentre la ruota esterna continua a scorrere senza intoppi lungo la ruota esterna. Nella stessa situazione, un’auto con differenziale avrà valori di coppia simili su entrambe le ruote. Grazie a ciò, non perderà velocità, anche se avrà una maggiore tendenza a sbandare. Tuttavia, questo non è un problema per i piloti di rally esperti.
Il funzionamento del differenziale auto è perfettamente illustrato nel video seguente. È in inglese, ma dopo aver letto l’introduzione di cui sopra, puoi facilmente comprendere i problemi tecnici presentati in esso.
Tipi di differenziali a slittamento limitato – a colpo d’occhio
Attualmente, diverse strutture di trasmissione di potenza possono essere chiamate un differenziale auto. Inizialmente, tuttavia, questa parola era usata per descrivere i meccanismi a piastra che tenevano insieme il differenziale, limitando lo slittamento delle ruote su un asse o entrambi l’uno rispetto all’altro. Nel tempo sono apparse nuove soluzioni che hanno permesso di ridurre lo slittamento delle ruote e trasferire la coppia, come una frizione viscosa, un diffusore lamellare o il leggendario torsen.
LSD – Il suddetto differenziale a slittamento limitato con una frizione a disco che limita il funzionamento del differenziale a cono.
Frizione viscosa – viene utilizzata per equalizzare le velocità di rotazione tra due alberi di trasmissione in un differenziale a due ruote motrici o equalizzare le velocità di rotazione tra gli assi in una trazione integrale.
Differenziale a lamelle (attrito) – influisce sulla differenza di coppia tra le ruote di un asse o tra l’asse anteriore e quello posteriore. È strutturalmente simile a un differenziale aperto con piastre di attrito interne, diviso da un cestello di satelliti. Assomiglia a un cerchio LSD con una frizione viscosa.
Torsen – viene utilizzato per distribuire la coppia tra l’asse anteriore e posteriore o tra le ruote di un asse nella trasmissione 4 × 4. Il tipo più comune di differenziale autobloccante.
Spatola elettronica
Funziona in modo completamente diverso da un differenziale meccanico. Innanzitutto per il funzionamento dell’elettronica Shper viene utilizzato l’impianto frenante del veicolo, e non direttamente il differenziale. I sensori situati nelle ruote controllano la coppia di ciascuna ruota. È la soluzione relativamente più economica, utilizzata soprattutto nelle versioni sportive delle auto compatte.
Quando si perde aderenza su una delle ruote dell’asse, l’algoritmo sviluppato frena la ruota appropriata per ottenere la presa migliore. Ad esempio, quando la ruota interna viene scaricata dal carico a causa della forza centrifuga e dello spostamento delle masse durante le curve veloci, il differenziale elettronico interferisce con l’impianto frenante di quella ruota per riprendere la trazione il prima possibile.
