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Il Differenziale: come funziona?

Il differenziale è un dispositivo meccanico che riceve la coppia motrice da un albero e la ripartisce su altri due, permettendo ad ognuno di essi di ruotare a velocità differenti in base alla traiettoria percorsa. È un meccanismo di riduzione, prima che la forza del motore venga trasferita alle ruote, ne gestisce potenza e velocità rotativa, permettendo alle due ruote (se necessario), sullo stesso asse di ruotare a velocità differenti.

Il differenziale nella sua configurazione più semplice, è costituito da una gabbia portasatelliti a cui sono vincolati i due assi, due satelliti posizionati sugli assi, ed in presa con due planetari solidali con i semialberi.

Tale rotismo epicicloidale, su di un percorso rettilineo, in condizioni ideali, trasmette alle ruote uguale coppia e quindi uguale numero di giri, in curva, dovendo la ruota esterna percorrere una traiettoria maggiore, le permette di ruotare più velocemente, in modo da non perdere aderenza; la differenza di velocità di rotazione fra la ruota interna ed esterna è più evidente quanto più stretta è la curva da percorrere.

Questo geniale meccanismo migliora la stabilità dell’auto in curva, e nella sua configurazione standard, ha il difetto di distribuire maggior coppia alla ruota con minore aderenza; tale problema è però risolvibile con un differenziale autobloccante, dotato di un sensore che percependo la differenza di coppia tra le due ruote, blocca i satelliti, ed elimina così l’uso del differenziale permettendo alle ruote di ruotare alla velocità ottimale. Il progredire della tecnologia ha permesso la realizzazione dei differenziali attivi, governati da un computer che analizza i dati forniti dai sensori, calcolando angolo di sterzata, accelerazione laterale e regolando automaticamente la distribuzione della coppia motrice, riducendo la durezza dello sterzo e tutti gli altri effetti negativi che si verificano nella condizione di sottosterzo.

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17 COMMENTI

  1. Salve. Vorrei segnalare che è impreciso affermare che il differenziale “ha il solo difetto di distribuire la maggior coppia alla ruota con minore aderenza”, in quanto, se il differenziale è simmetrico, esso trasmette una coppia uguale a entrambe le ruote, pari alla metà della coppia erogata dal motore. Ciò che viene trasmesso maggiormente alla ruota con minore aderenza è la potenza. Correggetemi se sbaglio.

    • Ciao, Donato. Dove nell’articolo parlo di differente coppia alle ruote, intendo diversa coppia ai semiassi. Infatti la “grandezza” del differenziale risiede proprio nella capacità, attraverso il rotismo epicicloidale, di poter distribuire coppie differenti ai semiassi (e quindi alle ruote che, in curva, avranno velocità differenti).

  2. Io non vedo nessun errore. Il differenziale si occupa di distribuire equamente la coppia sui due semiassi. Se poi su una ruota c’è minore aderenza rispetto all’altra purtroppo questa condizione non viene più rispettata e la stessa ruota, con minor aderenza, riceve tutta la coppia (inutilmente). E a questo punto, come giustamente descritto, entra in gioco il differenziale autobloccante (prettamente meccanico) oppure il differenziale a controllo elettronico.

  3. Domanda: è possibile che rumori di “strusciamento” nel movimento delle ruote e e “scrocchiamento” nello sterzare siano provocati da problemi al differenziale?

    • Salve gentile lettore.
      I problemi legati a questi fenomeni “acustici” potrebbero, e sottolineo “potrebbero”, dipendere dal: disallineamento dei “braccetti” delle sospensioni dalla loro posizione originaria, semiassi troppo rigidi, sospensioni “scariche”. L’avantreno dev’essere ben allineato, come ovvio che sia, e deve mantenere “elasticità” proprio per evitare che negli urti (dossi, buche stradali, cunette) il sistema si disallinei ( anche qualche piccolo millimetro può fare la differenza negli anni). La rigidità dell’avantreno è un fattore essenziale, ma dev’essere sempre ben calibrato con l’elasticità (non credo che lei guidi un’auto da competizione nella vita di tutti i giorni). Quindi, fondamentale risulta essere il controllo periodico di pressione dei pneumatici, carico delle sospensioni e via dicendo. Non siamo meccanici specializzati, pertanto queste sono semplici ipotesi, congetture. Affidati al parere di un esperto. Il differenziale è un meccanismo “inscatolato” e sempre ben lubrificato. Sarebbe difficile, ma non impossibile, che tali problemi “acustici” dipendessero da quest’ultimo.
      Continui a seguirci. Saluti.

  4. Mah, ho i miei dubbi che dall’aderenza dipenda la quantità di coppia assorbita dal semiasse… Non mi va di impartire alcuna lezione, ma basta pensare a un caso specifico (non così tanto specifico tra l’altro…) per capire che la coppia distribuita agli assali di un open (idealmente perlomeno) è sempre identica: metà al destro e metà al sinistro; ragionando nel caso in cui un’auto sia dotata di moto con curvatura non nulla, si ha che le 2 ruote girano a velocità differenti, con l’ipotesi di aderenza fino a un istante x. In x è tutto definito: le omega, le coppie (identiche) la potenza totale e le potenze parziali (dei semiassi); se nell’istante x la ruota interna perde totalmente di aderenza, la distribuzione della coppia dovrebbe diversificarsi (stando a quanto dice l’articolo), tuttavia, da questa logica, viene a mancare il principio di conservazione dell’energia, infatti, se fosse vero che il semiasse interno assorba una coppia maggiore, la somma delle potenze derivanti dal prodotto delle coppie sui semiassi con le relative velocità angolari (che non sono variate perchè ci troviamo nell’istante x+) non darebbe come risultato la potenza entrante nel differenziale, ma una potenza inferiore, con la mancanza di una causa che possa giustificarne questo gap (non ci sono infatti perdite aggiuntive che nascono dalla perdita di aderenza di una delle ruote motrici, in un differenziale idealmente open)

    • Salve gentile lettore, ci scusiamo per l’attesa ma siamo oberati di lavoro. Forse lei si sta confondendo con un equiripartitore di coppia che è visto come un differenziale ideale.

  5. Vorrei porre un quesito per favore? Questa estate sono rimasto insabbiato con la mia Hyundai Terracan.
    La ruota posteriore destra slittava sulla sabbia e si è affossata. Come mai la le ruote anteriori, pure motrici, che non poggiavano sulla sabbia, non sono riuscite a far uscire l’auto dalla sabbia? Preciso che l’auto è dotata di 4 ruote motrici e ridotte.
    Vi ringrazio per la risposta.

  6. Salve, vorrei chiedere una revisione al presente articolo perchè secondo quanto segnalato dagli altri utenti è corretto.
    Ovvero il differenziale tradizionale di tipo open ideale (ovvero senza dissipazioni interne) funziona come un ripartitore di coppia (costante) tra i due semiassi. Anche considerando un differenziale open REALE il termine dissipativo è comunque molto piccolo per cui è vero che avremo una differenza di coppia a seconda della velocità, ma tale differenza è minima e non ci impedirebbe appunto di superare i problemi dovuti al classico caso di ruota in bassa differenza.
    Al contrario se vogliamo imporre una coppia diversa in funzione della velocità di rotazione si usa un classico differenziale autobloccante o LSD in cui il termine dissipativo è appunto importante e determina una ripartizione di coppia ben diversa tra i due semiassi, per cui alla ruota che gira più lenta riusciamo a trasmettere più coppia e quindi a superare il problema legato alla bassa aderenza.
    Cordialmente.

    • Salve gentile lettore, in questi provvederemo a correggere l’articolo. Grazie per la segnalazione, continui a seguirci. 🙂 #VehicleCuE #CuE

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Matteo Claudio Cainazzo
Ingegnere Meccanico appassionato di tutto ciò che riguarda la meccanica dei veicoli; attualmente frequenta la magistrale in Ingegneria del veicolo.