Il differenziale TorSen: pregi e difetti al limite di due soluzioni convenzionali

Articolo a cura di Roberto Nardella.
Nel mondo delle trasmissioni meccaniche una delle alternative al classico differenziale è il modello TorSen. Analizziamo le sue caratteristiche e applicazioni.

Nel campo delle trasmissioni meccaniche nei veicoli terrestri il differenziale riveste un ruolo di primo piano. Infatti, esso distribuisce la coppia motrice proveniente dal motore alle due ruote motrici di uno stesso asse. In questo modo è possibile ottenere velocità di rotazione differenti tra le due ruote, fattore fondamentale nell’affrontare una curva senza incorrere nel fenomeno dello slittamento. Il differenziale è solitamente costituito da un rotismo epicicloidale in grado di trasmettere differenti velocità di rotazione alle due uscite, che nel caso in questione sono le due ruote dello stesso asse (assi in rosso e verde nell’immagine). È un meccanismo di riduzione.

Differenze con le principali soluzioni adottate:

Costruttivamente parlando è più complesso del differenziale comune, denominato “open”. Infatti, nel TorSen sono presenti due o tre coppie di ingranaggi trasversali (3 e 4 nell’immagine) rispetto agli assi condotti. Una soluzione alternativa e più economica è quella di ridurre il numero degli ingranaggi trasversali. I planetari dunque sono due ingranaggi con dentatura inclinata così come i satelliti. Al contrario del differenziale comune ho però un satellite per planetario e i due planetari sono collegati tra loro da un semplice ingranamento (evidenziato in viola nell’immagine)

Il differenziale TorSen è adottato come differenziale centrale per le automobili a trazione integrale o come differenziale anteriore/posteriore per vetture con trazione anteriore/posteriore. Il nome di tale organo meccanico deriva dalla sua tipicità: “Torque Sensing”, sensibile alla coppia. Il principio di base è quella della vite senza fine, secondo il quale il moto è facilmente trasmesso in un senso ma meno nell’altro. In questo modo una ruota di un asse può aumentare la sua velocità di rotazione ma nella stessa percentuale con cui l’altra ruota riduce la sua velocità.

In caso di pattinamento (accelerazione improvvisa di una delle due ruote), il sistema risulta quasi bloccato e di conseguenza tutta la forza motrice viene indirizzata verso la ruota in presa al suolo. Non essendo completamente autobloccante ha il grande difetto di risultare inefficace quando una ruota è completamente sollevata.
È quindi una soluzione di compromesso tra i sistemi standard, (“open”), che permettono ai semiassi di avere rotazioni differenti, e tra i sistemi autobloccanti puri, (“locked”), che permettono di trasmettere maggiore coppia alla ruota motrice con più aderenza a terra.

Ulteriori difetti?

Altri difetti tipici del TorSen sono costituiti da un eccessivo ingombro della scatola del differenziale e dalla sensazione di auto raddrizzamento dello sterzo, dovuta alla non equa distribuzione della coppia tra le due ruote in curva.

Un modo per valutare l’efficacia del TorSen è l’utilizzo del TBR (Torque Bias Ratio, rapporto di sbilanciamento della coppia). Tale indice è il rapporto tra la coppia applicata alla ruota che gira più lentamente e la coppia applicata alla ruota che gira più velocemente. Quindi un differenziale TorSen con TBR pari ad 1 si comporta come un differenziale open. Valori tipici del TBR sono compresi tra 2 a 6.

Il suo impiego più diffuso è quello da differenziale centrale (TorSen tipo C) in vetture dotate di trazione integrale. In questo caso ripartisce la coppia motrice tra l’asse anteriore e posteriore in funzione dell’aderenza necessaria al moto.

Così facendo riesce a distribuire la coppia in modo differente tra gli assi nel caso in cui questi abbiano velocità di rotazione differente. In alcuni casi è utilizzato come differenziale d’asse per l’asse posteriore trainante in auto sportive (TorSen tipo B).

Ulteriori approfondimenti in questione:

Consigliamo la lettura dei seguenti articoli per approfondire l’argomento:

• Utilità del bloccaggio del differenziale.
• Principali modalità di bloccaggio del differenziale.
• Ulteriore modalità di bloccaggio del differenziale con ghiaccio posizionato sulla parte opposta.

Se volete conoscere di più dell’autore, visitate il suo profilo LinkedIn: Roberto Nardella