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Altra soluzione per il bloccaggio del differenziale: Come si realizza?

Dopo aver parlato di differenziali (in dettaglio del Salisbury, del Dynamic Performance Control della BMW) e del loro bloccaggio, oggi parleremo di un’altra soluzione (rispetto a quella descritta in un precedente articolo) per il bloccaggio del differenziale.

Esiste almeno concettualmente un’altra possibilità per bloccare il differenziale, senza avere quell’asimmetria di comportamento tra caso di ghiaccio a destra e caso di ghiaccio a sinistra, riscontrata nella precedente soluzione.

Si parta sempre da un differenziale a ruote coniche, si prolunghi il semiasse di sinistra con un codolo dotato di profilo scanalato esterno; analogamente a destra avrò un codolo con profilo scanalato esterno corrispondente a quello che ho a sinistra.

Principi di realizzazione del bloccaggio:

Si posizioni sul codolo di sinistra un manicotto (l’elemento centrale in sezione) dotato di profilo scanalato interno, che s’impegna con quello di prima; quindi si ha accoppiamento prismatico tra questo manicotto e la ruota solare di sinistra.

Per bloccare il differenziale bisogna traslare questo manicotto a destra in modo da sormontare anche il codolo di destra; questo lo si fa dotando il manicotto di prima di un disco; sul disco incastro una serie di spine, incastrate a loro volta in un collare (che si trova alla sinistra della ruota solare di sinistra); questo collare è mosso da un’altra appendice collegata a tre spine che trafiggono il portasatelliti; esse fanno capo ad un altro collare mosso da una leva analoga a quella precedentemente descritta (per la prima soluzione di bloccaggio).

Ruotando la leva sposto assialmente il collare più a sinistra, che fa traslare assialmente le spine; esse non possono essere collegate rigidamente alle spine successive, perché queste ultime ruotano alla stessa velocità angolare del semiasse di sinistra, mentre le prime (quelle più a sinistra) ruotano alla stessa velocità angolare del portasatelliti, quindi c’è una coppia rotoidale rudimentale tra le spine di sinistra e quelle di destra.

Si riesce ad imporre la posizione assiale del manicotto (quello centrale) ottenendo così il bloccaggio del differenziale; a differenziale bloccato il manicotto (centrale) spostato a destra, impedisce il moto angolare relativo tra le due ruote solari.

Si supponga di avere del ghiaccio sotto la ruota destra, quindi il momento torcente sul semiasse di destra è nullo. Al portasatelliti è sempre applicato Mo (che è quello massimo possibile); il momento applicato dalla ruota solare (sinistra) sul semiasse sinistro vale Mo (ed è diretto verso destra).

Si conteggi una componente tangenziale F (entrante) di reazione del satellite sulla ruota solare di sinistra; appena introduco questa F devo introdurre anche la F (sul lato destro), per esigenza di equilibrio alla rotazione attorno all’asse del satellite.

 

Equilibrio del semiasse destro:

Dall’esterno del differenziale, non risultano applicati nessun momento o forza; dall’interno del differenziale è applicato un momento di intensità pari a F*a ed anche il manicotto applica un momento, non ci sono altri momenti in gioco.

La reazione del manicotto (centrale) sul semiasse di destra è pari ad F*a diretta verso di noi e quindi il semiasse di destra è in equilibrio; la reazione del semiasse di destra e del codolo di destra, sul manicotto (centrale) e del manicotto (centrale) sul semiasse di sinistra è sempre pari ad F*a (con direzione entrante).

 

Equilibrio del semiasse sinistro:

Sul semiasse di sinistra è applicato il momento d’intensità F*a (diretto verso sinistra), il momento F*a (che è il momento delle reazioni del manicotto sul codolo) diretto verso sinistra e poi c’è Mo quindi risulta che:Si hanno le stesse forze e momenti in gioco, quando il differenziale non è bloccato; infatti, a differenziale non bloccato, con Mo applicato al portasatelliti, a carico di un semiasse va il momento Mo/2, a carico dell’altro semiasse va Mo/2 e le reazioni (F) sono (Mo/2)/a.

Quindi con questa soluzione non si ha sovrasollecitazione della dentatura, si ha solo incremento del carico agente sul semiasse; per non dover sostituire i semiassi, s’indebolisce il manicotto in modo tale che sia esso a rompersi, evitando di danneggiare il semiasse.

Eseguendo la stessa analisi, ma considerando il ghiaccio posizionato dalla parte opposta (sotto la ruota sinistra), si giunge alle medesime conclusioni; quindi tale sistema (rispetto al precedente) ha un comportamento simmetrico; risulta più prestazionale, ma di contro, è caratterizzato da una maggiore complessità costruttiva e quindi da maggiori costi di realizzazione e manutenzione.

 

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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.