Differenziale: cos'è e come funziona?

Quando guardiamo un’automobile dall’esterno, il suo funzionamento ci appare piuttosto semplice e normale, poiché vediamo centinaia di auto ogni giorno e praticamente ci siamo abituati a queste. Tuttavia, i processi su cui si basa il funzionamento di un’automobile sono molto complessi e richiedono la collaborazione di un numero elevato di componenti per essere realizzati correttamente. Le tecnologie sviluppate negli ultimi 10-15 anni hanno reso la guida qualcosa di molto facile, ma se guardiamo al passato le cose erano completamente diverse.

In questo articolo parleremo del differenziale, del suo ruolo e di come funziona.

Cos’è il differenziale?

In primo luogo, dobbiamo menzionare che il tipo di differenziale che ogni automobile ha dipende dal tipo di trazione con cui è equipaggiata quell’auto. Il differenziale è composto da un insieme di ingranaggi il cui ruolo è trasmettere la potenza esercitata dal motore alle ruote dell’automobile, permettendo loro di funzionare a velocità diverse quando si effettua una curva, per eseguirla in sicurezza.

Per le automobili a trazione anteriore (FWD), il differenziale si trova accanto alla trasmissione all’interno di un alloggiamento, mentre per quelle a trazione posteriore (RWD) troveremo il differenziale montato tra le ruote posteriori e collegato alla trasmissione tramite un albero. Nel caso dei veicoli a trazione 4x4 (4WD) o trazione integrale (AWD) hanno un differenziale centrale o una scatola di trasferimento che distribuisce la potenza a tutte le ruote, e alcune auto sono equipaggiate con un differenziale su ogni asse.

Quando parliamo della classificazione dei tipi di differenziali o dei modi in cui possono funzionare, l’unità più comune è il differenziale aperto, che consente a ciascuna ruota di ruotare indipendentemente l’una dall’altra durante la marcia. L’unico svantaggio di questo tipo di differenziale è rappresentato dal momento in cui una delle ruote perde trazione, poiché continuerà a ricevere potenza dal motore e girerà a vuoto. Tuttavia, le automobili costruite negli ultimi anni sono dotate di un sistema di controllo elettronico della trazione e della stabilità, che utilizzano sensori nei freni antibloccaggio per determinare come gira ogni ruota e hanno la capacità di ridurre la potenza che raggiunge una delle ruote quando questa non funziona nei parametri.

Nel caso in cui pensiamo alle auto ad alte prestazioni o ai modelli sportivi, generalmente utilizzano un differenziale a slittamento limitato anziché uno aperto. Quando una delle ruote perde trazione, la potenza passa all’altra ruota per compensare questa perdita.

Questo è utile perché riduce lo slittamento o il derapata delle ruote e aiuta a prevenire la direzione di torsione. Un differenziale che è equipaggiato con una frizione meccanica ha piastre di frizione accanto agli ingranaggi, e quando necessario, gli anelli di pressione premono su queste piastre per creare resistenza. Il sistema di differenziale attivo funziona allo stesso modo, ma il computer ha il ruolo di monitorare costantemente le condizioni di guida e attivare la frizione del differenziale.

Il ruolo di qualsiasi tipo di differenziale è aiutare un’automobile a funzionare al meglio quando l’auto effettua una curva, ma alcuni veicoli lo fanno meglio di altri. Un veicolo che ha la vettorizzazione della coppia invierà più potenza alla ruota esterna durante la curva, il che può ridurre significativamente il sottosterzo, così che la curva sia più stretta. Sempre più produttori di automobili equipaggiano le auto con un sistema elettronico di vettorizzazione della coppia, utilizzando sensori per applicare il freno sulla ruota interna, così che il veicolo ruoti intorno a questo pneumatico che girerà più lentamente. I sistemi in cui il differenziale trasmette più potenza alla ruota esterna migliorano significativamente la manovrabilità dell’automobile, ma questi sistemi sono generalmente molto costosi.

Differenziali bloccabili

Infine, possiamo anche incontrare differenziali bloccabili che consentono alle ruote di ruotare a velocità diverse nella maggior parte del tempo, ma quando la funzione di bloccaggio è attiva, entrambe le ruote ruoteranno alla stessa velocità. Questo tipo di differenziale è utilizzato prevalentemente nei veicoli off-road, per coloro che guidano su strade accidentate. Considerando che la maggior parte di questi tipi di auto presenta un sistema di trazione 4X4, il più delle volte troveremo un differenziale del genere sulle ruote anteriori e uno sulle ruote posteriori. Quando i differenziali sono bloccati, questo permetterà la guida del veicolo nelle condizioni più difficili, come fango, neve o rocce, ma effettuare curve sarà molto difficile. Nel caso in cui l’auto abbia solo trazione integrale, probabilmente sarà equipaggiata con un differenziale centrale il cui ruolo è distribuire la potenza a uno qualsiasi degli assi dell’automobile.

Indipendentemente dal tipo di trazione con cui è equipaggiata l’auto, tranne le auto con trazione posteriore, quando l’automobile funziona in condizioni di strada normali trasmetterà tutta la potenza del motore all’asse anteriore. Solo quando queste ruote iniziano a slittare o girare a vuoto, la potenza sarà trasmessa anche all’asse posteriore dell’automobile. Recentemente, alcuni SUV sono stati equipaggiati con un sistema che suddivide questa potenza, ma la maggior parte di essa è ancora trasmessa all’asse anteriore dell’automobile.

sorgente foto: Engineering Choice