Come funziona esattamente un differenziale?

Capisco che il differenziale (o "diff") è la cosa che consente all'albero di trasmissione di trasferire la sua velocità di rotazione sull'asse anteriore o posteriore per spostare la macchina. Per quanto ne so, la differenza è la parte che consente anche a ciascuna ruota di girare indipendentemente l'una dall'altra, in modo da non trascinare la gomma esterna girando un angolo, il che aumenterebbe l'usura delle gomme e ridurrebbe il consumo di carburante.

• Come funziona esattamente un differenziale?

• In che modo il diff consente a ciascuna ruota di girare a velocità diverse?

• In che modo alcune auto sono in grado di regolare dinamicamente la quantità di potenza di ciascuna ruota (in sistemi più tecnologici)?

Che cos'è un differenziale?

• Il lavoro di un differenziale è compensare le differenze. In particolare le differenze nella velocità della ruota durante la svolta. Ad esempio, immagina di fare un angolo. La tua ruota interna ha una distanza più breve da percorrere rispetto alla ruota esterna mentre vai dietro l'angolo. Ciò significa che la ruota esterna deve girare più velocemente per stare al passo con la ruota interna.
• Il differenziale consente alle ruote di girare a velocità diverse fornendo comunque potenza. Senza un differenziale, le gomme si strofinavano e saltavano lungo il marciapiede durante le curve.

Principio di funzionamento:

• Ho trovato un'ottima fonte online qui
• La coppia viene fornita dal motore, tramite la trasmissione, a un albero di trasmissione, che corre verso l'unità di trasmissione finale che contiene il differenziale.

• Un pignone conico a spirale prende la sua trasmissione dall'estremità dell'albero dell'elica ed è racchiuso all'interno dell'alloggiamento dell'unità di trasmissione finale. Questo si adatta alla grande corona dentata conica a spirale, nota come corona dentata.

• La corona dentata e il pignone possono ingranare con orientamento ipoide, non mostrato. L'ingranaggio della corona dentata è fissato al supporto differenziale o alla gabbia, che contiene le ruote o gli ingranaggi "sole" e "pianeta", che sono un gruppo di quattro ingranaggi conici contrapposti sul piano perpendicolare, quindi ogni ingranaggio conico si accoppia con due vicini e ruota in senso contrario al terzo, con cui è rivolto e non si intreccia.

• Le due ruote dentate del sole sono allineate sullo stesso asse della corona dentata e guidano i semialberi dell'assale collegati alle ruote motrici del veicolo. Gli altri due ingranaggi planetari sono allineati su un asse perpendicolare che cambia orientamento con la rotazione della corona dentata.

Fondamentalmente, indipendentemente da quali esperienze delle ruote caricano, gli ingranaggi planetari corrispondenti a loro compenseranno ciò.

La capacità di un differenziale di inviare varie quantità di potenza su richiesta alla singola ruota si chiama Vector Torque.

Generalmente hanno un attuatore elettrico collegato al gruppo diff per facilitare la distribuzione della coppia

Per informazioni più avanzate sul vectoring della coppia, questo video sarà utile.

Ulteriori informazioni sul vectoring della coppia sono disponibili in questa buona domanda Come funziona il differenziale di coppia

/mechanics//a/25370/12697 Copre la disposizione fisica degli ingranaggi in un differenziale di base. La chiave per comprendere un differenziale è capire come si comportano questi ingranaggi in diversi scenari.

La disposizione degli ingranaggi significa che rispetto alla corona dentata i due semialberi sono costretti a girare con quantità uguali e opposte.

Guardando dall'esterno del differenziale, ciò significa che la velocità media dei due semialberi deve essere uguale alla velocità con cui gira la corona dentata. Quindi, quando il motore gira l'albero di trasmissione, almeno una delle ruote deve girare.

Vediamo anche che se il differenziale è privo di attrito, la coppia erogata alle due ruote deve essere la stessa poiché qualsiasi differenza di coppia provocherebbe la variazione della velocità degli ingranaggi all'interno del differenziale.

Se entrambe le ruote motrici hanno una buona aderenza, il differenziale di base funziona perfettamente nel trasferimento di potenza sulla strada consentendo alle ruote motrici di girare a velocità diverse.

Lo stesso principio può essere esteso a più ruote, ad esempio un veicolo a 4 ruote motrici di solito avrà tre differenziali, uno al centro per le differenze tra anteriore e posteriore e quindi i differenziali anteriore e posteriore per le differenze di velocità tra sinistra e destra di ciascuna estremità .

Se una ruota perde aderenza, la ruota che perde aderenza ruoterà liberamente poiché la coppia erogata alle ruote è la stessa pochissima potenza erogata alle ruote che hanno ancora aderenza.

Quindi, nelle auto ad alte prestazioni i sistemi sono costruiti per rilevare livelli di slittamento indesiderabili e limitarli attraverso i freni delle auto o attraverso meccanismi extra nel differenziale. Esistono anche tipi di differenziale più complessi che presentano caratteristiche di velocità VS coppia diverse.

Perdere la trazione sul veicolo a 4 ruote motrici quando una ruota slitta in qualche modo sconfigge l'oggetto della trazione integrale. I vecchi fuoristrada offuscati spesso utilizzavano meccanismi grezzi per bloccare i differenziali durante la guida fuoristrada. I fuoristrada più moderni hanno spesso sistemi più sofisticati simili a quelli delle auto ad alte prestazioni.