Differenziale

Ritorniamo, con questo articolo, alla saga “automobile”: oggi andremo a vedere cosa sia un differenziale, quale sia la sua funzione e dove si collochi all’interno di un’automobile. Buona Lettura!

Funzione

Il differenziale è un organo meccanico presente in automobili, trattori, carri ecc, ovvero in buona parte dei veicoli con almeno una coppia di ruote sullo stesso asse.

Le funzioni del differenziale sono:

• Trasferire la potenza motrice dall’albero di trasmissione ai 2 semiassi
• Ripartire la velocità tra ruota destra e sinistra

La prima funzione si riferisce al trasferimento di moto dall’albero di trasmissione, che corre in direzione longitudinale all’automobile, ai 2 semiassi e quindi alle ruote, in direzione ortogonale all’albero di trasmissione stesso.

La seconda funzione è quella che merita maggiore attenzione; supponendo di percorrere un tratto di strada dritto, di sicuro entrambe le ruote vedranno la stessa lunghezza di traiettoria da percorrere. Questo non sarà invece vero nel corso di una percorrenza in curva, in quanto la ruota esterna dovrà ruotare più velocemente rispetto all’interna, avendo da percorrere una traiettoria più lunga. In un caso del genere, un sistema senza differenziale porterebbe entrambe le ruote a slittare, poichè l’interna ruoterebbe troppo velocemente rispetto alla traiettoria da percorrere e viceversa l’esterna troppo lentamente.

Ad ogni modo, nonostante la sua importanza, vi sono casi in cui il differenziale, per un discorso di semplicità costruttiva o comunque di velocità raggiunte non eccessive, non sia presente (l’esempio tipico è quello dei Go-Kart).

Nel paragrafo successivo andremo ad analizzare il differenziale per vedere come esso risolva questo problema.

Descrizione del sistema

Supponiamo di avere un’automobile con trazione posteriore e motore anteriore. Lo schema albero di trasmissione-differenziale sarà il seguente:

La potenza motrice arriverà dall’albero di trasmissione, dopo essere passata attraverso il cambio: per “deviare” il flusso da direzione longitudinale all’automobile a direzione trasversale (quella dei semiassi) verrà utilizzata una coppia di ruote coniche (come quella rappresentata in immagine)

Se i semiassi fossero direttamente collegati a una delle ruote coniche, durante la percorrenza di una curva non risolverei il problema delle diverse velocità di percorrenza, poichè ruota interna ed esterna ruoterebbero alla medesima velocità. Per questo motivo, alla ruota conica coassiale con i semiassi viene vincolata una ruota satellite, la quale sarà in collegamento con i semiassi stessi. In caso di moto rettilineo, la ruota satellite girerà come rappresentato in immagine, ovvero tutto il corpo della ruota seguirà la traiettoria in rosso (comportandosi di fatto come un satellite attorno ad un pianeta) senza però girare su se stessa.

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Nel caso di curva, la ruota satellite ruoterà (oltre che come descritto sopra) anche attorno al proprio asse (vedere nell’immagine sotto la freccia viola): l’entità di quest’ultima rotazione sarà tanto maggiore quanto più basso sarà il raggio di curvatura, poichè questo enfatizzerà la differenza tra la velocità delle 2 ruote. In altre parole:

• La velocità di rotazione del semiasse interno sarà uguale alla velocità del satellite meno la rotazione di quest’ultimo
• La velocità di rotazione del semiasse esterno sarà uguale alla velocità del satellite più la rotazione di quest’ultimo

In questo modo il sistema sarà in grado di adattarsi a qualsiasi differenza di velocità tra le due ruote dovuta a raggi di curvatura sia stretti che ampi (potrei addirittura ritrovarmi senza problemi nel caso in cui una ruota faccia da perno e pertanto non si muova).

Conclusioni

L’articolo è giunto alla conclusione: spero che quanto spiegato sia stato chiaro e soprattutto di vostro interesse. Fatemi sapere nei commenti cosa ne pensate.

Noi ci risentiamo settimana prossima

A presto

Luca