Diferenciales: ¿Qué son y cuál es el funcionamiento del diferencial?
Para tener un vehículo no solo se necesita saber conducir y tener buenos reflejos, es importante conocer los componentes básicos, su funcionamiento y formas de mantenerlos en buenas condiciones. Uno de esos componentes es el diferencial y, a continuación, te contaremos qué es, cuál es su funcionamiento y cómo mantenerlo en condiciones óptimas.
¿Qué es el diferencial?
En mecánica automotriz, los diferenciales son conjuntos de engranajes que forman parte del sistema de transmisión. Es una pieza clave que permite que las ruedas giren a distintas velocidades para evitar posibles problemas de tracción en las curvas.
Cuando dos ruedas avanzan en línea recta, los diferenciales se mantienen en neutro ya que las llantas van a la misma velocidad y dirección. Sin embargo, cuando hay un giro como al tomar una curva, las ruedas se desplazan ligeramente, y el diferencial se activa para compensar las diferentes velocidades de giro.
Breve historia de su invención
Antes de que los vehículos motorizados se inventaran, existían otros medios de transporte como las carretas. Los fabricantes se percataron de que, al dar una vuelta, la rueda interior recorría menor distancia que la exterior y, por ende, la rueda que necesitaba recorrer mayor distancia debía girar a una velocidad mayor.
Ahora bien, en los vehículos con ruedas fijas, es decir aquellas que no tenían funciones de dirección y que estaban unidas por un eje, la rueda interior comenzaba a empujar a la carreta hacia afuera, provocando rupturas en la rueda exterior, e incluso el riesgo de volcaduras, además de causar incomodidad a las personas que viajaban.
Los primeros vehículos motorizados tenían el mismo riesgo de las carretas, sin embargo, en el caso de las ruedas donde se encuentra la tracción es imposible dejar que una rueda gire libremente, es decir, sin una unión mecánica. Ambas ruedas reciben la fuerza del motor del vehículo a través de la transmisión gracias al diferencial.
El diferencial para coche fue inventado en 1825 por el ingeniero francés Onesiphore Pecqueur, quien era maestro de taller del Conservatorio de Artes y Oficios de París. Se dice que se le ocurrió la idea del diferencial cuando se encontraba trabajando en un modelo del carro de Cugnot.
Estos diferenciales se utilizaron con frecuencia en los primeros vehículos de vapor utilizados en la segunda mitad del siglo XIX, y su diseño fue evolucionando junto con los otros componentes de los automóviles para adaptarse a sus requerimientos.
¿Cómo funciona el diferencial?
El diferencial se constituye por dos piñones cónicos, mejor conocidos como planetarios y que se unen a los extremos de los semiejes y a otros piñones cónicos llamados satélites y que engranan con los planetarios. Los ejes de los satélites no están fijos en el espacio, por lo que el diferencial es un engranaje epicicloidal. Tanto los planetarios como los satélites son de dientes rectos porque requieren velocidades de funcionamiento moderadas y solo se presenta movimiento entre esos piñones cuando el vehículo toma una curva.
Estos componentes generalmente se fabrican con acero al carbono y se montan en un armazón que tiene dos ejes huecos en los extremos, que se encuentran apoyados en el cárter del diferencial mediante los rodamientos. Alrededor de la caja se fija una corona cónica que recibe el par motor del piñón de ataque del árbol de transmisión y lo transmite al eje porta satélites, que a su vez comunican el movimiento a las ruedas.
Cuando el vehículo marcha en línea recta, los satélites solo forman una conexión rígida entre los planetarios, y comunican el movimiento a las ruedas al hacer girar el volante. Ahora bien, la acción del diferencial es incrementar la velocidad de una rueda y reducir la de la otra para obtener giros suaves, seguros y que los ocupantes del vehículo apenas los perciban.
El diferencial reparte el par motor entre las ruedas en partes distintas debido al rozamiento interno. La rueda externa, que provoca la rotación del diferencial, recibe un par menor, mientras que la rueda interna tiene un par mayor. La diferencia entre ambos pares corresponde al par de rozamiento interno del diferencial. Si una rueda supera el límite de adherencia, resbala y el par que absorbe solo la hace girar de forma rápida y sin control, mientras que el par que llega a la otra rueda es muy bajo y el vehículo permanece inmóvil porque el motor resultante es inferior al necesario para vencer la resistencia al avance.
Como has podido comprobar, los diferenciales permiten que exista una diferencia en la velocidad de giro de las ruedas y darle estabilidad ante la marcha en recto para que el trayecto sea seguro, cómodo y fácil de controlar por parte del conductor, manteniendo el control del vehículo con menos esfuerzo y sin el riesgo de pérdidas de adherencia repentinas ante la fuerza que genera la rueda interna.
La interacción entre los engranajes genera mucha fricción, lo que incrementa la temperatura al interior de la transmisión y el motor, por lo que se necesita una grasa de presión para evitar que los engranes se rompan y provoquen una falla.
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