Differenziale (meccanica)
Nelle automobili e altri veicoli il differenziale è un organo meccanico che distribuisce il momento torcente tra le due ruote motrici.
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[modifica] Funzione
In alcuni veicoli, come ad esempio i veicoli ferroviari, alcune macchine operatrici ed i kart, non esistono differenziali e le due ruote motrici sono solidali all'asse, esse dunque ruotano necessariamente sempre alla stessa velocità. Tale soluzione non presenta problemi nella marcia su percorsi rettilinei, ma nella percorrenza di una curva la ruota esterna si trova a dover seguire una traiettoria di lunghezza maggiore di quella della ruota interna: in assenza di differenziale, essendo le ruote vincolate, una delle due deve slittare rispetto al piano di rotolamento, provocando notevole usura del battistrada ed una minor capacità di affrontare curve strette. In presenza del differenziale, invece, la ruota esterna gira più velocemente di quella interna, senza alcuno slittamento. Nel caso dei kart, l'assenza del differenziale è voluta; essi sono infatti progettati per sollevare la ruota posteriore interna alla curva.
[modifica] Descrizione
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Differenziale
Immagine a sinistra: in caso di rettilineo Immagine a destra: in caso di curva, ruota bloccata o sollevata da terra |
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Il differenziale è solitamente costituito da una gabbia portasatelliti cui sono vincolati due assi. Su entrambi gli assi sono installati due satelliti, in presa con due planetari (ingranaggi conici) solidali con i semialberi.
Il differenziale serve, oltre che a trasformare il moto longitudinale dell'albero motore in moto trasversale delle ruote, ad impedire che le ruote motrici slittino in curva, adeguando la loro velocità alla lunghezza della traiettoria.
Infatti il differenziale in rettilineo trasmette alle ruote uguale numero di giri, mentre in curva la ruota interna può diminuire di giri e trasferirli a quella esterna.
[modifica] Differenziali centrali
Nelle auto a trazione integrale viene impiegato un differenziale centrale per distribuire la coppia tra le ruote anteriori e quelle posteriori ed esso è costituito da rotismi epicicloidali.
[modifica] Differenziali bloccabili o a scorrimento limitato (autobloccante)
In caso di mancanza di aderenza, a veicolo fermo, utilizzando un normale differenziale, la ruota priva di aderenza slitterebbe sottraendo coppia alla ruota in presa, che così rimarrebbe ferma. Per questo, in veicoli ad uso fuoristradistico, vengono utilizzati differenziali bloccabili, che permettono di escludere l'azione del differenziale stesso distribuendo uniformemente la coppia sui due semialberi, o a slittamento limitato.
Nelle auto da competizione o comunque in veicoli particolarmente prestanti, vengono invece utilizzati dei differenziali autobloccanti (torsen, lamelle, giunto viscoso Ferguson), per evitare lo slittamento delle ruote su fondi scivolosi.
[modifica] Storia
- 2634 a.C. - secondo una leggenda, l'imperatore cinese Huang Di utilizzò un carro con uno speciale dispositivo differenziale collegato alle ruote che faceva sì che una statua puntasse sempre nella stessa direzione nonostante le curve compiute dal veicolo.
- II secolo a.C. - La Macchina di Anticitera usava un sistema di ingranaggi per calcolare la differenza tra due rotazioni in ingresso, una relativa alla posizione del Sole e l'altra alla posizione della Luna nello zodiaco, fornendo in uscita indicazioni sulle fasi lunari.
- 1810 - Rudolph Ackermann inventore di un sistema a quattro ruote sterzanti, fu erroneamente citato come inventore del differenziale.
- 1827 - Il differenziale moderno viene brevettato dall'orologiaio francese Onésiphore Pecqueur (1792-1852) per l'uso in un veicolo a vapore.
- 1832 - L'inglese Richard Roberts brevetta l'ingranaggio di compensazione, un sistema differenziale per locomotive stradali.
- 1876 - James Starley inventò un differenziale basato su catene da usarsi su biciclette, impiegato più tardi da Carl Benz sulle sue automobili.
- 1897 - Primo uso del differenziale su un veicolo a vapore australiano da parte di David Shearer.
[modifica] Voci correlate
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