Che cosa è il differenziale autobloccante e a cosa serve

287 0
287 0

Premessa: tra le nuove tecnologie che sono state adottate dall’industria dell’automobile il differenziale autobloccante è in assoluto quello che sta raccogliendo il maggiore interesse delle società di progettazione, delle università, delle ricerche di ingegneria. Grazie a nuovi brevetti che sono stati presentati nel corso degli ultimi cinque, sei anni, si parla di almeno una trentina di prodotti che possono rivoluzionare il sistema di trasmissione dei mezzi su gomma, ci sono ogni mese pubblicazioni, ricerche, tesi di laurea che allargano il campo della discussione rendendo questo argomento un continuo divenire di aggiornamenti. Dunque, con questo breve post, vediamo che cosa si può ulteriormente dire di un sistema che grazie alle innovazioni meccaniche prima, ed elettroniche poi, ha radicalmente cambiato la tecnologia delle nostre automobili.

L’evoluzione del differenziale: sicurezza e agonismo

Il differenziale è la componente meccanica con il quale la trasmissione eroga la potenza alle ruote sullo stesso asse. Il differenziale non è semplicemente un mezzo che serve a far muovere l’auto: il suo comportamento cambia a seconda delle condizioni dell’asfalto, del clima, dell’umidità e anche dello stile di guida di chi si trova al volante. Il differenziale consente alle ruote che si trovano sullo stesso asse di girare con un numero di rotazioni diverse quando ci si trova in curva, in salita.

La necessità di ‘inventare’ l’ingranaggio che poi diventò il differenziale nacque con le primissime automobili: ruote alte, velocità ridottissime ma bastava nulla per mandarle fuori strada. Non era una questione di scarsa capacità di guida: servivano due meccanismi fondamentali che non potevano essere mutuati da altri mezzi ma dovevano letteralmente essere costruiti su misura per i veicoli su gomma. Le sospensioni e il differenziale. L’ultima generazione è quella del differenziale autobloccante: si tratta di un compromesso eccellente, tra il differenziale aperto, adatto per uno stile di guida compassato e molto regolare, e quello bloccato che è più indicato per le prestazioni sportive. Ma se oggi un normalissimo padre di famiglia volesse semplicemente guidare la sua nuova auto in sicurezza, in qualsiasi condizione, senza dovere pensare a niente? Ci pensa lui, il differenziale autobloccante che con tutta una serie di sensori – sempre di più – che sono in grado di analizzare ambiente di guida, condizioni del fondo offre il pannello più adatto senza bisogno che il conducente imposti nulla.

Differenziale autobloccante: un’ispirazione tratta dagli orologi

Gli ingegneri che cominciarono a studiare il problema della dinamica delle ruote intorno al 1910 presero spunto dagli orologi. L’interno degli orologi è studiato come un minuscolo e complicatissimo sistemi di ingranaggi che rappresentano perfettamente il meccanismo del differenziale: in un orologio secondi, minuti e ore seguono una loro rivoluzione indipendente e non si possono montare tre controlli diversi. Serve un solo motore che trasmetta la trazione in tre diverse modalità. Di differenziali da allora ne saranno stati brevettati almeno un migliaio: ogni casa automobilistica oggi investe in tecnologia e risorse per vantare il miglior sistema possibile per i propri prodotti (ma anche per evitare di dovere comprare a peso d’oro i brevetti di qualche concorrente).

Tantissime tipologie ma il principio è sempre lo stesso: il differenziale è costituito da una gabbia, definita portasatelliti, che unisce i due semiassi. Il suo interno è molto affascinante: i due satelliti vincolati al semiasse si innestano su due strutture rotanti definite planetari. L’esigenza è quella di trasformare la trazione espressa dal motore che è longitudinale in un modo latitudinale che spinga le ruote motrici. Il differenziale libero, definito anche open, è a tutt’oggi il più economico, semplice, diffuso e prodotto nel mondo: è valido per auto, mezzi pesanti, veicoli a trazione anteriore o posteriore. Il suo scopo è quello di dare una trazione equa alle ruote motrici in qualsiasi condizione. Se da una parte ha un andamento molto regolare dall’altra riduce considerevolmente le prestazioni.

Chi guida auto sportive pretenderà un differenziale bloccato che garantisce una forte spinta in curva, una trazione costante per chi non gioca mai con il freno ma solo con il gas: una delle prime cose che i piloti da corsa imparano a gestire, soprattutto se cominciano subito a misurarsi con la trazione posteriore anche se si tratta solo di un go-kart, è il sottosterzo. La macchina con un differenziale bloccato tenderà sempre “a scappare” cercando trazione costantemente e il pilota sarà sempre costretto a giocare con lo sterzo per dominare la forza della macchina tenendola sulla miglior traiettoria possibile.

L’ultima generazione del differenziale è quello autobloccante, una sorta di via di mezzo tra un differenziale aperto ed uno bloccato. L’obiettivo è quello di garantire la massima sicurezza su qualsiasi fondo rispettando però anche una certa prestazione della vettura. Con questo tipo di differenziale, la ruota motrice che perde aderenza o slitta viene bloccata, così che la coppia motrice si rivolga immediatamente alla ruota che in quel momento garantisce una maggiore tenuta. Di sistemi di differenziali autobloccanti, come detto le case automobilistiche stanno facendo a gara a brevettare qualsiasi novità, ne esistono diversi. Il più diffuso in questo momento storico è l’LSD, Limited Slip Differential, il differenziale a slittamento limitato: un sistema di frenatura, viscoso o a frizione, aumenta la coppia di attrito interna. I planetari all’interno della gabbia del differenziale non sono bloccati, ma sono collegati ad un pacco dischi frizione. Se le due ruote girano alla stessa velocità, il differenziale si comporta allo stesso modo di uno ‘open’; nel caso contrario, invece, i dischi iniziano a girare e producono un effetto frenante che modula la distribuzione della coppia.

Il differenziale Torsen reagisce di più alla coppia che non alla velocità. Questo sistema consente alla due ruote di variare la propria velocità ma in maniera direttamente proporzionale; se una aumenta correndo il rischio di slittare, il sistema si blocca e indirizza la coppia sulla ruota che ha conservato l’aderenza. Un sistema sicuramente molto utilizzato per le auto AllDrive, 4WD.

 

Ultima modifica: 6 giugno 2019