El grupo reductor y deferncial consta de un juego de piñones que actuan de elemento reductor y otro grupo de piñones encargados de hacer la función diferencial.
El grupo reductor es ni más ni menos que dos piñones engrandos entre sí, un pequeño piñon (de ataque procendente de caja de cambios/árbol de transmisión ) y otro piñon más grande llamado corona (por su semejanza que recibe el movimiento en direccion a las ruedas). En una caja de cambios transversal el grupo reductor y diferencial va integrado en esta (motor delantero, tracción delantera), son dos piñones con dentado recto, sin embargo en tracción trasera con caja de cambio longitudinal, el diferencial va a la altura del eje de tracción del vehículo.
El grupo recutor es donde verdaderamente se produce la desmultiplicación o reducción para que el vehículo se desplace, con la relación de transmisión de la caja de cambios no sería suficiente. En la caja de cambios realizamos el ajuste que quermos de la marcha y la transformación final del movimiento la conseguimos en el grupo reductor.
Los piñones pueden ser ruedas dentadas o piñones cónicos, si son cónicos se le llama grupo cónico. El dentado puede ser recto o helecoidal.
web de fabricación de engranajes
Para ganar espacio en el habitáculo se emplea el conjunto piñón-corona conico hipoide, que tiene sus dos ejes descentrados uno respecto al otro (se cruzan, no se cortan) el del piñon por debajo de la corona. Con este sistema, al llevar este peso aún mas bajo, el vehículo también aumenta su estabilidad.
Para vehículos de mercancias o de transporte se necesitaría un conjunto reductor de gran dimensión, este problema se evita empleando un doble redtora o doble reductor.
(Imagen de maqueta a escala)
También existe la posibilidad de ubicar la segunda reducción en los palieres dentro de los cubos de ruedas con ayuda de trenes epicicloidales. Sería doble reductora en diferencial y cubo de rueda.
Junto con la corona tenemos el diferencial. Formado por 4 engranajes cónicos, dos plantetarios y 2 satélites. Los planetarios, cada uno de ellos va a una transmisión (rueda) y los satélites que están unidos a la carcasa que abarca a todos. Este sistema de engranajes se emplea para transmitir el mismo par y giro a ambas ruedas tractoras en tramos rectos, pero en las curvas, uno de los piñones planetarios girará más despacío que el otro; debido a que en las curvas la rueda interior tiene que hacer menos recorrido que la exterior. En el giro es como si se bloqueara un planetario, haciendo girar a los satélites que a su vez aumentan el giro del otro planetario.
Esto último tiene un inconveniente, y es que cuando una rueda patina gira loca y la otra permanece inmovil. Los diferenciales autoblocantes evitan este problema.
Diferencial tracción trasera (generalmente):
WEB con dos ANIMACIONES interactivas sobre el DIFERNCIAL
Diferencial tracción delantera (generalmente):
La ubicación de los diferenciales pueden ser únicamente en el eje tractor, o en los dos ejes en la tracción 4x4, y más correctamente si tenemos un diferencial por eje también habrá otro central que compense a estos.
Hay muchos tipos de diferenciales a parte del anterior, que es el más simple que existe.
DIFERENCIALES CON BLOQUEO MANUAL:
En condiciones adversas, en las cuales la superficie por la que se tiene que desplazar el vehículo no es estable, y se nos puede quedar el vehícuo atascado debido a que por una de las ruedas se pierde todo el par ya que no tiene adherencia (efecto diferencial), si tenemos un diferencial con bloqueo manual podemos bloquearlo de manera que la transmisión del par procedente del motor se va repartir por igual entre las dos ruedas tractoras. Esto es gracias a que consguimos bloquear una de las transmisiones (planteario) respecto a la caja de diferecial (bloqueo del resto de los satélites) y con ello al girar piñon corona giran ambas ruedas.
En esta imagen el accionamiento hidrulico
Diferencial ARB: Diferencial controlado electroneumáicamente. Esta compuesto por un núcleo de diferencial que reemplaza al original y un compresor de aire. Al oprimir la tecla de accionamiento instalada en el tablero, se emite un estimulo eléctrico al solenoide que deja pasar el aire comprimido hasta el núcleo de diferencial. Este aire acciona un pistón anular que anula el movimiento de los satélites, hermanando ambos palieres al movimiento de la corona. De esta forma obtenemos la potencia total aplicada al suelo.
Cuando desactivamos el bloqueador el aire escapa por la válvula del solenoide y un resorte vuelve el pistón anular a su posición dejando un diferencial abierto.
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DIFERENCIALES AUTOBLOCANTES:
También llamados diferenciales de deslizamiento limitado (LSD - Limited Slip Diferential).
El sistema de funcionamiento de este tipo de diferenciales es igual que el anterior pero la diferencia está en que estos se bloquean por si mismos sin necesidad que tenga que intervenir el conductor.
Diferencial atuoblocante de conos de fricción
Este diferencial funciona igual que uno convencional en curva, pero cuando hay un giro brusco en una de las ruedas por una falta de adherencia se unen el esfuerzo transmitido de los piñones al esfuerzo centrifugo provocado por dicho giro y los muelles o elementos elásticos que hay entre planetarios; lo que genera que el cono de fricción correspondiente (que se desliza en el palier o forma parte del planetario) tenga un pequeño impulso axial. Esto hace que dicho cono consiga el bloqueo del palier junto con la caja del diferencial y ambas ruedas giren transmitiendo también par a la que permanecería en principio inmovil en un diferencial normal.
Diferencial autoblocante de discos de fricción
En el caso de este diferencial, funciona de manera muy parecida al de conos de fricción con la peculiaridad de que en vez de conos usa discos de fricción, unos enclavados en la carcasa del diferencial y otros en un estriado mecanizado en el palier o transmisión que llega hasta la rueda.
Un sistema complementario que mejora los sistemas anteriores es el descentrado deslizante de los ejes planetarios tal y como se muestran en las siguientes imágnes. Un detalle simplicado nos indica como funciona, aparte del esfuerzo de los piñones y el esfuerzo centrífugo se añade este descentrado deslizante que bloquea uno de las ruedas cuando se produce un giro brusco en esta:
Ferguson o diferencial viscoso por discos:
Este diferencial basa su funcionamiento en el giro desigual de su eje de entrada y su eje de salida. Consta de una carcasa que interiormente alterna unos discos, parte de ellos van unidos al eje dentrada o el eje que la atraviesa y el resto van unidos a la propia carcasa. En el interior de este hay un fluido o aceite compuesto de siliconas o con aditivos de silicona y sobre un 20% de aire del volumen total. En el caso de su acoplamiento a un diferencial trasero (eje trasero) por ejemplo, la carcasa iría unida a la carcasa del diferencial junto con los discos alternos correspondientes, y los otros discos irían unidos al eje que va desde el planetario del diferencial a la misma rueda. Los discos son perforados y estriados para que se produzca un reflujo y el fluido pueda atravesar los discos.
Cuando en este sistema existe una diferencia de giro entre su carcasa y el eje que la atraviesa, la presión sube sobre los 90 bar y la temperatura aumenta bastante por en cima de los 150º, de manera que los discos se aproximan y acoplan provocando el autobloqueo del diferencial. Este sistema es un poco lento en activarse y en desactivarse.
Diferencial TORSEN:
El diferencial Torsen no es igual a un diferencial convencional, su finalidad es la misma, por evita la fuga de par por una rueda. Está compuesto de dos planetarios o tornillos sin fin y tres juegos de piñones alargados con dentados helicoidales en sus centros y dientes rectos en sus extremos. El dentado recto de los piñones hace que las parejas de estos estén unidos entres sí, y el dentado helicoidal de los piñones están unidos con el planetario de su respectivo lado (uno de cada pareja).
El funcionamiento de este diferencial es el mismo que uno convencional en curvas, pero cuando hay una pérdida de adherencia en una de las ruedas, siempre consigue que la mayoría del par vaya hacia la rueda que está en contacto con el asfalto. Esto se logra gracias al dentado helicoidal que tienen los piñones respecto a los tornillos sin fin y el propio tornillo sin fin, que permiten el giro en un sentido pero en otro no (con ambas ruedas apoydas), impidiendo que la rueda que pierda adherencia se "embale" aunque sigue girando (sobre un 15%) transmitiendole giro pero dandole mayor par a la otra rueda (85%). Tampoco permiten que una rueda permanezca inmovil transmitiendole par de giro debido al sistema que conbinan los engranajes de dientes rectos y helicoidales.
En línea recta la carcasa del diferencial empuja a los satelites que bloqueados por sus dientes rectos empujan a los planetarios a través del dentado helicoidal. Recordemos que al ser autoblocante, cuando una rueda no tiene adherencia los planetarios se bloquean en los tornillos sin fin y ambas ruedas giran por igual.
Hay otro tipo de Torsen en los que los satétites tienen una disposición distinta y en vez de tener dos dentados distintos tienen dos dentados helicoidales, sin embargo el funcionamiento está basado en lo mismo:
BLOQUEO ELECTRÓNICO DEL DIFERENCIAL (E.D.S.):
DIFERENCIAL ACTIVO O DEPORTIVO / CONTROL DINÁMICO DE RENDIMIENTO
De este sistema de tracción trasera (ruedas delanteras solamente directrices) se emplea en marcas alemanas como BMW y AUDI, en los cuales tenemos que para poder repartir el par entre las trasnsmisiones traseras, conecta el diferencial trasero con dos grupos de engranajes planetarios mecánicos y dos embragues multidiscos ( uno por cada rueda, respectivamente) controlados electrónicamente para cada rueda trasera. El accionamiento se produce hidraulicamente tal y como se ve en la figura.
Cuando el vehículo va en línea recta el diferencial funciona igual que uno abierto girand todo a la vez, pero cuando tomamos una curva (o bajo distintas condiciones de la marcha) el sistema va más allá que un diferncial normal. Aparte de transmitir normalmente lo que se hace es comunicar parte del grio la carcasa del diferencial directamente a la transmisión, cuando se presionan unos discos alternos (parte unidos al conjunto que viene de la carcasa y parte al piñon de dentado interior que engrana en el piñon de la transmisión) presionados hidraulicamente mediante una bomba acionada por motor eléctrico ( ver "videos"). La suma de ambos pares en la transmisión se hace gestionada electronicamente y consigue un sistema de tracción, que aunque no sea equiparable a la tracción total es bastante eficaz
BMW y AUDI emplean el mismo sistema de tracción trasera (mejorado), las diferencias estriban en los conjuntos de piñones que transmiten el par a la transmisión y que el accionamiento del los embragues multidiscos en BMW se realizan con dos motores eléctricos indipendientes que los mueven axialmente uno por rueda o semieje.
Diferenciales Autoblocantes y diferenciales deslizantes (No-Slip, lock Right, Detroit Locker y Detroit/Kaiser,etc.) : Estos diferenciales son la mayoría de fabricación estadounidese y tienen un sistema basado en los anteriores, aunque no funciona exactamente igual. Actua siempre como diferencial autoblocante evitando que En estos casos, en una curva debido a los sistemas que llevan anillos o muelles, el acople de la rueda exterior (la que más gira) se desacopla (fuerza centrífuga) girando libre y relizando mayor recorrido. Cuando nos encontramos con un problema de adeherencia en una de ellas ocurre lo mismo y con ello se consigue transmitir todo el par motor a la rueda que tiene adherencia. Una de las características principales es su robustez con la finalidad de uso para todo terrenos expuestos a grandes esfuerzos.
Diferencial No-Slip
Diferencial Detroit Locker
COMPROBACIONES DEL GRUPO REDUCTOR Y DIFERENCIAL:
Verificaciones que deben realizarse en el puente trasero (grupo redutor-diferencial).
Comprobación de la carcasa , la cual no debe tener deformaciones ni grietas en su superficie y los alojamientos de retenes y cojinetes se encuentran en perfecto estado.
Los engranajes del par cónico , así como los satélites y planetarios , no deben presentar desgastes excesivos, roturas ni deformaciones. Cuando se desmonte la corona, en su posterior montaje sobre la caja del diferencial deben de utilizarse tornillos nuevos e impregnarlos con un sellador.
Comprobación de los cojinetes de apoyo del piñón de ataque y y del conjunto corona-diferencial, no debiendo presentar anomalías de ningún tipo. Observar que los rodillos no estén picados y que las pistas no presenten deformaciones ni huellas de desgastes.
Los engranajes del par cónico , así como los satélites y planetarios , no deben presentar desgastes excesivos, roturas ni deformaciones. Cuando se desmonte la corona, en su posterior montaje sobre la caja del diferencial deben de utilizarse tornillos nuevos e impregnarlos con un sellador.
Comprobación de los cojinetes de apoyo del piñón de ataque y y del conjunto corona-diferencial, no debiendo presentar anomalías de ningún tipo. Observar que los rodillos no estén picados y que las pistas no presenten deformaciones ni huellas de desgastes.
Despiece del puente trasero
Comprobación de los espaciadores y arandelas de reglaje, no deben presentar desgastes ni deformaciones.
Con el conjunto diferencial ensamblado (ver la figura), se verificará con una galga de espesores el juego lateral de cada planetario, que no ha de superar los 0.15 mm., se sustituirán las arandelas de empuje por otras de mayor espesor.
Con el conjunto diferencial ensamblado (ver la figura), se verificará con una galga de espesores el juego lateral de cada planetario, que no ha de superar los 0.15 mm., se sustituirán las arandelas de empuje por otras de mayor espesor.
Verificación del juego lateral del planetario.
En la operación de ensamblado del conjunto par cónico-diferencial, se impregnarán convenientemente sus componentes del aceite adecuado, debiendo observar durante esta fase una escrupulosa limpieza.
Al ajustar el piñón de ataque, acoplaremos sus cojinetes de manera que no exista juego entre ellos, pero tampoco excesiva dureza.
El montaje del conjunto corona-diferencial requiere también una operación de reglaje, que determine el posicionamiento de la corona con respecto al piñón.
Comprobación de Holgura Con reloj comparador
El montaje del conjunto corona-diferencial requiere también una operación de reglaje, que determine el posicionamiento de la corona con respecto al piñón.
Comprobación de Holgura Con reloj comparador
Proceso de reglaje del conjunto piñón-corona.
Marcas de identificación y reglaje del conjunto piñón-corona.
Se realiza simultáneamente durante la operación de ensamblado del conjunto par cónico-diferencial, ajustamos el conjunto piñón-corona, siguiendo el orden establecido en la figura ajustamos 1º la posición del piñón de ataque (fases 1 y 2) y después la corona (fase 3), para terminar con la verificación de la posición y contacto de los dientes de ambos (fase 4).
Esta verificación se realiza impregnando la corona con un colorante y haciéndola rodar una vuelta completa arrastrada por el piñón. Si la huella de contacto entre ambos es correcta, en la figura, el ajuste está bien realizado; en caso contrario deberá repetirse este ajuste corrigiendo la posición del piñón de ataque o de la corona en función de la huella obtenida en la comprobación.
Muchas de las imágenes recopiladas para esta entrada pertenecen a la página web: http://www.aficionadosalamecanica.com/diferencial-autoblocante.htm
Esta entrada se acabará de desarrollar en la próxima (Tracción 4x4)
DIFERENCIAL DEL PUENTE DE UN CAMIÓN
Por favor, aquellos que tengan dudas, revisen los vídeos que están en el apartado de "vídeos".
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