Diferențialul

Se spune că Leonardo Da Vinci a inventat diferenţialul. Un mecanism asemănător, datând din anul 87 î.Chr., a fost însă găsit lângă insula grecească Antikitera. Alţii susţin că ar fi fost născocit de chinezi, în sec 3 d.Chr. În anul 1810, exista probe că germanul Rudolph Ackerman a creat un sistem care a revoluţionat virarea caleştilor. Totuşi, francezul Onesime Pecquere e recunoscut oficial ca fiind inventatorul diferenţialului, care accelerează mai mult roata din exteriorul virajului.

În trecut , automobilele erau prevăzute cu axe-spate rigide . Acest fapt nu era lipsit de pericol la viteze mai mari , deoarece în curbe spatele maşinii avea tendinţa să intre în derapaj . Motivul : cele două roţi din spate trebuie să descrie în curbă două traiectorii de lungimi diferite . Roata din exterior are nevoie pentru a parcurge exteriorul curbei de mai multe rotaţii decât cea din interior . Când ambele roţi sunt prinse de o axă rigidă , roata mai lentă tinde să se rotească la fel de repede ca şi cea mai rapidă . Atunci se roteşte în loc şi nu mai are aderenţă la suprafaţa de rulare . Pentru a împiedica apariţia acestui fenomen , inginerii au inventat diferenţialul . Au întrerupt axa-spate la mijloc şi au înlocuit legătura rigidă cu un angrenaj , amănunţit studiat , de roţi dinţate : de îndată ce pinioanele cilindrice cu dinţi drepţi , fixate pe planetare , se rotesc cu viteză diferită , pinioanele conice compensează diferenţa printr-o mişcare de rotaţie suplimentară . Acest mecanism de compensare poartă denumirea de diferenţial .

Autovehiculele utilitare grele şi maşinile de teren sunt prevăzute cu un dispozitiv de blocare a diferenţialului . Pinioanele conice de compensare pot fi scoase din joc , axa transformându-se din nou într-un arbore rigid . Aceasta are sens pe drumuri de ţară , atunci când una din roţi ameninţă să rămână înţepenită . Graţie blocării diferenţialului , cele două planetare se rotesc împreună cu aceeaşi viteză , până ce profilul anvelopei muşcă din nou din nisip sau mocirlă .

Diferenţialul .

Componentă a transmisiei , care permite roţilor motoare să se rotească în curbe cu turaţii diferite .

Diferenţialul , inventat de Pecqueur în 1827 n-a suferit modificări de principiu ci numai îmbunătăţiri tehnologice . El este un mecanism epicicloidal la care cele două pinioane planetare comandă semiarborii ce antrenează roţile motoare , iar sateliţii se pot roti în jurul arborilor lor ( uneori un arbore comun ) , ale căror lagăre sunt cuprinse , ca şi ale planetarilor , în caseta diferenţialului . Pe casetă este fixată coroana dinţată conică ce primeşte mişcarea de la pinionul arborelui de transmisie ( pinionul de atac ) .Coroana dinţată şi pinionul de atac formează transmisia principală ( sau finală ), care realizează demultiplicarea turaţiei transmise de la cutia de viteze la roţile motoare într-un raport invariabil şi , de regulă , de valoarea cea mai mare . Aceasta se determină în legatură cu valorile rapoartelor treptelor cutiei de viteză . În soluţia clasică ( motor faţa , tracţiune spate ) transmisia finală şi diferenţialul sunt plasate în puntea din spate . La totul in faţa şi totul în spate se utilizează larg construcţia monobloc , într-un agregat unic , a cutiei de viteze , transmisiei finale , diferenţialului ( de multe ori şi a ambreiajului ) .

fig. nr. 1 Transmisia finală şi diferenţialul sunt numite în practică diferenţial . Transmisia finală la autoturisme este realizată cu o singură treaptă de demultiplicare . Angrenajele conice sunt obţinute cu axe , fie concurente fie neconcurente , hipoide , care au avantajul unei durabilitaţi mai mari . La dispunerea motorului transversal angrenajele transmisiei finale sunt cilindrice , simple , deoarece axa longitudinală a motorului şi axa punţii din faţa ( axa semiarborilor planetari ) sunt paralele . Angrenajele melcate sunt foarte puţin utilizate la autoturisme .

Turaţiile celor două pinioane planetare ( n1 si n2 , în ipostaza că sunt diferite , ca în viraj ) , deci ale celor două roţi motoare , sunt legate de turaţia casetei diferenţialului (nc, stabilite de turaţia motorului şi de rapoartele de demultiplicare ale transmisiei finale şi treptei în care se gaseşte cutia de viteze ), prin relaţia :

n1 + n2 = 2nc

La mersul în aliniament , normal : n1 = n2 = nc , adică turaţiile sunt egale

fig. 2 La totul faţa şi la totul spate , ca şi la poziţia transversală a motorului se utilizează curent construcţia monobloc a transmisiei . În primele două cazuri diferenţialul ocupă o poziţie între motor şi cutia de viteze , realizându-se astfel o grupare compactă a angrenajelor . În ultimul caz amplasarea diferenţialului paralel cu motorul ( langă sau sub el ) este o solutie utilă pentru micşorarea lăţimii agregatului .

Când una dintre roţile motoare este în repaus , iar cealaltă pierde contactul cu solul sau întâlneşte o suprafaţă de aderenţă foarte mică ( gheaţă , polei ) , ea începe să se rotească în gol repede , patinând , iar turaţia sa ajunge n2 = 2 nc ( dacă n1 = 0 ). Punerea în rotaţie a roţii şi accelerarea turaţiei sale se datorează faptului că diferenţialul descarcă puterea primită de la motor pe această roată şi o foloseşte numai pentru învârtirea ei în gol . Prin urmare , cuplul rezistent fiind extrem de mic , tot atât de mic este şi cuplul motor , de fapt atât de mic încât nu poate pune în mişcare de rotaţie pe cealaltă roată , aderenţa la sol şi , deci , automobilul nu poate demara , rămânând cu o roată motoare în nemişcare şi cu cealaltă rotindu-se în gol cu turaţie ridicată .

Această împrejurare este imputabilă diferenţialului , care – în fapt – rupe legatura rigidă ce are loc între două roţi montate pe un arbore comun , permiţând diferenţe de turaţii între ele sau chiar rotirea lor în sensuri opuse . Incovenientul se produce şi dacă , în mers , una din roţi se angajează în patinare pe o suprafaţă alunecoasă .Evitarea acestor împrejurari se realizează la vehiculele de teren

sau de tracţiune grea prin dispozitive de blocare a diferenţialului care actionează la comandă manuală , solidarizând arborii planetari cu caseta şi deci eliminând funcţiunea diferenţialului . La autoturismele de performanţe ridicate şi la automobilele de competiţie se folosesc dispozitive automate ( autoblocante ) de blocare şi deblocare a diferenţialului .