Differenziale

Il differenziale è il gruppo di ingranaggi che consente alle due ruote di un assale motore di ruotare a velocità diverse pur continuando a condividere tra loro la potenza del motore. È uno degli elementi essenziali e silenziosi della trasmissione: senza di esso, la ruota interna e quella esterna sarebbero costrette a girare allo stesso regime, cosa impossibile quando un'auto affronta una curva, dato che la ruota esterna deve percorrere un tragitto più lungo. Il differenziale concilia questo conflitto, lasciando che ciascuna ruota giri alla velocità richiesta dal suo percorso pur continuando a trazionare entrambe.

Il classico differenziale aperto ottiene questo risultato con un compatto rotismo di ingranaggi conici. La coppia del motore arriva alla corona, imbullonata a una scatola; all'interno della scatola, piccoli satelliti ingranano con i planetari fissati a ciascun semiasse. Quando l'auto procede dritta, l'intero gruppo ruota come un solo corpo ed entrambe le ruote girano allo stesso modo. In curva, i satelliti cominciano a ruotare sul proprio asse, consentendo a un planetario di girare più in fretta e all'altro più piano, con la differenza ripartita in modo che la media corrisponda al moto in ingresso. Questo elegante meccanismo non richiede alcun intervento del guidatore e funziona automaticamente.

Il differenziale svolge di solito un secondo compito: la riduzione finale. L'accoppiamento del piccolo pignone con la grande corona fornisce il rapporto al ponte, l'ultimo stadio di demoltiplicazione tra il motore e le ruote, che moltiplica la coppia e stabilisce quanto velocemente gira l'albero di trasmissione rispetto alle ruote. Nelle auto a trazione posteriore e integrale ciò avviene in una scatola del ponte separata, mentre nelle auto a trazione anteriore il differenziale è integrato nel gruppo cambio-differenziale insieme al cambio.

Il grande limite del differenziale aperto è legato alla stessa proprietà che lo fa funzionare. Poiché ripartisce la coppia in parti uguali e segue il percorso di minore resistenza, se una ruota perde aderenza, sul ghiaccio, nel fango o semplicemente sollevata da terra, quella ruota gira liberamente e il differenziale trasferisce ben poca coppia alla ruota che ha ancora trazione. Il risultato può essere un'auto immobilizzata con una ruota che gira inutilmente mentre l'altra resta ferma, un difetto frustrante in condizioni scivolose o fuoristrada.

A questa debolezza rispondono diverse soluzioni, che definiscono una famiglia di dispositivi correlati. Un differenziale autobloccante usa frizioni, ingranaggi o un giunto viscoso per trasferire più coppia alla ruota con aderenza non appena inizia lo slittamento. Un differenziale bloccabile può unire rigidamente i due semiassi, così che entrambe le ruote girino insieme indipendentemente dall'aderenza, soluzione apprezzata nell'uso fuoristrada impegnativo. I sistemi elettronici imitano questi effetti frenando la ruota che slitta. Insieme all'assale che serve e al rapporto finale che stabilisce, il differenziale è centrale nel modo in cui un veicolo scarica a terra la potenza, bilanciando la libertà necessaria in curva con il bisogno di trazione.