Differenziali

[Yoda]

Le tipologie di differianziali in commercio e usati in passato sono tantissime, perché non facciamo un elenco con annessa spiegazione tecnica? Trovo sia un argomento molto interessante e affascinante
Potremmo spaziare dai sistemi utilizzati da Alfa Romeo fino alle soluzioni più innovative come l'E-Diff Ferrari.

[Spiderfrek]

Oddio io conosco solo quelli di vecchia concezione, che sono dei gruppi molto classici, al massimo autobloccanti al 25% come quelli usati sulle serie 105 e 115 2000 cc.

[nivola]

Luca aveva già fatto una fantastica disamina in merito !
A proposito: ma Luca che fine ha fatto ?????

[Spiderfrek]

Secondo me Luca ha da studiare!

[giomartello]

Le tipologie di differianziali in commercio e usati in passato sono tantissime, perché non facciamo un elenco con annessa spiegazione tecnica? Trovo sia un argomento molto interessante e affascinante
Potremmo spaziare dai sistemi utilizzati da Alfa Romeo fino alle soluzioni più innovative come l'E-Diff Ferrari.

Proposta molto interessante, credo però che bisognerebbe cominciare con la spiegazione di cos'è un differenziale e come funziona.

[nivola]

Le tipologie di differianziali in commercio e usati in passato sono tantissime, perché non facciamo un elenco con annessa spiegazione tecnica? Trovo sia un argomento molto interessante e affascinante
Potremmo spaziare dai sistemi utilizzati da Alfa Romeo fino alle soluzioni più innovative come l'E-Diff Ferrari.

Proposta molto interessante, credo però che bisognerebbe cominciare con la spiegazione di cos'è un differenziale e come funziona.

Parto dalla base:
Teoria: con un assale fisso, che congiunge due ruote poste agli estremi dell'assale stesso, la velocità di rotazione delle due ruote è uguale. Nessun problema sul dritto, ma in curva la ruota interna percorre meno strada rispetto a quella esterna e qui nascono i problemi risolti appunto con l'interposizione tra le due ruote di un differenziale.
Pratica: nei kart non esiste differenziale. La corona della catena è fissata ad un assale rigido (c.d. "palo"). La percorrenza in curva avviene "in derapata", in particolare nelle curve strette e nei tornanti, pratica ovviamente non utilizzabile in strada... Il consumo dei pneumatici è differenziato a seconda della maggior incidenza di curve verso destra o verso sinistra.
Storia: non so dire esattamente quando è stato messo a punto il primo differenziale, ma nella mia macchine del 1927 è già piuttosto "definitivo" nei suoi componenti, non così dissimile dagli attuali, (tranne l'elettronica...). A memoria credo che il differenziale sia apparso entro il 1920, cioè quando le prime vetture hanno cominciato a sviluppare un minimo di velocità e sono emersi i problemi nella percorrenza delle curve. Conosco vetture dei primi anni Dieci, (1913-1914) anche da competizione, che non avevano nè differenziale nè albero di trasmissione, (il moto passava alle ruote posteriori tramite catena, spesso solo ad una ruota o all'assale, se rigido). Mi è capitato di salire su una Hermes Simplex così fatta che già arrivava a circa 100 km/h, ed ho visto una Chiribiri, (iniziale reparto corse Fiat), macchina enorme con trasmissione a catena che supera abbondantemente i 100 km/h....
Lascio ora la palla a voi...

[Yoda]

Ne elenco alcuni che conosco... ma ogni giorno ne inventano uno nuovo:

- Viscoso Ferguson
- A lamelle
- Torsen
- E-Q2
- E-Diff

L'Haldex che usa Audi è sempre un "lamelle"?

[giomartello]

Parto dalla base:
Teoria: con un assale fisso, che congiunge due ruote poste agli estremi dell'assale stesso, la velocità di rotazione delle due ruote è uguale. Nessun problema sul dritto, ma in curva la ruota interna percorre meno strada rispetto a quella esterna e qui nascono i problemi risolti appunto con l'interposizione tra le due ruote di un differenziale.
Pratica: nei kart non esiste differenziale. La corona della catena è fissata ad un assale rigido (c.d. "palo"). La percorrenza in curva avviene "in derapata", in particolare nelle curve strette e nei tornanti, pratica ovviamente non utilizzabile in strada... Il consumo dei pneumatici è differenziato a seconda della maggior incidenza di curve verso destra o verso sinistra.
Storia: non so dire esattamente quando è stato messo a punto il primo differenziale, ma nella mia macchine del 1927 è già piuttosto "definitivo" nei suoi componenti, non così dissimile dagli attuali, (tranne l'elettronica...). A memoria credo che il differenziale sia apparso entro il 1920, cioè quando le prime vetture hanno cominciato a sviluppare un minimo di velocità e sono emersi i problemi nella percorrenza delle curve. Conosco vetture dei primi anni Dieci, (1913-1914) anche da competizione, che non avevano nè differenziale nè albero di trasmissione, (il moto passava alle ruote posteriori tramite catena, spesso solo ad una ruota o all'assale, se rigido). Mi è capitato di salire su una Hermes Simplex così fatta che già arrivava a circa 100 km/h, ed ho visto una Chiribiri, (iniziale reparto corse Fiat), macchina enorme con trasmissione a catena che supera abbondantemente i 100 km/h....
Lascio ora la palla a voi...

[phyton]

Oddio io conosco solo quelli di vecchia concezione, che sono dei gruppi molto classici, al massimo autobloccanti al 25% come quelli usati sulle serie 105 e 115 2000 cc.

Che peraltro aumentando gli elementi di attrito (modifica prevista dalla ZF) si possono portare assai facilmente al 47%...

[2000spiderveloce79]

Il differenziale, come giustamente puntualizzato da Nivola, nasce per rendere possibile alle ruote motrici di poter girare a velocità diverse, pur venendo investite dalla stessa coppia motrice.
Esso funziona un po' come una bilancia: la sua simmetria tra il "fulcro" (i satelliti) e i "piatti" (i planetari) fa in modo che la forza scambiata tra di essi, e quindi la coppia, sia esattamente uguale tra i due lati e pari alla metà della coppia in ingresso dalla trasmissione.
Il differenziale è un cinematismo molto antico, vecchio quanto l'automobile: se non erro risale a fine Ottocento, quando veniva impiegato addirittura sulle automobili a vapore di un certo Pecqueur, inventore francese.
Per le vetture ad alte prestazioni il differenziale diventa un arma a doppio taglio: rende sì possibile alle ruote motrici di girare a velocità diverse, ma suddivide, appunto per sua definizione, la coppia in parti uguali; ciò è indispensabile mella marcia rettilinea, dove se ciò non si verificasse la vettura avrebbe la sgradevole tendenza a "tirare da una parte", ma in curva la ruota interna scaricandosi per via del trasferimento di carico non è più in grado di trasmettere tutta la coppia inviata dal differenziale, e inizia a pattinare facendo perdere trazione alla vettura poichè, per simmetria, anche la ruota esterna perde coppia quando sarebbe in grado invece di sopportarne di più.
E' questa la motivazione per cui nei kart, come ancora giustamente puntualizzato da Nivola, viene eliminato, mentre nelle vetture sportive viene sostituito da cinematismi più complessi: i differenziali autobloccanti.
Tali differenziali, secondo diverse strategie di funzionamento, reagiscono al pattinamento della ruota interna tendendo in tali condizioni ad assumere il comportamento di un albero rigido, che diventa in grado di ristabilire la giusta coppia sulla ruota esterna e di impedire il pattinamento di quella interna.
I differenziali a lamelle, ad esempio, hanno il portasatelliti montato su un supporto mobile sagomato a rampe inclinate, che durante la fase di "tiro" e di rilascio comprimono due frizioni a dischi multipli che bloccano i planetari (e quindi i semiassi) rispetto al portacorona. Tale tipo di differenziale, molto ingegnoso nella sua costruzione, reagisce però al "tiro" e "rilascio", e non alla grossa differenza di velocità tra le ruote ingenerata dal pattinamento; ciò rende le vetture su cui è montato tendenzialmente sottosterzanti (e di colpo sovrasterzanti agendo di cattiveria sul gas), originando anche fastidiosi cigolii della ruota interna persino nella guida tranquilla, se si ha l'abitudine di affrontare le curve leggermente in tiro per tenere caricato il retrotreno (comportamento che riscontro ogni volta che guido il mio spider, dotato di autobloccante ZF).
I differenziali Torsen nascono appunto per eliminare questa caratteristica: "torsen" è acronimo di "Torque-sensitive", ossia "sensibile alla coppia", e designa una categoria di differenziali che non reagiscono al tiro-rilascio, ma allo squilibrio di coppia generato dal pattinamento della ruota interna. Essi sono costituiti da pacchi di ruote dentate elicoidali ad assi sghembi, che posseggono un rendimento meccanico molto basso perchè tendono a trasformare la forza che viene esercitata su di esse non in forza tangenziale, quindi in coppia, ma in reazione assiale sul loro supporto, che in alcune realizzazioni è mobile per fare in modo che questa forza assiale prema il supporto stesso, come un freno, sul portacorona, aumentando la percentuale di bloccaggio. Regolando l'inclinazione della dentatura delle ruote elicoidali si regola la percentuale di forza che la ruota elicoidale stessa trasforma in coppia, quindi in definitiva la percentuale di bloccaggio stessa, ossia quanto il differenziale riesce a "tendere" al comportamento di un asse rigido. Tali differenziali si bloccano progressivamente al crescere della differenza di velocità tra i due semiassi, quindi non fanno cigolare le ruote se l'andatura è tranquilla, e non rendono la vettura più sottosterzante del previsto.
Ultimamente sono molto in voga sistemi elettronici che simulano il comportamento di un differenziale autobloccante sfruttando la centralina dell'ESP, che è in grado di frenare selettivamente le ruote: tali sistemi rilevano la perdita di aderenza della ruota interna e la frenano, inviando così più coppia sulla ruota esterna. Tale sistema è ancora una volta molto intelligente, ma credo che a lungo andare possa originare consumi anomali delle guarnizioni di attrito dei freni.
Le ultimissime e più sofisticate tendenze sono relative al controllo elettronico della coppia in uscita dal differenziale, allo scopo di migliorare la dinamica dell'auto rendendola più responsiva ai comandi visto che pilotando la coppia sulle ruote motrici (specie se posteriori) si riescono a generare momenti di imbardata supplementari rispetto a quelli forniti dalla sterzatura, col risultato di vetture molto agili anche se lunghe di passo o pesanti: questi sistemi vanno sotto il nome di "torque-vectoring", ossia di "pilotaggio della coppia" e indirizzano elettronicamente la coppia sulle ruote che ne hanno più bisogno, così come fa l'E-Diff Ferrari, che sostituisce il differenziale tradizionale con due frizioni multidisco a comando elettroidraulico poste all'uscita della coppia conica di rinvio.
Discorso a parte meritano i differenziali centrali per le vetture a trazione integrale. Essi rispondono sì alla necessità dei due assi di poter ruotare a velocità leggermente diverse (come succede regolarmente per via delle piccole differenze di diametro degli pneumatici, o delle coppie coniche: è questo il motivo per cui nei primi fuoristrada, in cui il collegamento tra i due assi era rigido, ci si raccomandava di non inserire la trazione integrale quando non necessario), ma ultimamente si sono fatti sempre più complessi per rispondere alle necessità di controllo sempre più preciso della coppia sui due assi, quindi su ogni singola ruota motrice.
I differenziali centrali possono essere asimmetrici, con i planetari che hanno un numero diverso di denti e quindi ripartiscono la coppia non al 50% come i differenziali simmetrici tradizionali; possono essere del tipo Torsen di cui sopra accennato, che reagiscono quindi alla perdita di aderenza su un asse, possono essere anche di tipo Ferguson (detto anche giunto viscoso), costituito da dischi forati che ruotano in un liquido a viscosità controllata (un po' come in una frizione a bagno d'olio), e che tendono a bloccare il giunto quanto più la differenza di velocità si fa marcata. Conosco invece poco i giunti di tipo Haldex, ma se non ricordo male essi sono costituiti da frizioni elettroidrauliche comandate secondo apposite strategie di intervento.
Le tipologie sono quindi moltissime; aggiungo solo una nota del tutto personale, ossia che a mio modo di vedere la semplicissima ricetta fatta di un autotelaio di sana e robusta costituzione, dotato di una trazione integrale ben tarata e costituita da due differenziali meccanici Torsen (centrale e posteriore) più uno "open", non autobloccante, all'anteriore, possano rendere qualsiasi vettura perfettamente sicura, stabile ed emozionante da guidare, senza il minimo ricorso ad alcuna componente elettronica...

[JacoQV]

Conosco invece poco i giunti di tipo Haldex, ma se non ricordo male essi sono costituiti da frizioni elettroidrauliche comandate secondo apposite strategie di intervento.

dovrebbe esserci qualcosa nei file che ti avevo inviato tempo fa. volvo infatti utilizza sia torsen che haldex.

[nivola]

Il differenziale, come giustamente puntualizzato da Nivola, nasce per rendere possibile alle ruote motrici di poter girare a velocità diverse, pur venendo investite dalla stessa coppia motrice.
Esso funziona un po' come una bilancia: la sua simmetria tra il "fulcro" (i satelliti) e i "piatti" (i planetari) fa in modo che la forza scambiata tra di essi, e quindi la coppia, sia esattamente uguale tra i due lati e pari alla metà della coppia in ingresso dalla trasmissione.
Il differenziale è un cinematismo molto antico, vecchio quanto l'automobile: se non erro risale a fine Ottocento, quando veniva impiegato addirittura sulle automobili a vapore di un certo Pecqueur, inventore francese.
Per le vetture ad alte prestazioni il differenziale diventa un arma a doppio taglio: rende sì possibile alle ruote motrici di girare a velocità diverse, ma suddivide, appunto per sua definizione, la coppia in parti uguali; ciò è indispensabile mella marcia rettilinea, dove se ciò non si verificasse la vettura avrebbe la sgradevole tendenza a "tirare da una parte", ma in curva la ruota interna scaricandosi per via del trasferimento di carico non è più in grado di trasmettere tutta la coppia inviata dal differenziale, e inizia a pattinare facendo perdere trazione alla vettura poichè, per simmetria, anche la ruota esterna perde coppia quando sarebbe in grado invece di sopportarne di più.
E' questa la motivazione per cui nei kart, come ancora giustamente puntualizzato da Nivola, viene eliminato, mentre nelle vetture sportive viene sostituito da cinematismi più complessi: i differenziali autobloccanti.
Tali differenziali, secondo diverse strategie di funzionamento, reagiscono al pattinamento della ruota interna tendendo in tali condizioni ad assumere il comportamento di un albero rigido, che diventa in grado di ristabilire la giusta coppia sulla ruota esterna e di impedire il pattinamento di quella interna.
I differenziali a lamelle, ad esempio, hanno il portasatelliti montato su un supporto mobile sagomato a rampe inclinate, che durante la fase di "tiro" e di rilascio comprimono due frizioni a dischi multipli che bloccano i planetari (e quindi i semiassi) rispetto al portacorona. Tale tipo di differenziale, molto ingegnoso nella sua costruzione, reagisce però al "tiro" e "rilascio", e non alla grossa differenza di velocità tra le ruote ingenerata dal pattinamento; ciò rende le vetture su cui è montato tendenzialmente sottosterzanti (e di colpo sovrasterzanti agendo di cattiveria sul gas), originando anche fastidiosi cigolii della ruota interna persino nella guida tranquilla, se si ha l'abitudine di affrontare le curve leggermente in tiro per tenere caricato il retrotreno (comportamento che riscontro ogni volta che guido il mio spider, dotato di autobloccante ZF).
I differenziali Torsen nascono appunto per eliminare questa caratteristica: "torsen" è acronimo di "Torque-sensitive", ossia "sensibile alla coppia", e designa una categoria di differenziali che non reagiscono al tiro-rilascio, ma allo squilibrio di coppia generato dal pattinamento della ruota interna. Essi sono costituiti da pacchi di ruote dentate elicoidali ad assi sghembi, che posseggono un rendimento meccanico molto basso perchè tendono a trasformare la forza che viene esercitata su di esse non in forza tangenziale, quindi in coppia, ma in reazione assiale sul loro supporto, che in alcune realizzazioni è mobile per fare in modo che questa forza assiale prema il supporto stesso, come un freno, sul portacorona, aumentando la percentuale di bloccaggio. Regolando l'inclinazione della dentatura delle ruote elicoidali si regola la percentuale di forza che la ruota elicoidale stessa trasforma in coppia, quindi in definitiva la percentuale di bloccaggio stessa, ossia quanto il differenziale riesce a "tendere" al comportamento di un asse rigido. Tali differenziali si bloccano progressivamente al crescere della differenza di velocità tra i due semiassi, quindi non fanno cigolare le ruote se l'andatura è tranquilla, e non rendono la vettura più sottosterzante del previsto.
Ultimamente sono molto in voga sistemi elettronici che simulano il comportamento di un differenziale autobloccante sfruttando la centralina dell'ESP, che è in grado di frenare selettivamente le ruote: tali sistemi rilevano la perdita di aderenza della ruota interna e la frenano, inviando così più coppia sulla ruota esterna. Tale sistema è ancora una volta molto intelligente, ma credo che a lungo andare possa originare consumi anomali delle guarnizioni di attrito dei freni.
Le ultimissime e più sofisticate tendenze sono relative al controllo elettronico della coppia in uscita dal differenziale, allo scopo di migliorare la dinamica dell'auto rendendola più responsiva ai comandi visto che pilotando la coppia sulle ruote motrici (specie se posteriori) si riescono a generare momenti di imbardata supplementari rispetto a quelli forniti dalla sterzatura, col risultato di vetture molto agili anche se lunghe di passo o pesanti: questi sistemi vanno sotto il nome di "torque-vectoring", ossia di "pilotaggio della coppia" e indirizzano elettronicamente la coppia sulle ruote che ne hanno più bisogno, così come fa l'E-Diff Ferrari, che sostituisce il differenziale tradizionale con due frizioni multidisco a comando elettroidraulico poste all'uscita della coppia conica di rinvio.
Discorso a parte meritano i differenziali centrali per le vetture a trazione integrale. Essi rispondono sì alla necessità dei due assi di poter ruotare a velocità leggermente diverse (come succede regolarmente per via delle piccole differenze di diametro degli pneumatici, o delle coppie coniche: è questo il motivo per cui nei primi fuoristrada, in cui il collegamento tra i due assi era rigido, ci si raccomandava di non inserire la trazione integrale quando non necessario), ma ultimamente si sono fatti sempre più complessi per rispondere alle necessità di controllo sempre più preciso della coppia sui due assi, quindi su ogni singola ruota motrice.
I differenziali centrali possono essere asimmetrici, con i planetari che hanno un numero diverso di denti e quindi ripartiscono la coppia non al 50% come i differenziali simmetrici tradizionali; possono essere del tipo Torsen di cui sopra accennato, che reagiscono quindi alla perdita di aderenza su un asse, possono essere anche di tipo Ferguson (detto anche giunto viscoso), costituito da dischi forati che ruotano in un liquido a viscosità controllata (un po' come in una frizione a bagno d'olio), e che tendono a bloccare il giunto quanto più la differenza di velocità si fa marcata. Conosco invece poco i giunti di tipo Haldex, ma se non ricordo male essi sono costituiti da frizioni elettroidrauliche comandate secondo apposite strategie di intervento.
Le tipologie sono quindi moltissime; aggiungo solo una nota del tutto personale, ossia che a mio modo di vedere la semplicissima ricetta fatta di un autotelaio di sana e robusta costituzione, dotato di una trazione integrale ben tarata e costituita da due differenziali meccanici Torsen (centrale e posteriore) più uno "open", non autobloccante, all'anteriore, possano rendere qualsiasi vettura perfettamente sicura, stabile ed emozionante da guidare, senza il minimo ricorso ad alcuna componente elettronica...

Luca, come sempre sei un grande !!!!
Considerazioni pratiche:
1) passando sulle stesse curve con Duetto ed SZ, entrambe dotate di autobloccante (credo a lamelle) tarato al 25%, riscontro un comportamento diverso in fase di uscita di curva, (parlo di tornanti stretti in salita): il Duetto si impunta di più, mentre la SZ scorre un pelo meglio. Credo però che la differenza non derivi dal differenziale in se ma da altri fattori, (coppia motore, tipo pneumatici, assetto sospensioni). Che ne pensi ?
2) la CW ha tre differenziali. Non so se di tipo autobloccante o meno... Credo che il centrale sia un Ferguson, ma non ne ho certezza. Il controllo elettronico della trazione interviene pochissimo, quasi solo sulla neve. Ho provato più volte a disinserirlo per cercare di capire quale fosse la ripartizione della coppia tra anteriore e posteriore, ma non l'ho capito. Delle volte tira davanti, altre volte spinge dietro, passando dal sottosterzo al sovrasterzo.... E' possibile che il differenziale centrale sposti così tanto la coppia tra i due assali ?

[Spiderfrek]

Luca....Dio confronto a te, dovrebbe andare a tirare su la seranda al Bar Bacciga alle 5 del mattino!!!!

Ti un spetacuall!!!!!

[giomartello]

Luca....Dio confronto a te, dovrebbe andare a tirare su la seranda al Bar Bacciga alle 5 del mattino!!!!

Ti un spetacuall!!!!!

Quotone!

[phyton]

2) la CW ha tre differenziali. Non so se di tipo autobloccante o meno... Credo che il centrale sia un Ferguson, ma non ne ho certezza. Il controllo elettronico della trazione interviene pochissimo, quasi solo sulla neve. Ho provato più volte a disinserirlo per cercare di capire quale fosse la ripartizione della coppia tra anteriore e posteriore, ma non l'ho capito. Delle volte tira davanti, altre volte spinge dietro, passando dal sottosterzo al sovrasterzo.... E' possibile che il differenziale centrale sposti così tanto la coppia tra i due assali ?

La CW ha trazione integrale permanente con tre differenziali, di cui il centrale autobloccante meccanico di tipo Torsen C. La ripartizione di coppia davanti-dietro varia tra il 20%-80% in accelerazione/sottosterzo al 60%-40% in decelerazione/sovrasterzo. In assetto costante la taratura della ripartizione e' leggermente sbilanciata con prevalenza al posteriore: 42%-58%. Gli assali anteriore e posteriore comunque lavorano come un "autobloccante elettronico" grazie all'ASR che frena la ruota che tende a pattinare consentendo di scaricare la coppia alla ruota con piu' aderenza.

[nivola]

2) la CW ha tre differenziali. Non so se di tipo autobloccante o meno... Credo che il centrale sia un Ferguson, ma non ne ho certezza. Il controllo elettronico della trazione interviene pochissimo, quasi solo sulla neve. Ho provato più volte a disinserirlo per cercare di capire quale fosse la ripartizione della coppia tra anteriore e posteriore, ma non l'ho capito. Delle volte tira davanti, altre volte spinge dietro, passando dal sottosterzo al sovrasterzo.... E' possibile che il differenziale centrale sposti così tanto la coppia tra i due assali ?

La CW ha trazione integrale permanente con tre differenziali, di cui il centrale autobloccante meccanico di tipo Torsen C. La ripartizione di coppia davanti-dietro varia tra il 20%-80% in accelerazione/sottosterzo al 60%-40% in decelerazione/sovrasterzo. In assetto costante la taratura della ripartizione e' leggermente sbilanciata con prevalenza al posteriore: 42%-58%. Gli assali anteriore e posteriore comunque lavorano come un "autobloccante elettronico" grazie all'ASR che frena la ruota che tende a pattinare consentendo di scaricare la coppia alla ruota con piu' aderenza.

grazie !!!