Diferencial autoblocante

Diferencial autoblocante

Si alguna vez te has preguntado qué es eso del diferencial autoblocante y por qué los suelen montar coches de corte deportivo, has llegado al lugar adecuado. En este reportaje, te contamos cómo funciona, para qué sirve y qué tipo de diferenciales autoblocantes existen. ¡No te pierdas el vídeo!

El diferencial autoblocante tiene la función de anular el efecto del propio diferencial, que permite que los coches puedan trazar curvas al haber una diferencia de giro entre la rueda exterior y la interior de la curva. Los hay de varios tipos, pero actualmente están proliferando los electrónicos, mucho más versátiles. En este reportaje, te contamos en detalle cómo funciona y para qué sirve este sistema que encontramos habitualmente en coches de corte deportivo como Ford Fiesta ST, Toyota GR Yaris o Mercedes AMG GTC Roadster.

Todos los coches necesitan llevar un diferencial en el eje motriz para permitir que pueda trazar una curva. Es un elemento mecánico muy ingenioso que funciona muy bien, pero que, en determinadas situaciones, sería mejor no tenerlo. Para esas situaciones es para lo que se diseñan los diferenciales autoblocantes o los bloqueables.

El diferencial recibe la fuerza de la salida de la caja de cambios a un engranaje llamado piñón de ataque. Éste hace girar una corona dentada que tiene atornillada un conjunto de piñones, que son los que hacen posible la diferencia de giro. Se denominan satélites y planetarios. Los planetarios van unidos uno a cada semi-eje (cada uno va a una rueda del eje), de forma que su movimiento hace girar las ruedas. Los satélites giran alrededor de los planetarios y son los que permiten la diferencia de giro entre estos últimos.

En linea recta, los satélites están quietos y ambos planetarios giran a igual velocidad. En una curva, los satélites empiezan a girar y hacen que los planetarios giren a diferente velocidad.  Un diferencial autoblocante es aquel que permite anular el giro de los satélites bloqueándolos según convenga.

Para entender el mecanismo en sí mismo, la forma más eficaz es que lo veáis en funcionamiento en este vídeo:

Vídeo: cómo funciona el diferencial

Para qué sirve el diferencial

En una curva, la rueda que va por el interior de la trayectoria recorre una circunferencia de menos perímetro que la del exterior. Si ambas ruedas estuviesen unidas por un mismo eje y girasen solidarias, sólo podrían describir una circunferencia si la que va por el interior patinase. Así, ¿cómo conseguir que la rueda del exterior dé más vueltas que la del interior de la curva? La forma más sencilla es como sucede en los ejes de los trenes, en los que la superficie de rodadura de las ruedas no es plana; es cónica. Sin embargo, los automóviles no van sobre raíles, así que, para permitir que una rueda gire a distinta velocidad que la otra del mismo eje motriz, se intercala entre ambas el diferencial.

1 piñon de ataque, 2 corona, 3 planetarios, 3b palieres, 4 satélites, 5 carcasa.

Cuando circulamos en linea recta, ambas ruedas recorren la misma distancia y ofrecen la misma resistencia a dar vueltas de modo que, en el diferencial, toda la potencia del motor se reparte a partes iguales entre las dos ruedas del mismo eje. Al trazar una curva, la rueda del interior tiene que dar menos vueltas que la exterior, se frena y ofrece una resistencia mayor a girar que la del otro extremo, de modo que el diferencial envía la fuerza del propulsor a la exterior, que es la que menos resistencia ofrece. El mecanismo funciona siempre.

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Lo malo es que no siempre una rueda que ofrece menos resistencia que la otra al avance lo hace porque estemos trazando una curva: puede que esté sobre el musgo del arcén, una placa de hielo o, simplemente, en el aire. En esas circunstancias, el diferencial enviaría toda la fuerza a la rueda que “gira loca”; la que tiene adherencia se quedaría sin nada.  Si no disponemos de un dispositivo que elimine la acción del diferencial, bastaría que una sola rueda no tuviese adherencia para que nuestro coche no se moviera del sitio, aunque fuese un 4×4.

Este tipo de diferencial es muy empleado en todo terrenos debido a su pesada construcción. Un mando neumático bloquea los satélites.

Otra situación en la que el diferencial tiene serios inconvenientes es al trazar curvas a elevada velocidad. La inercia desplaza el peso a la rueda del exterior de la trazada, dejando la interior casi en el aire. Si necesitamos acelerar en ese momento, la rueda interior girará loca y, por efecto del diferencial, la del exterior (que es la que tiene más adherencia) no recibirá nada de fuerza, de modo que, por más que aceleremos, no conseguiremos avanzar.

Para evitar que esto pase existen los bloqueos de los diferenciales, que pueden ser accionados por el conductor (más propio de vehículos todo terreno) o de forma automática. Estos últimos son los denominados diferenciales autoblocantes.

En ellos, lo que se hace es permitir una diferencia de giro máxima, a partir de la cual el diferencial  se bloquea. Dicha diferencia de giro máxima permitida es lo que se llama “tarado del autoblocante” y se indica con dos cifras que hacen referencia al porcentaje en el que el diferencial se bloquea cuando está en aceleración y en retención. Un diferencial 0/0 sería un diferencial convencional que no se bloquea ni en aceleración, ni en retención (si una rueda da 100 vueltas, la del otro lado podría dar 0). Un diferencial 100/100 sería básicamente soldar una rueda a la otra, no permite diferencias de giro entre ambas. Un diferencial 25/40 sería aquel en el que si la rueda de un lado diese 100 vueltas, la otra daría 25 (y en retención, 40).

En los coches de competición se suelen emplear bloqueos superiores al 40%, sin embargo, en los modelos que encuentras en los concesionarios esos tarados serían demasiado bruscos, por lo que no suelen superar el 25% -salvo que se trate de diferenciales activos con control electrónico, en los cuales el tarado es variable en función de las condiciones-.

Normalmente en los vehículos con tracción delantera no se suelen emplear diferenciales autoblocantes, ya que producen reacciones sobre la dirección y, si el conductor no está atento, pueden hacer girar el volante, por lo que sólo versiones con clara vocación “sport” cuentan con diferenciales autoblocantes en el eje delantero.

¿Cómo se bloquea el diferencial?

En esta sección se ven los embragues de disco que mediante la presión hidráulica, bloquean más o menos el diferencial.

Bien, aquí vamos a separarlos en dos grupos: los que lo hacen de forma mecánica y los que lo hacen empleando la electrónica.

Bloqueos mecánicos

Existen varios tipos dentro de este grupo; los más frecuentes son los de disco, que se basan en la fricción. Se intercalan una serie de discos especiales en cada semieje, de forma que el rozamiento entre ellos arrastra siempre al semieje opuesto. Cuanto más apretados están, más fricción hay y más arrastran. Son muy efectivos y sencillos, pero tienen bastante desgaste si se abusa de ellos. Otros sistemas se basan en la fuerza centrífuga; comunmente se les llama  de “dados”. Básicamente, se trata de unos trinquetes que se expanden con la fuerza centrífuga y engranan en una corona que arrastra el otro semieje. Son muy bruscos y ruidosos y apenas se emplean.

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Luego están los diferenciales “Torsen”: la forma de sus engranes hace que trabajen de forma distinta al diferencial convencional. Son súper efectivos, pero muy caros y pesados.

Por último tenemos los diferenciales de tipo viscoso. El principio de funcionamiento es el mismo que el de discos: la fricción. El diferencial está bañado en una silicona especial que varía su viscosidad con la temperatura. Cuando hay mucha diferencia de giro entre una rueda y otra, la silicona se calienta y se expande, arrastrando al semi eje opuesto.

Bloqueos electrónicos

En este caso, emplean los sensores del ABS y del ESP para decidir cómo debe repartir el diferencial la fuerza. Según convenga, la unidad de mando bloquea más o menos el diferencial gracias a unos embragues intercalados en el diferencial. Estos embragues se accionan normalmente con presión hidráulica.

Estos diferenciales precisan de una unidad electrónica que tome la decisión de cómo, cuándo y cuánto bloquearlos. Lo normal es que, ya que tenemos un ordenador que varía el reparto del diferencial, se puedan seleccionar varios programas de trabajo para adaptar el comportamiento del diferencial bien a los gustos del conductor, bien al tipo de superficie sobre el que circulemos. Son los diferenciales activos que se suelen encontrar en coches de tracción integral de altas prestaciones, como los Subaru Impreza o Mitsubishi EVO.

Actualmente, estos avances electrónicos están haciendo que proliferen unos diferenciales que, en lugar de quitar par a la rueda interior, lo que hacen es incrementar el de la rueda exterior, de forma que ayudan a girar el coche en la curva. Es, por ejemplo, el que emplea Porsche en el eje trasero de sus 911; se suelen llamar diferenciales vectoriales.