Los diferenciales son uno de los héroes anónimos del diseño moderno de automóviles. Escondido justo en la parte trasera del tren de transmisión, son un componente que pocas personas siquiera saben que está ahí. El hecho de que simplemente se sienten tranquilamente allí y continúen con su trabajo, muy rara vez se equivocan o necesitan reemplazarlos, también les ha ayudado a volar bajo el radar.
¡Pero todo eso cambia hoy! En este artículo vamos a echar un buen vistazo a estos componentes impresionantes. Vamos a hablar sobre cómo funcionan, todos los diferentes tipos de diferenciales de automóviles que hay, y también echar un vistazo a algunos de los signos y síntomas en las pocas ocasiones en que comienzan a salir mal.
Pero primero, tenemos que responder a una pequeña pregunta básica:
¿Qué hace un diferencial de todos modos?
Sí, vamos a comenzar todo con esto, tal vez la pregunta más hecha sobre los diferenciales: ¿qué diablos hacen de todos modos?
Así como usted probablemente sabe la potencia para mover el vehículo hacia adelante o hacia atrás es generada por el motor. Francamente, si usted no sabe que puede ser el momento de tomar un rápido 101 en conceptos básicos de mecánica de automóviles antes de entrar en territorio diferencial.
Una nota rápida: este ejemplo supone un automóvil o camión estándar solo con tracción trasera. Los automóviles con tracción en todas las ruedas o en las 4 ruedas también tienen diferenciales, que están en diferentes diseños. Para nosotros, aunque la mejor manera de entender los diferenciales, aunque con este sencillo ejemplo a continuación.
Por lo tanto, la potencia se mueve del motor a las ruedas traseras a través del eje de transmisión y la transmisión. El diferencial es el componente final del automóvil que transfiere la energía generada por el motor a las ruedas motorizadas que impulsarán el vehículo hacia adelante.
Simple, ¿eh?
El diferencial se coloca justo al final de la transferencia de potencia del motor a las ruedas para que pueda realizar tres funciones vitales:
Dirige esa potencia del motor a las ruedas.
Sirve como punto de reducción final para la velocidad de rotación en la transmisión. Sin el diferencial, la transmisión y el eje de transmisión pueden girar demasiado rápido, haciendo que el vehículo sea imposible de controlar.
Permite que las ruedas traseras giren a diferentes velocidades.
Es esa última función que ayuda a hacer diferenciales los componentes únicos y muy importantes que son. También es, en caso de que no pudieras adivinar, de dónde obtienen su nombre.
Por qué sus ruedas necesitan girar a diferentes velocidades Parte 1 – Esquinas y vueltas
Hay una gran cantidad de razones por las que las ruedas de su vehículo necesitan girar a diferentes velocidades. Una simple declaración matemática puede explicar una de las razones más importantes:
La velocidad es igual a la distancia recorrida dividida por el tiempo que se tarda en recorrer esa distancia.
Mira, literalmente no podríamos dar una explicación más clara aquí. Ok, si las matemáticas avanzadas no son lo tuyo (y ciertamente no son las nuestras, así que no te preocupes, escribimos esas palabras y todavía no sabemos lo que realmente significan), entonces demos un ejemplo sólido y real del mundo de la declaración anterior.
Imagine un automóvil dando la vuelta a una esquina o una curva. Una rueda está en el interior del automóvil mientras gira. Esta rueda tiene mucho menos terreno para cubrir. Sin embargo, la rueda en el exterior está girando a través de un arco mucho más grande, por lo que necesita cubrir más terreno.
En otras palabras, la rueda interior debe ir más lenta y la rueda exterior y necesita ir más rápido.
Otra forma de pensar en esto es pensar en una fila de soldados marchando en desfile en un campamento del ejército. Cuando se mueven en línea recta, todos se mueven a la misma velocidad y toman la misma cantidad de pasos.
Cuando doblan una esquina, aunque los soldados en el interior de la columna tienen mucha menos distancia para viajar, pueden dar pequeños pasos para bebés y esencialmente simplemente barajar la vuelta de la esquina.
Sin embargo, sus colegas en el exterior de la fila, esos pobres tienen que girar alrededor de la esquina cubriendo mucho más terreno; luego se ven obligados a dar pasos más o más grandes para cubrir la distancia extra mientras se mantiene en línea para que su instructor de perforación no les grite.
Vuelva a poner eso en términos del automóvil mientras gira la esquina. La rueda interior está tomando pequeños pasos para bebés (ha bajado su velocidad). La rueda exterior está dando grandes pasos (ha aumentado su velocidad).
Nada de esto es posible sin un diferencial, ya que permite que las dos ruedas giren a diferentes velocidades.
Por qué sus ruedas necesitan girar a diferentes velocidades Parte 2 – Terreno y Medio Ambiente
Mientras gira el vehículo es la razón número uno por la que se requiere un diferencial (¡ya que sucede tan a menudo!) hay algunas otras veces durante la conducción cuando puede ser útil para tener una transmisión diferencial instalado.
Las razones ambientales para necesitar un diferencial generalmente se reducen a las condiciones de la carretera que afectan la velocidad de giro de las ruedas motorizadas. Si se ejecuta sobre un parche de grava, por ejemplo, o un parche estrecho de hielo, esto puede afectar a las RPM de las ruedas de diferentes maneras.
El diferencial ayudará a compensar este cambio en el RPM. Esto a su vez le ayuda a mantener el vehículo bajo control cuando golpea los peligros de la superficie de la carretera.
El terreno que conduce también puede tener un impacto, aunque este es un problema que encontrará principalmente cuando conduzca fuera de carretera. Inmersiones o agujeros, elevaciones o depresiones en la superficie de la carretera pueden ver una rueda haciendo más contacto con la superficie de conducción que la otra. ¡Incluso podrías perder tracción todos juntos mientras la rueda se levanta en el aire!
Una vez más, un diferencial está ahí para ayudar a compensar en situaciones como esta. Ayudará a transferir energía a la rueda que tiene más tracción, ayudando a mantener el vehículo en movimiento incluso cuando una rueda se levanta lejos de la superficie de conducción.
Si lo miras de esa manera, puedes ver que sin un buen diferencial, en realidad no tienes una verdadera tracción en 4 ruedas o en todas las ruedas.
¿Por qué no hay diferencial en ruedas sin motor?
Un desvío rápido para responder a otra pregunta que es ¿por qué no hay diferencial de automóvil conectado a las ruedas sin motor?
Bueno, en nuestro automóvil estándar con tracción trasera, las ruedas delanteras no están conectadas a la transmisión en absoluto. Esto significa que están girando libremente y, lo más importante, independientemente el uno del otro.
No hay necesidad de un diferencial ya que no hay conexión entre ellos. Si una rueda necesita girar más rápido o más lento que la otra, bueno, simplemente lo hace porque no hay nada que lo detenga.
¿Cómo funciona un diferencial?
Así que eso es lo que hace y por qué lo hace – la siguiente pregunta, por supuesto, tiene que ser cómo lo hace!
Vamos a empezar por hablar sobre el estilo más simple de diferencial – El diferencial abierto. Este es el estilo de diferencial que se encuentra en la mayoría de los automóviles estándar con tracción a las dos ruedas.
Así que imagine un artilugio de aspecto redondeado conectado a su eje de transmisión. ¡Ese es su diferencial, señor!
Dentro del diferencial hay una serie de componentes, todos los cuales están interconectados. Trate de mantenerse al día mientras le presentamos a:
Este es un engranaje grande que está conectado en un extremo al eje de transmisión, ¡esto lo hace girar con toda la potencia del motor! El piñón de entrada está conectado y gira el:
Este componente se encuentra en el medio del diferencial. Parece una especie de jaula, o un cubo de forma extraña. En realidad es difícil de describir. El engranaje de anillo está conectado a las ruedas y las hace girar. Pero debido a su hueco, cubo como forma que también contiene:
Estos son engranajes más pequeños que se sientan dentro del engranaje de anillo.
Esa es la forma básica del estilo más simple de diferencial, el diferencial abierto. Cuando el automóvil conduce en línea recta en terreno plano, el piñón de entrada hace girar el engranaje de anillo, que a su vez transfiere potencia a las ruedas para mover el automóvil hacia adelante.
Cosas encantadoras.
Pero, ¿qué sucede cuando gira el automóvil alrededor de una curva o esquina? ¿Qué será de nosotros cuando las ruedas motorizadas necesita girar a diferentes velocidades?
Spider Man al rescate!
Espera, no, Spider Gears al rescate. Lo siento, nuestro error.
Los engranajes de las arañas pueden girar en sus propios ejes dentro del engranaje de anillo giratorio. Cuando el automóvil se mueve en línea recta, todo el diferencial opera y gira como una unidad sólida.
Cuando el automóvil comienza a girar y las ruedas giran a diferentes velocidades, los engranajes de la araña entran en acción. Giran dentro del anillo, sin pasar por la acción de giro única principal del engranaje de anillo más grande.
Esto a su vez permite que las ruedas traseras giren a diferentes velocidades entre sí.
¿ Qué genial es eso, eh?
¿Cuáles son los diferentes tipos?
El diferencial abierto es genial y ofrece una gama de beneficios. Es difícil, barato y directo y muy rara vez sale mal.
Sin embargo, es un diseño muy simple e inflexible y eso significa que tiene algunos inconvenientes.
Por ejemplo, aunque es excelente para alterar las velocidades de las ruedas durante un simple giro alrededor de una curva o curva, no es tan bueno en las transferencias de velocidad durante las otras veces que se requiere un diferencial, es decir, los cambios de velocidad de las ruedas aplicadas al medio ambiente y al terreno.
Simplemente carece del nivel de finesses requerido para hacer frente a la toba como esa.
Es por eso que hay otros tipos de diferencial disponibles, que pueden variar el par (o potencia) aplicado a cada rueda de maneras mucho más sutiles.
Estos dispositivos se llaman diferenciales de deslizamiento limitados, o LSD.
(No los confundas con otros tipos de LSD si no quieres que los policías llamen a tu puerta).
Diferencial de deslizamiento limitado estilo embrague
Este es, de lejos, el estilo más popular de LSD. Esto se debe a que este diseño toma el buen estilo Open Differential que discutimos anteriormente y simplemente agrega algunos ajustes. Estos ajustes comprenden un poderoso resorte y un conjunto de embragues montados justo en el centro del engranaje de anillo.
El resorte se utiliza para empujar las garras en los engranajes de la araña. De esta manera, cuando una rueda intenta girar más rápido, en lugar de simplemente transferir potencia, la rueda primero debe superar la resistencia proporcionada por el embrague y el resorte.
Esto permite que el diferencial adapte la cantidad de par (o potencia), deteniendo una situación en la que una rueda gira demasiado en un peligro ambiental, por ejemplo, hielo. Esto detiene el diferencial aplicando demasiada potencia a una rueda que no la necesita.
La desventaja es que la resistencia se desgasta en el resorte y el embrague dentro del estilo de embrague LSD. Por lo tanto, este estilo de diferencial tendrá una vida útil mucho más corta que el diferencial abierto más simple pero efectivo.
No, así no es como se reproducen los alienígenas, ¡es un estilo completamente diferente de Differential! Este estilo hace uso de fluido diferencial, y se encuentra con mayor frecuencia en 4 ruedas o todas las ruedas de tracción estilos de vehículo.
Este tipo de LSD se compone de un conjunto de placas giratorias que se encuentran en una carcasa sellada. ¿Por qué está sellada la carcasa? Debido a que está lleno de una muy gruesa – o viscosa, ver lo que hicieron allí? – líquido.
Un extremo de las placas se conecta al eje de transmisión, mientras que el otro se conecta a las ruedas del automóvil. A medida que el automóvil se mueve hacia adelante (o hacia atrás), las placas giran felizmente en su cámara llena de líquido viscoso, simplemente transfiriendo la potencia del eje de transmisión a las ruedas.
Sin embargo, si un juego de ruedas se desliza, la placa del eje de transmisión ahora gira a una velocidad mayor que la placa de transmisión conectada a la rueda (ya que no tiene o menos resistencia de la rueda). Debido a que el fluido entre las placas es tan grueso, hay un retraso entre la respuesta del fluido y las diferentes velocidades de giro.
Esto a su vez ayuda a la placa giratoria más lenta a alcanzar la placa giratoria más rápida. El par se empareja entre el eje de transmisión y las ruedas y usted permanece en fácil control del vehículo.
Cómo cuidar sus diferenciales
Además de no dar la vuelta a cada esquina con neumáticos fumando como si fueras Vin Diesel en Fast and Furious 47 o lo que sea que estén hasta ahora, no hay un todo que puedas hacer para proteger tus diferenciales.
No importa qué variación se haya instalado en su automóvil, encontrará que cada uno está hecho de materiales resistentes y está diseñado para durar miles y miles de millas.
Una pieza de trabajo mecánico doméstico que puede hacer es refrescar el fluido diferencial, también conocido como aceite diferencial. Afortunadamente, esta no es una tarea que tendrá que hacer con demasiada frecuencia, probablemente en algún lugar de la región de cada 30,000 a 50,000 millas, por lo que solo unas pocas veces durante la vida útil del vehículo.
Si su automóvil tiene tracción delantera, el diferencial se montará justo al lado de la transmisión y probablemente compartirá el mismo fluido de transmisión en la carcasa del diferencial y la transmisión, lo que facilita su reemplazo.
Los vehículos de tracción trasera tendrán un diferencial independiente en el axel trasero. Localice su diferencial y rezar que tiene un tapón de drenaje.
Si lo hace, retire el enchufe con un cárter de aceite grande o un cubo debajo. Siéntate y deja que la gravedad tome la tensión.
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Si su diferencial no viene con un tapón de drenaje, entonces tendrá que estar preparado para hacer un gran desastre. Comience a deshacer la carcasa y, a medida que lo haga, el aceite comenzará a filtrarse por los sellos. Trate de atrapar todo lo que pueda en un cubo o sartén más ancho, pero sería una buena idea colocar láminas de plástico aquí.
Montones y montones de láminas de plástico.
Una vez que todo el aceite viejo ha sido drenado, eliminado y eliminado de forma segura, el siguiente paso es llegar a la limpieza. Incluso con un lubricante de buena calidad dentro del diferencial, todavía hay un elemento de movimiento de metal sobre metal dentro del componente. Esto a su vez va a generar virutas de metal que pueden arruinar el funcionamiento de su diferencial.
No importa cuán sucio esté allí, y si este es el primer cambio de aceite para su diferencial, estará sucio, resista la tentación de usar limpiadores o jabones químicos. Pueden hacer un buen trabajo al limpiar todo, pero también existe el riesgo de que puedan dejar residuos químicos que podrían afectar el nuevo aceite.
En su lugar simplemente entrar en el trabajo con un montón de trapos limpios, limpiando el pegamento, virutas de metal y cualquier otra basura que se queda atrás.
Una vez que el interior del diferencial esté limpio, vuelva a juntarlo y vierta su nuevo aceite. Consulte el manual del propietario para las especificaciones del aceite, pero espere usar un peso 80 como mínimo. También no hace falta decirlo, pero comprar el mejor aceite de calidad que puede permitirse para este trabajo.
Eso es todo. Puede que no sea el trabajo más agradable, pero es bastante sencillo y, una vez que lo hayas hecho, no tienes que preocuparte por eso nuevamente durante miles de millas.
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Señales de diferenciales desgastados
Finalmente, vamos a echar un vistazo a algunos de los síntomas de un diferencial que está empezando a desgastarse. Si nota alguno de estos síntomas y nunca ha realizado un cambio de aceite en su Diff, le recomendamos comenzar allí.
Si eso no ayuda, entonces es probable que finalmente haya desgastado su diferencial, y es hora de un reemplazo. Así que mantenga un ojo hacia fuera para:
Como mencionamos anteriormente, un diferencial incluye una gran cantidad de movimiento de metal sobre metal. Es esencialmente un conjunto de engranajes que giran uno alrededor del otro. No solo eso, sino que operan bajo increíbles cantidades de presión para transferir mucha energía en un espacio pequeño.
Esto llevará al desgaste de los engranajes, y no todos se desgastarán al mismo ritmo. A medida que algunos dientes de engranaje se erosionan más que otros, comenzará a escuchar una molienda o un zumbido mientras el vehículo conduce. Este ruido probablemente aumentará en tono a medida que la velocidad del vehículo también aumente.
Exactamente lo mismo de lo que hablamos anteriormente, pero en lugar de un zumbido, escucharás un ruido desagradable. No, no es Britney Spears cantando en su baúl. Es tu diferencial haciendo ese ruido horrible. Y está en el dolor.
El siguiente síntoma a tener en cuenta son las vibraciones, y no las buenas como los Beach Boys cantaron (muchas referencias musicales en esta sección hasta ahora). Este síntoma es ligeramente diferente de los dos que ya vimos. El zumbido y el lloriqueo provienen del daño a los dientes de los engranajes dentro del diferencial.
Las vibraciones provienen de una junta universal desgastada, que es donde el eje de transmisión está conectado al diferencial. Este síntoma comenzará como una vibración leve que siente a través de su pie al presionar el pedal del acelerador. Las vibraciones empeorarán con el tiempo hasta que obtenga su Diff revisado.
