Asignaturas:
- General
- Rueda de piñón de corona
- Funcionamiento del diferencial
- Desventajas de un diferencial
- Ajuste de la rueda del piñón de corona
- LSD (Diferencial Esférico Limitado)
- diferencial torsen
- Mantenimiento y defectos de un diferencial.
- Ajustar la precarga del cojinete del diferencial
General:
El diferencial, también llamado cardán, posibilita una diferencia de velocidad en la conducción. En esta página sólo se utiliza el término diferencial.
En las curvas, una rueda da más revoluciones que la otra. Por lo tanto, cuando un automóvil gira a la izquierda (como en la imagen de abajo), las ruedas derechas darán más revoluciones que las izquierdas (r1 > r2). Entonces hay una diferencia de velocidad. Un diferencial garantiza que esto sea posible.
En los coches con tracción delantera, el diferencial está en la caja de cambios. En los coches con tracción trasera, se encuentra en el eje trasero, entre las ruedas traseras. A continuación, un árbol cardán va desde la caja de cambios hacia atrás, hasta el diferencial.
La siguiente imagen es de un automóvil con tracción trasera. El eje entre la caja de cambios y el diferencial (cardán) se llama eje cardán o eje intermedio. Esto se describe por separado en la página. eje cardan. Hay dos ejes de transmisión montados en el diferencial que impulsan las ruedas traseras.
Rueda de piñón de corona:
La corona del piñón del diferencial se menciona por separado, porque estas piezas deben ajustarse con mucha precisión después del trabajo. La rueda de piñón está unida al eje de la hélice. El motor y la caja de cambios impulsan el eje de la hélice y la rueda de piñón impulsa la corona. El ajuste entre corona y piñón es un trabajo muy especializado. Los engranajes deben ajustarse entre sí según los datos de fábrica y los equipos de medición/ajuste. El ajuste adecuado garantiza la menor generación de ruido y una vida útil más larga.
Funcionamiento del diferencial:
La corona dentada 1 es accionada por el piñón del motor/caja de cambios. Al conducir en línea recta, los ejes de transmisión 2 y 3 girarán a la misma velocidad y la rueda satélite 4 no girará sobre su eje.
En la situación de esta imagen, el eje de transmisión izquierdo está estacionario. Esto puede deberse a que la rueda izquierda está sobre el asfalto y la derecha sobre un camino sin pavimentar. En este caso, la rueda del camino de tierra estará patinando.
La rueda satélite ahora gira sobre su eje y toda la fuerza motriz se deposita en el eje de transmisión derecho. El de la izquierda ahora está estacionario. Una situación similar se produce también al tomar una curva, la presión de los neumáticos es menor en un lado, los perfiles de los neumáticos difieren mucho y la superficie de la carretera no es completamente plana.
Desventajas de un diferencial:
El hecho de que el diferencial permita diferencias de velocidad entre las ruedas también supone una gran desventaja en determinadas circunstancias. Cuando una de las ruedas motrices pierde agarre, se pierde toda la tracción. Cuando un automóvil tiene 1 rueda en el asfalto y 1 rueda en el barro, la rueda en el barro se conducirá al 1% y la rueda en el asfalto (con mayor agarre) permanecerá estacionaria. Esto se debe a que la rueda satélite girará más rápido y la rueda con menor resistencia conducirá más.
Ajuste de la rueda del piñón de corona:
Se puede ajustar la altura y distancia de las superficies de contacto de la corona y el piñón. Las imágenes muestran las consecuencias de un ajuste incorrecto.
Lubricando la corona durante un cuarto de vuelta con grasa especial (que se disuelve en aceite), se puede determinar la superficie de apoyo entre la corona y el piñón. Al girar la rueda dentada varias revoluciones, la superficie de apoyo queda clara (ver imágenes). Ajustando y girando varias veces se puede adaptar el conjunto a la superficie de apoyo ideal.
Hay que tener en cuenta que la carga sobre el accionamiento también provoca un desplazamiento de la superficie de apoyo. A medida que aumenta la carga, la superficie de apoyo se mueve más hacia el exterior de la corona (imagen superior a la derecha). Bajo cargas ligeras, la superficie de apoyo se mueve más hacia el interior. Al ajustar, la superficie de apoyo debe estar en el medio. Consultar siempre los datos de fábrica para tallas.
Un ajuste incorrecto provoca (a veces extremadamente) mucho ruido en el accionamiento, como por ejemplo un silbido o un chirrido. El desgaste también aumentará. Por ejemplo, el diferencial puede fallar después de unos pocos miles de kilómetros debido a un ajuste descuidado (o nulo). Por supuesto, esto fue precedido por un fuerte ruido.
LSD (diferencial de deslizamiento limitado)
Para evitar la situación anterior, es útil desactivar (parcialmente) el funcionamiento del diferencial en algunos casos. Eso se llama bloquear. Cuando el diferencial está bloqueado, la tracción en ambos ejes es la misma. La rueda satélite está parada o ambas ruedas planetarias están acopladas. Existen diversos desarrollos en acoplamientos multidisco, acoplamientos viscosos y acoplamientos de garras.
La siguiente imagen muestra un LSD (diferencial de deslizamiento limitado). Este es un diferencial con mayor fricción interna. Los embragues multidisco se colocan entre las superficies rectas exteriores de las ruedas planetarias cónicas de los semiejes y la carcasa del diferencial.
Los anillos de presión del LSD están unidos, por un lado, a la carcasa del diferencial y, por el otro, pueden moverse axialmente. Los anillos de presión tienen en el interior forma de cuña debido a la forma convexa de las ruedas satélite. Los listones internos (de color oscuro en la imagen de arriba) se acoplan con los dientes internos de los semiejes. Los dientes exteriores de las láminas exteriores engranan en las ranuras longitudinales de la carcasa del diferencial. Esto significa que las láminas exteriores no pueden girar.
Al conducir en línea recta, la corona dentada y el eje de transmisión giran a la misma velocidad, por lo que no hay fricción. Cuando una de las ruedas tiene muy poco agarre y por tanto gira más rápido que la otra rueda, se produce una diferencia de velocidad entre las superficies cónicas del anillo de presión. El anillo de presión se presiona contra las láminas y se crea un momento de fricción dependiente de la carga entre las láminas exteriores (que están bloqueadas por la carcasa del diferencial) y las láminas interiores que giran rápidamente y que están conectadas al eje de transmisión.
Los sistemas más modernos controlados electrónicamente se han desarrollado aún más en los sistemas de autobloqueo. Los anillos de presión descritos anteriormente presentes en los sistemas de autobloqueo se reemplazan entonces por cilindros anulares que funcionan hidráulicamente. Los embragues multidisco se accionan electrónicamente.
diferencial torsen
El diferencial Torsen ('torsen' es una abreviatura de 'detección de par', traducido libremente: 'sensación de par') es, en principio, un diferencial simétrico. Cuando ambos ejes de salida giran con la misma frecuencia de rotación, los pares de accionamiento en estos ejes son iguales. Si se produce una acción diferencial por cualquier motivo, el par de accionamiento hacia el eje de salida que gira más rápido disminuye y hacia el eje que gira más lento. También en este caso se crea en principio un momento de fricción interno que, por un lado, reduce el par de salida y, por otro, aumenta el par de salida. El funcionamiento se basa en el comportamiento de autobloqueo de la transmisión de tornillo sin fin, que se crea eligiendo el ángulo de paso correcto de estos engranajes.
El diferencial del eje en la imagen de abajo está atornillado a la corona dentada. Los ejes del engranaje helicoidal están montados en la carcasa del diferencial. Los engranajes helicoidales, que están conectados dos a dos mediante engranajes cilíndricos, pueden girar libremente alrededor de sus ejes.
Se instalan tres juegos de dos engranajes helicoidales cada uno. Un engranaje helicoidal de cada juego se acopla con el gusano que está estriado en el eje de transmisión de la rueda derecha; el otro engranaje helicoidal engrana con el gusano en el eje de transmisión de la rueda izquierda.
Durante la conducción en línea recta (hacia adelante o hacia atrás), cuando no hay acción diferencial, ambos ejes giran a la misma velocidad. La carcasa del diferencial lleva los engranajes helicoidales, que a su vez impulsan los gusanos con los ejes de transmisión de las ruedas. Ambos engranajes helicoidales quieren girar en la misma dirección debido a su paso, lo que no es posible debido al acoplamiento con engranajes cilíndricos. El diferencial ahora gira como un solo bloque y garantiza una distribución de par simétrica (50% – 50%).
Si se produce un efecto diferencial, por ejemplo al tomar una curva, o si una rueda patina, un tornillo sin fin girará más rápido y el otro más lento que la carcasa del diferencial. Ahora se suministra un par mayor a la rueda que gira más lentamente que a la rueda que gira más rápida. El tornillo sin fin que gira más rápido impulsa el engranaje helicoidal correspondiente y, por tanto, el engranaje helicoidal que impulsa el tornillo sin fin hacia la rueda que gira más lentamente. El par de giro de la rueda que gira más lentamente aumenta adicionalmente mediante el efecto parcialmente autoblocante del accionamiento a través del tornillo sin fin en dirección al tornillo sin fin. Eligiendo el ángulo de paso correcto en el tornillo sin fin, se puede obtener la distribución de par deseada, en este caso el valor de bloqueo.
El diferencial Torsen no influye en ninguna función del ABS, ya que el efecto de bloqueo sólo se produce bajo carga, es decir, cuando se acelera el acelerador.
Especialmente en carreras, al derrapar, el diferencial está bloqueado. Si en determinados vehículos esto no es técnicamente posible, la rueda satélite está soldada a las ruedas planetarias. De esta forma tan económica el diferencial siempre está bloqueado. La desventaja es que ya casi no se puede circular por la vía pública, porque en las curvas la rueda que tiene la velocidad más baja empieza a patinar. También es mayor la posibilidad de que se produzcan defectos en los ejes de transmisión y las juntas homocinéticas.
Otra forma es hacer intervenir el ESP (Programa Electrónico de Estabilidad). Este sistema frena la rueda que patina accionando brevemente la pinza de freno. Al frenar la rueda que patina, se transferirá automáticamente más potencia a la otra rueda mediante la operación del diferencial. De esta forma también se ha eliminado esa desventaja. A esto a veces también se le llama operación de diferencial de deslizamiento limitado electrónico.
Mantenimiento y defectos de un diferencial:
Hoy en día, un diferencial suele contener “aceite de por vida”. El fabricante indica que no es necesario cambiar el aceite periódicamente. Algunos fabricantes indican un intervalo de cambio en un número determinado de kilómetros. Este plazo no podrá excederse. También es bueno cambiar el aceite de vez en cuando para diferenciales con aceite de por vida. Todo aceite entra en contacto con el oxígeno y sufre un proceso de oxidación. El efecto lubricante disminuye. Por eso es bueno cambiar este aceite cada cierto kilometraje (por ejemplo, 150.000 km).
Los diferenciales defectuosos, donde los cojinetes están defectuosos o el espacio en la corona-piñón no está en orden, producirán mucho ruido en la transmisión. Por lo general, los diferenciales se pueden revisar. Durante la revisión, se miden las superficies de los dientes de la corona y el piñón y se reemplazan los cojinetes. Si las superficies de los dientes están demasiado desgastadas, será necesario reemplazar las piezas. Reemplazar la corona suele ser muy costoso.
Ajuste de la precarga del cojinete del diferencial:
Los cojinetes del diferencial deben montarse bajo una determinada precarga. Este valor lo determina el fabricante del diferencial. Si la precarga es demasiado baja o demasiado alta, el rodamiento puede fallar con el tiempo. Considere una carga axial demasiado alta, que podría provocar que el rodamiento se caliente demasiado. Al revisar el diferencial o sustituir los rodamientos, siempre se debe comprobar la precarga y ajustarla si es necesario. Tomando medidas se puede determinar qué espesor debe tener el anillo de llenado (entre el rodamiento y el soporte del sello).
A continuación se dan ejemplos de las mediciones que deben realizarse.
La distancia entre el exterior de la carcasa de la caja de cambios y el cojinete debe medirse con un calibre de profundidad. El valor medido en la foto es de 12 mm.
Con este medidor de profundidad también se puede medir la altura del hombro del soporte del retén de aceite. El valor medido en la foto es de 10,0 mm.
Durante la instalación, el hombro del soporte del sello de aceite se monta en la carcasa del diferencial. Restando los dos valores recién medidos se determina la distancia entre el cojinete del diferencial y el hombro del soporte del retén de aceite: Profundidad – altura = 12,0 0 mm – 10,00 mm = 2 mm.
Si se colocara una cuña de 2 mm entre el cojinete del diferencial y el soporte del sello, el cojinete se montaría sin tensión.
Por supuesto, esa no es la intención; Será necesario colocar una cuña más gruesa para montar el rodamiento bajo tensión. La precarga la prescribe el fabricante. Éste puede ser, por ejemplo, 0,25 mm.
La calza que se debe colocar en este caso es la distancia medida + la precarga, entonces; 2 mm + 0,25 mm = 2,25 mm. Cuando se coloca la cuña con un espesor de 2,25 mm, la precarga está correctamente configurada. El anillo de ajuste adecuado debe encontrarse en un recipiente con anillos de ajuste de diferentes tamaños. La arandela correcta se puede encontrar con un calibre de tornillo.
En la imagen de abajo puedes ver que la cuña tiene un espesor de 2,25 mm. Entonces esta es la cuña correcta. Puede encontrar más información sobre la medición con el micrómetro en la página “Herramientas de medición mecánica".
Las medidas de la profundidad del rodamiento y la altura del hombro del soporte del sello en las imágenes de arriba se realizaron con un medidor de profundidad. Sin embargo, estas mediciones también se pueden realizar con un comparador. También se proporciona una explicación sobre la medición con el indicador de cuadrante en la página “Herramientas de medición mecánica".
Las lecturas en las imágenes a continuación no corresponden a las medidas anteriores. Las fotos también están muy borrosas. Pronto serán reemplazadas por nuevas imágenes que muestran correctamente las medidas.
Los valores del comparador y del medidor de profundidad deben coincidir. En principio, no importa con qué herramienta se realice la medición, siempre que ambas herramientas de medición estén disponibles. Por ejemplo, durante un examen práctico puede ocurrir que sólo se disponga de un tipo de herramienta de medición. Por tanto, es importante poder utilizar todas las herramientas de medición; el pie de rey, el micrómetro y el comparador.
