El Diferencial: Qué es, Función, Fallas y Cómo prevenirlas

July 25, 2019

Un diferencial es el elemento mecánico que permite que las ruedas derecha e izquierda de un vehículo giren a velocidades diferentes, según éste se encuentre tomando una curva hacia un lado o hacia el otro.

Cuando un vehículo toma una curva, por ejemplo, hacia la derecha, la rueda derecha recorre un camino más corto que la rueda izquierda, ya que esta última se encuentra en la parte exterior de la curva. Este fenómeno sucede por la convención matemática de los radios diferentes que recorren cada una de las ruedas.

Antiguamente, las ruedas de los vehículos estaban montadas de forma fija sobre el eje. Este hecho significaba que una de las dos ruedas no giraba bien, desestabilizando el vehículo. Mediante el diferencial se consigue que cada rueda pueda girar correctamente en una curva, sin perder por ello la fijación de ambas sobre el eje, de manera que la tracción del motor actúa con la misma fuerza sobre cada una de las dos ruedas.

 

 

Funcionamiento del diferencial

Se conoce como diferencial al componente encargado, de trasladar la rotación, que viene del motor/transmisión, hacia las ruedas encargadas de la tracción. Dependiendo de la ubicación del grupo motor-propulsor en el vehículo, los sistemas de transmisión del movimiento a las ruedas son diferentes. Encontrándonos con dos grupos:

1.- Vehículos con motor y tracción delanteros, o con motor y propulsión traseros, en donde el secundario de la caja de velocidades termina en un piñón cónico, que da movimiento a una corona, que a su vez lo transmite directamente a las ruedas por medio de sendos ejes de transmisión, emplazados transversalmente en el vehículo.
2.- En los vehículos con motor delantero y propulsión trasera, el movimiento se transmite desde la caja de velocidades al par cónico de reducción (emplazado en el puente trasero) por mediación de un eje hueco llamado árbol de transmisión, que está emplazado en sentido longitudinal al vehículo. Este sistema de transmisión está constituido por: una caja de velocidades, árbol de transmisión y puente trasero.

El movimiento procedente de la caja de velocidades es cambiado de sentido en 90° y es reducido al mismo tiempo en el par cónico emplazado en el puente trasero. En su extremo posterior, el árbol de transmisión termina en la junta cardan que transmite el movimiento al eje de entrada del puente trasero. De este último lo toman las ruedas por medio de palieres que pasan por el interior de los tubos.

Esta última disposición es la considerada como convencional y fue muy utilizada hasta hace unos años, en que fue sustituida casi por completo en los vehículos de turismo, por un sistema de tracción delantera. Está constituido por la corona, que se une a la caja del diferencial por mediación de tornillos como el, y en su interior se aloja el mecanismo diferencial, formado por los satélites y los planetarios.

Los satélites se montan sobre el eje que va alojado en la carcasa, de manera que puedan girar libremente en él; pero son volteados por la caja cuando gira la corona. Engranados con los satélites se montan los planetarios, cuyos ejes de giro se alojan en la corona y caja del diferencial respectivamente, pudiendo girar libremente en ellos con interposición de casquillos de fricción. A los ejes de los planetarios se unen a su vez los palieres, que transmitirán el movimiento a las ruedas.

El conjunto queda ensamblado como muestra el detalle de la figura, apoyado en la carcasa del puente trasero por interposición de cojinetes de rodillos troncocónicos, situados en ambos lados de la corona y caja de diferencial respectivamente.

Cuando un automóvil describe una línea recta, las ruedas de ambos lados dan todas el mismo número de vueltas: pero en una trayectoria curva, la rueda exterior siempre recorrerá más espacio que la interior, por lo que si ambas girasen a la misma velocidad, la interior estaría obligada a efectuar un deslizamiento sobre el suelo, que llevaría, con la actual adherencia de los neumáticos, a una sensible reacción del par y a un comportamiento extraño del vehículo en curva.

Para evitar este problema, los automóviles incorporan lo que auténticamente se llama “diferencial”, que no es más que una parte integrada en el puente trasero o en el “grupo” para ser más exacto. Vemos, pues, que nos encontramos ante un conjunto mecánico que agrupa una función reductora y una diferenciadora del giro de las ruedas.

En el diferencial hay dos ejes, cada uno a una rueda, que cuando el automóvil realiza una trayectoria recta, giran a la misma velocidad, por lo que los satélites no giran sobre sus ejes, sino que transmiten el movimiento con el giro del portasatélites y cuando, en virtud de la trayectoria descrita por el automóvil, un eje necesita girar mas rápido que otro, se compensa el giro haciendo girar los satélites y produciendo un “resbalamiento” en el porta-satélites.

Cuando un vehículo va alrededor de una curva, la trayectoria recorrida por los neumáticos exteriores y los interiores difiere. Eso es, la velocidad de los dos los neumáticos posteriores se diferencian. Por lo tanto, para que el neumático izquierdo y derecho no patinen, el engranaje diferencial es usado para ajustar la diferencia de velocidad de los neumáticos izquierdo y derecho, luego el neumático interior es retardado y el exterior es más rápido.

 

Como evitar averías del diferencial

 

 
Fallas más comunes
El rodamiento guía de la punta del piñón se desgasta prematuramente, a veces puede ser por la tensión a que es sometido en su trabajo. Se identifican una primera causa, la carga de los elementos rodantes en la pista de rodadura provoca un descascarillado profundo evidenciando una fatiga en los caminos de rodadura, la pista interior es la más lesionada, esto provoca una pérdida de la geometría del eje (grave).
Una segunda causa seria, desgaste por condiciones de servicio, (tracción tenaz en los cambios de fuerza), ósea, alto torque, baja velocidad, escasa ventilación, por lo tanto la temperatura del aceite puede subir a niveles de riesgo (superior a 100 º C), como antecedente le agregamos que en 3º velocidad un motor de 675 NM., de curva plana de torque, entre 1200 a 1600 rpm. Esta fuerza original del motor que salió del extremo trasero del cigüeñal, cuando está pasando por una 3º velocidad de la caja de cambios, puede llegar multiplicarse unas 16,5 veces en la punta del eje palier, por tanto, la tensión que genera al pasar por estos engranajes es enorme, este mecanismo debe su existencia al aceite que lo lubrica y lo enfría.
La limpieza de la carcasa que soporta los engranajes diferenciales, llegado el momento de disipar las altas temperaturas que se generan en una condición severa de operación (montaña o ciudad), es fundamental, ya que, si tiene lodos adheridos, estos se transforman en una verdadera chaqueta térmica impidiendo el paso del calor al medio ambiente más frio (la carcasa del diferencial hace de radiador para enfriar el aceite).

Si el rodamiento se deteriora mucho antes de lo esperado, hay que pensar que pudo haber actuado una carga excesiva provocando una tensión desmedida en el eje pasante. Caso contrario pudo darse un error en el montaje o de mantenimiento.

Si se comprueba daños por corrosión sería una falla de mantenimiento, una causa podría ser periodo cambio de aceite muy prolongado o fatiga prematura del lubricante por contaminación con agentes externos (agua, polvo, arena), este acumula una alta concentración de partículas duras y ásperas (fierro y cobre), esto hace que la marcha sea irregular y ruidosa, ya que las partículas duras actuando como esmeril provocan desgaste en otros rodamientos y engranajes asociados a la función.

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