Mecanismo diferencial

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

 El diferencial es el encargado de transmitir la fuerza hacia los ejes. Adicionalmente a esto, permite que los ejes pueden girar a distinta velocidad en determinadas situaciones como por ejemplo al emprender un giro. Por su modo de actuar, este mecanismo envía la fuerza al neumático que se encuentra más libre. En caso de circular por terrenos resbaladizos, con poca adherencia o terrenos que dejen alguno de nuestros neumáticos en el aire, nos producirá una pérdida casi total de la tracción del vehículo. El bloqueador de diferencial anula, a voluntad, el efecto diferencial del que hablamos; dando todo el poder a las dos ruedas por igual. En los vehículos de doble tracción, su utilización aumenta increíblemente el rendimiento y en los de tracción simple les otorga prestaciones casi de un 4x4.

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.

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.

La transmisión del vehículo transfiere la fuerza del motor a las ruedas a diferentes velocidades y cargas. Tiene discos o conos de bronce u otro material para frenar y sincronizar los engranajes para evitar el desgaste al realizar los cambios de velocidades. También recibe todos los golpes de las ruedas, vibraciones del cardán y el motor y fricción del roce entre los engranajes.

Por su parte, el diferencial trasero consiste en un juego de engranes que cambia la rotación del eje cardán en un ángulo recto a un movimiento de un eje perpendicular. Reduce la velocidad de giro para aumentar el torque y el engrane diferencial para transferir la potencia a las llantas suavemente cuando se presentan diferencias de rotación, entre la llanta interior y la llanta exterior, cuando se recorre una curva.

Funcionamiento del diferencial

Diferencial de paso limitada Diferencial de paso libre

El diferencial consta de engranajes dispuestos en forma de "U" en el eje. Cuando ambas ruedas recorren el mismo camino, por ir el vehículo en línea recta, el engranaje se mantiene en situación neutra. Sin embargo, en una curva los engranajes se desplazan ligeramente, compensando con ello las diferentes velocidades de giro de las ruedas.

La diferencia de giro también se produce entre los dos ejes. Las ruedas directrices describen una circunferencia de radio mayor que las no directrices, por ello se utiliza el diferencial.

Un vehículo con tracción en las cuatro ruedas puede tener hasta tres diferenciales: uno en el eje frontal, uno en el eje trasero y un diferencial central.

En el hipotético caso de que ambos ejes sean directrices, el que tenga mayor ángulo de giro describirá un radio mayor.

El diferencial se compone por un piñón, una corona, dos satélites y dos planetarios, y a éstos los cubre la caja del diferencial.

Dado que un diferencial ordinario reparte la fuerza por igual entre ambas ruedas (reparto 50%-50%), la capacidad de tracción máxima es siempre el doble de la de la rueda con menor tracción.

En caso de que esta sea cero en una de las ruedas, la capacidad de tracción total es lógicamente cero. Para solucionar este problema se emplean diferenciales autoblocantes o bloqueables. Estos últimos pueden enviar hasta el 100% del par a una sola rueda.

Tipos de diferenciales

¿Qué tipos de diferenciales existen y cómo funcionan?

 Existen 4 tipos de diferenciales:

 Diferenciales Abiertos: Son los diferenciales convencionales. Están compuestos por dos planetarias y dos, tres o cuatro satélites. Estas planetarias giran a través de los satélites. Este tipo de diferencial no es adecuado para el 4x4, ya que en el caso de circular por terrenos con poca adherencia o muy trialeros, el diferencial enviara la fuerza al eje con menos o  sin adherencia. Este tipo de diferencial se utiliza en vehículos de tracción simple (4x2) y en algunos 4x4 como por ejemplo Land Rover 90 y 110 (-99), Pick Up Isuzu (2.8 y 3.1), etc.

 Diferenciales Autoblocantes: Este tipo de diferenciales se utiliza en los vehículos 4x4 o 4x2 modernos. Su funcionamiento se realiza mediante discos de fricción (similares a los discos de embrague). Estos discos tienen una determinada precarga en su posición estática y solo liberan al emprender un giro. Esta precarga es reducida ya que debe liberarse fácilmente en cada giro que realizamos. En caso de circular por caminos con poca adherencia o en el caso de que uno de nuestros neumáticos se encuentre en el aire, la fuerza escapara por el neumático que más libre se encuentre perdiendo casi la totalidad de la potencia. La precarga de los diferenciales autoblocantes solo puede retener una pequeña porción de la potencia del vehículo.

  Diferenciales Autoblocantes Mecánicos: Actúan mediante un par de engranajes tipo perro. Estos engranajes se encuentran permanentemente bloqueados y solo desacoplan en maniobras de giro. Esto nos da un gran incremento del rendimiento en trayectos fuera de ruta. Se recomienda para vehículos que circulen mayor mente fuera de ruta y solo para ser aplicados en el eje trasero. En el caso de circulas por superficies duras y emprender un giro, el mismo se desacopla emitiendo un cierto ruido y en algunos casos de manera algo brusca. Las marcas más conocidas de este tipo de bloqueos son Lock Right, Detroit Locker, etc.   

 Diferenciales Bloqueables manualmente: Utilizan un diferencial abierto con un mecanismo que bloquea, a voluntad, los satélites logrando de esta forma un eje rígido (ambas ruedas giran a la misma velocidad). En la posición de desbloqueado, no incide en lo más mínimo en el manejo en ruta, ciudad, etc. Este tipo de bloqueos de diferencial solo estaba disponible en vehículos de guerra, tractores y camiones y su costo es muy elevado.

El ARB Air-Locker posee la última tecnología en este tipo de diferenciales. Actúa mediante un compresor de aire que moviliza una pieza en el núcleo del diferencial que anula el movimiento de los satélites y planetarias, convirtiendo este eje en rígido (bloqueado al 100%). Se puede activar a cualquier velocidad y no requiere lubricantes especiales.

¿Qué es el ARB Air-Locker y cómo funciona?

El ARB Air-Locker es un  bloqueo de diferencial al 100%. Está compuesto por un núcleo de diferencial que reemplaza al original y un compresor de aire. Al oprimir la tecla de accionamiento instalada en el tablero, se emite un estimulo eléctrico al solenoide que deja pasar el aire comprimido hasta el núcleo de diferencial. Este aire acciona un pistón anular que anula el movimiento de los satélites, hermanando ambos palieres al movimiento de la corona. De esta forma obtenemos el 100% de la potencia aplicada al suelo.

¿Qué es el bloqueo central?

El bloqueo central es un dispositivo que se encuentra en algunos vehículos 4x4 (Ejemplo: Land Rover y Mitsubishi).El mismo se encuentra en la caja de transferencia y se encarga de dividir la fuerza hacia el eje delantero y trasero por igual. Este tipo de bloqueo nos será de gran ayuda mientras tengamos buena adherencia en algunos de nuestros ejes.

PARTES PRINCIPALES DE EJE TRASERO

COMPONENTES DEL DIFERENCIAL COMPONETES PRINCIPALES DEL DIFERENCIAL

La corona: es la que impulsa los engranes del diferencial, es la encargada de recibir la potencia del piñón de ataque para darle movimiento a los satélites y planetarios del eje trasero.

Piñón de ataque: es el encargado de recibir la potencia del cardan y hacer mover la corona, este está apoyado por dos rodamientos, que va engranado constantemente en ángulo recto a la corona dentada montada sobre el eje de las ruedas (par cónico).

Las flechas (valier): es la encargada de transmitir la potencia del motor a las ruedas motrices del vehículo, los engranes laterales permiten que las flechas laterales giren a diferente velocidad.

Baleros: son los encargados de evitar la fricción, permite el movimiento y soporta peso (los baleros pueden ser de diferentes diseño de acurdo al uso que se le dé, estos pueden ser de bola, aguja, cónicos).

Satélites: Este sirve o entra a funcionar cuando el vehículo toma una curva, permite que una llanta gire más rápido que la otra.

Planetarios: esto permite el acoplamiento de los valier o flechas para darle el movimiento y así se pueda desplazar el vehículo.

Árbol de la transmisión (cardan): el árbol de transmisión está constituido por una pieza alargada y cilíndrica, que va unida por uno de sus extremos al eje segundario de la caja de cambios, y por el otro lado acopla con el piñón e ataque para transmitir la potencia a la corona, y la corona le da el movimiento al conjunto de satélites y planetarios para que el vehículo se pueda desplazar de un lugar a otro.

Crucetas: las crucetas o uniones universales son acoples al final de la barra de la transmisión, son necesarias debido a los cambios de ángulo que suceden con los cambios de altura del vehículo y por el ligero de alineamientos, causando el desgaste de los componentes y las tolerancias de producción. Una cruceta proporciona una suave transmisión de la potencia hacia el diferencial conforme estos ángulos cambien.    Las crucetas convencionales utilizadas en la mayoría de los vehículos con tracción trasera son de tipo Cardán. Éstas juntas son una cruceta de cuatro puntos, con cojines de copa en cada terminal de la cruz. Se utilizan rodillos de aguja en las copas para permitir a la cruceta articularse conforme la barra de transmisión gira. La cruceta de Cardán es muy utilizada tanto en barras pequeñas para la transmisión de potencia hasta las barras de transmisión utilizadas en camiones pesados y equipo de construcción.

IMAGEN DEL EJE TRASERO Y DIFERENCIAL

TIPO DE LUBRICANTE DEL EJE TRASERO Y DIFERENCIAL

ACEITE

El aceite va variar de acuerdo al año y modelo del vehículo, pero en su gran mayoría utiliza SAE W90.Los lubricantes de eje trasero son lubricantes de extra alto desempeño para engranajes comerciales formulados a partir de selectas bases lubricantes y un avanzado paquete de aditivos.

  Mobilube ™ HD 80W-90, 85W- 140

Mobilube HD 80W-90 y 85W-140 son lubricantes de alto rendimiento para engranajes de servicio pesado formulados a partir de aceites base de alto rendimiento y un avanzado sistema de aditivos. Estos lubricantes están diseñados para aplicaciones automotrices incluyendo ejes y mandos finales de servicio pesado donde se esperan presiones

extremas y cargas de choque. Son recomendados por Exxon Mobil para aplicaciones que requieren un nivel API GL-5.

BENEFICIOS

Las aplicaciones de servicio pesado actuales requieren cada vez mayores rendimientos de los lubricantes. Mayores velocidades, mayor par y mayores cargas requieren formulaciones más avanzadas para maximizar la vida del equipo y optimizar los costos de operación. Además los mayores intervalos de servicio exigen requerimientos adicionales a los lubricantes de engranajes a través de aceites base efectivos y sistemas de aditivos.  La serie Mobilube™ HD está diseñado para cumplir con estos retos.  Los principales beneficios incluyen:

Propiedades

Excepcional estabilidad térmica y resistencia frente a la oxidación a altas temperaturas Insuperable protección contra el desgaste en condiciones de operación de baja velocidad/alto

par y contra el rayado a altas velocidades Excelente protección contra la corrosión y la herrumbre Efectiva lubricación a bajas temperaturas Compatible con los típicos materiales de juntas de automoción Amplio rango de aplicación

Ventajas y Beneficios potenciales

Mayor vida de los engranajes y de los cojinetes gracias a una menor formación de depósitos Juntas más duraderas

Mayor capacidad para soportar cargas Reducción de los costos de mantenimiento y vidas más largas de los equipos

Mayor vida de los componentes y reducción del desgaste Menor desgaste en el arranque y mayor facilidad de arranque Mínimas pérdidas y reducción de la contaminación Reducción del número de referencias de aceites de engranajes

Mobilube™ C 90, 140

Mobilube C 90 y 140 son lubricantes para engranajes formulados con aceites base de alto desempeño y son recomendados por Exxon Mobil para transmisiones, ejes e impulsores finales en las que se requiera una protección API Gl-1.

Características

Estabilidad térmica y resistencia a la oxidación a altas temperaturas

Resistencia a la formación de espuma

Buena protección contra la corrosión

Compatibilidad con los empaques y sellos de trabajo pesado

Ventajas y Beneficios Potenciales

Reduce depósitos y el espesamiento del aceite Mantiene la película de lubricación crítica a temperaturas de operación Minimiza escapes y reduce la contaminación Reduce el desgaste y da larga vida a los componentes

FUNCION DEL PIÑON DE ATAQUE

Es el encargado de recibir la potencia del cardan y hacer mover la corona, este está apoyado por dos rodamientos, que va engranado constantemente en ángulo recto a la corona dentada montada sobre el eje de las ruedas (par cónico).Como los dientes del piñón de ataque son bastantes menos que los de la corona, se produce en el conjunto una desmultiplicación de la velocidad de giro con el consiguiente aumento de par o esfuerzo rotatorio en las ruedas, además de estos existe otro elemento reductor que reduce o desmultiplica las revoluciones del árbol motor (cigüeñal). Recibe el nombre de diferencial, por tanto, en el diferencial y en la caja de cambios las revoluciones del árbol motor (cigüeñal) sufren una reducción o desmultiplicación.

FUNCION DE LOS VALIER (FLECHAS)

Es la encargada de transmitir la potencia del motor a las ruedas motrices del vehículo, los engranes laterales permiten que las flechas laterales giren a diferente velocidad.

MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE LOS DIFERENCIALES

1- Mantener limpia la carcasa, especial dedicación a la zona del piñón de ataque.

2.- Conducir de modo preventivo, pasar los cambios con suavidad, al reducir con la caja de cambios emparejar las rotaciones con el pedal acelerador de acuerdo a la marcha que se desea acoplar, soltar con mucha suavidad el pedal de embrague para que el acoplamiento se produzca con suavidad y sin tirones (sobre carga dañina para la transmisión), evitar estos bruscos cambios de inercia de la maquina, ya que al estar en movimiento posee una gran energía, varias veces su peso.

3.- Al conducir con caja automática y retardador, evitar usar toda la capacidad de frenado, ya que este convierte la energía cinética en calor, su capacidad de frenado están poderosa que provoca sobrecarga en el eje trasero, podría llegar incluso a dañarlo (les recuerdo que un retardador al freno, puede llegar a duplicar la fuerza del motor).

4.- Cambiar al aceite con la frecuencia establecida, de común acuerdo con el proveedor del lubricante y el respaldo de su laboratorio.

5.- Usar al aceite adecuado según la especificación del fabricante del eje.

6.- Las intervenciones de los cubos de rueda trasero, cuando estos se lubrican con aceite del diferencial, se deben efectuar siguiendo todos los pasos descritos por el manual del fabricante, especial cuidado en el trato de los rodamientos y grasas utilizadas (cuando el rodamiento después de una intervención, se lubrica inicialmente con grasa), lograr lo mas que se pueda, un ambiente de atmósfera controlada, que garantice mínimas condiciones que permitan limitar la contaminación con polvo fino – arena – agua, de estos elementos rodantes.

7.- Muestrear con cierta regularidad el eje trasero, 3 o 4 veces al año como mínimo, observar el grado de limpieza del aceite usado (<600 ppm... fierro, cobre >250, silicio < 65).

8.- Estar atento a los ruidos interiores característicos de estos ejes, comisionar a especialistas para pruebas de todo tipo (ciudad, autopista), aunque no exista un síntoma, es conveniente establecer un programa de pruebas cada 2 o 3 meses.

9.- Controlar la temperatura interior del aceite, también la temperatura de la carcasa en la zona del piñón de ataque donde se alojan los rodamientos, con cierta regularidad y dejar anotado estos valores para su posterior comparación. Les recuerdo que estos complejos mecánicos están diseñados para operaciones prolongadas, si durante su existencia se cumplen rigurosamente estos programas de mantenimiento, tal vez una inspección de rodamientos sería aconsejable cuando los parámetros de desgaste observados en el tiempo así lo aconsejen.

10.- Al conducir en zonas muy húmedas, proteger el respiradero, ojalá con un filtro repelente al agua, la manguera de respiración debe estar lo más alejada posible del conector que va en la caja diferencial, debe estar enrollada (cola de chancho), así le aumentamos las dificultades al ingreso de agua y polvo.

11.- Cambiar el aceite a frecuencias más cortas durante el invierno, ya que este elemento de manera natural condensa agua en su interior.

REFLEXION: El árbol de las manzanas

Hace mucho tiempo existía un enorme árbol de manzanas. Un pequeño niño lo apreciaba mucho y

todos los días jugaba a su alrededor. Trepaba por el árbol, y le daba sombra. El niño amaba al árbol y el

árbol amaba al niño. Pasó el tiempo y el pequeño niño creció y el nunca más volvió a jugar alrededor del

enorme árbol. Un día el muchacho regresó al árbol y escuchó que el árbol le dijo triste: "¿Vienes a jugar

conmigo?". Pero el muchacho contestó: "Ya no soy el niño de antes que jugaba alrededor de enormes

árboles. Lo que ahora quiero son juguetes y necesito dinero para comprarlos". "Lo siento, dijo el árbol,

pero no tengo dinero... pero puedes tomar todas mis manzanas y venderlas. Así obtendrás el dinero

para tus juguetes". El muchacho se sintió muy feliz. Tomó todas las manzanas y obtuvo el dinero y el

árbol volvió a ser feliz. Pero el muchacho nunca volvió después de obtener el dinero y el árbol volvió a

estar triste. Tiempo después, el muchacho regresó y el árbol se puso feliz y le preguntó: "¿Vienes a

jugar conmigo?". "No tengo tiempo para jugar. Debo trabajar para mi familia. Necesito una casa para

compartir con mi esposa e hijos. ¿Puedes ayudarme?". "Lo siento, no tengo una casa, pero... puedes

cortar mis ramas y construir tu casa". El joven cortó todas las ramas del árbol y esto hizo feliz

nuevamente al árbol, pero el joven nunca más volvió desde esa vez y el árbol volvió a estar triste y

solitario. Cierto día de un cálido verano, el hombre regresó y el árbol estaba encantado. "Vienes a jugar

conmigo?", le preguntó el árbol. El hombre contestó: "Estoy triste y volviéndome viejo. Quiero un bote

para navegar y descansar. ¿Puedes darme uno?". El árbol contestó: "Usa mi tronco para que puedas

construir uno y así puedas navegar y ser feliz". El hombre cortó el tronco y construyó su bote. Luego se

fue a navegar por un largo tiempo. Finalmente regresó después de muchos años y el árbol le dijo: "Lo

siento mucho, pero ya no tenga nada que darte, ni siquiera manzanas". El hombre replicó: "No tengo

dientes para morder, ni fuerza para escalar... ahora ya estoy viejo. Yo no necesito mucho ahora, solo un

lugar para descansar. Estoy tan cansado después de tantos años...". Entonces el árbol, con lágrimas en

sus ojos, le dijo: "Realmente no puedo darte nada... lo único que me queda son mis raíces muertas,

pero las viejas raíces de un árbol son el mejor lugar para recostarse y descansar. Ven, siéntate conmigo

y descansa". El hombre se sentó junto al árbol y éste, feliz y contento, sonrió con lágrimas.

Esta puede ser la historia de cada uno de nosotros. El árbol son nuestros padres. Cuando somos niños,

los amamos y jugamos con papá y mamá... Cuando crecemos los dejamos... Sólo regresamos a ellos

cuando los necesitamos o estamos en problemas... No importa lo que sea, ellos siempre están allí para

darnos todo lo que puedan y hacernos felices. Parece que el muchacho es cruel contra el árbol... pero

es así como nosotros tratamos a veces a nuestros padres.

Valoremos a nuestros padres mientras los tengamos a nuestro lado.