El diferencial central también se conoce como diferencial entre-ejes. Para vehículos con tracción de múltiples-ejes, los ejes motrices están conectados mediante ejes motrices. El diferencial central permite que cada eje motriz tenga diferentes velocidades angulares de entrada para eliminar el deslizamiento de las ruedas motrices en cada eje. Los tipos de diferenciales centrales incluyen: diferencial central abierto, diferencial de embrague multi-disco, diferencial Torsen y diferencial de acoplamiento viscoso.
Cuando un vehículo está en movimiento, no sólo viaja en línea recta sino que también realiza varios giros. Cuando un vehículo gira, las trayectorias de las cuatro ruedas son cuatro arcos con radios diferentes. Esto da como resultado diferentes velocidades de rotación de las cuatro ruedas. Si las ruedas sólo pudieran girar a la misma velocidad, el vehículo no podría girar. Incluso si se viera obligado a girar, el eje central se rompería debido a la diferencia en las velocidades de las ruedas. Por lo tanto, se necesita un diferencial para lograr una velocidad diferencial, descomponiendo la velocidad de rotación fija del eje de salida del motor en diferentes velocidades y transmitiéndolas a las ruedas.
Cuando un vehículo gira, el radio de giro de las ruedas delanteras es mayor que el de las ruedas traseras del mismo lado. Por lo tanto, las ruedas delanteras giran más rápido que las traseras y las cuatro ruedas siguen caminos completamente diferentes. Por lo tanto, los vehículos con tracción en las cuatro ruedas requieren un diferencial central para distribuir el par entre los ejes delantero y trasero.
Los tipos de diferenciales centrales incluyen: diferencial central abierto, diferencial de embrague multi-disco, diferencial Torsen y diferencial de acoplamiento viscoso.
I. Diferencial central abierto
Un diferencial abierto es aquel que no tiene restricciones y puede funcionar normalmente cuando el vehículo está girando. El conjunto de engranajes planetarios no tiene dispositivo de bloqueo. Si un vehículo con tracción en las cuatro ruedas-está equipado con tres diferenciales abiertos (delantero, central y trasero), si una rueda patina, toda la potencia del vehículo se desperdiciará en esta rueda y las otras tres ruedas no recibirán potencia.
Ventajas: Ninguna ventaja particular, ya que el diferencial es una condición necesaria para el funcionamiento normal del vehículo;
Desventajas: En el ámbito de los vehículos todoterreno-, un diferencial abierto puede afectar la capacidad del vehículo para salir de situaciones difíciles en carreteras no-pavimentadas.
II. Diferencial de embrague de placas múltiples
El diferencial del embrague multi-disco genera par diferencial a través de un embrague multi-húmedo. Este sistema se utiliza a menudo como diferencial central en-sistemas de tracción en las cuatro ruedas-bajo demanda. Tiene dos juegos de discos de fricción, uno como disco motriz y el otro como disco conducido. Los discos motores están conectados al eje delantero y los discos motrices están conectados al eje trasero. Los discos están sumergidos en un aceite especial y su acoplamiento y desacoplamiento están controlados por un sistema electrónico.
Cuando el vehículo viaja en línea recta, las velocidades de rotación de los ejes delantero y trasero son las mismas y no hay diferencia de velocidad entre los discos motrices y conducidos. En este momento, los discos están separados y el vehículo está básicamente en un estado de tracción delantera-o trasera-, lo que puede ahorrar combustible. Al girar, los ejes delantero y trasero tienen diferentes velocidades de rotación, y los discos motrices y conducidos también tienen una diferencia de velocidad. Sin embargo, como la diferencia de velocidad no ha alcanzado el valor preestablecido del sistema electrónico, los dos juegos de discos permanecen separados y el giro del vehículo no se ve afectado.
Cuando la diferencia de velocidad entre los ejes delantero y trasero excede un cierto límite, por ejemplo, cuando las ruedas delanteras comienzan a patinar, el sistema de control electrónico controlará el mecanismo hidráulico para presionar el embrague multi-disco, y los discos motriz y conducido entrarán en contacto, similar al embrague de un embrague. El par se transmite desde los discos motores a los discos impulsados, logrando así la tracción en las cuatro-ruedas.
Las condiciones de enganche y la relación de distribución del par del diferencial de deslizamiento limitado-de fricción multiplaca están controladas por el sistema electrónico, con una velocidad de respuesta rápida. Algunos modelos también tienen una función de "BLOQUEO" de control manual, donde los discos motrices y conducidos pueden permanecer completamente acoplados, similar al estado de bloqueo de tracción en las cuatro-ruedas de los vehículos todoterreno-profesionales. Sin embargo, las placas de fricción solo pueden transferir hasta el 50 % del par a las ruedas traseras, y el uso de alta-intensidad puede provocar que las placas de fricción se sobrecalienten y fallen.
Ventajas: Respuesta rápida y puede participar instantáneamente; la mayoría de los modelos están activados electrónicamente y no requieren control manual;
Desventajas: Solo puede transferir hasta el 50% de la potencia a las ruedas traseras y es propenso a sobrecalentarse bajo cargas elevadas.
III. Diferencial Torsen
El nombre "Torsen" proviene de "tracción-sensible de torsión". El núcleo de Torsen es el sistema de engranaje de engranaje helicoidal y rueda helicoidal. Desde la vista estructural del diferencial Torsen, se puede ver que hay ruedas helicoidales dobles y engranajes helicoidales. Es precisamente su engrane y entrelazamiento mutuos, así como la transmisión unidireccional de torque desde la rueda helicoidal al engranaje helicoidal, lo que realiza la función de bloqueo del diferencial, que limita el deslizamiento. Durante la conducción normal en una curva, los diferenciales delantero y trasero actúan como diferenciales tradicionales y los engranajes helicoidales no afectan las diferentes velocidades de los semiejes. Por ejemplo, cuando el vehículo gira a la izquierda, la rueda derecha gira más rápido que el diferencial, mientras que la rueda izquierda gira más lento. Las ruedas helicoidales con diferentes velocidades pueden coincidir con precisión y engranar sincrónicamente con los engranajes. En este momento, la rueda helicoidal y el engranaje helicoidal no están bloqueados porque el par se transmite desde la rueda helicoidal al engranaje helicoidal. Sin embargo, cuando un lado de la rueda patina, entra en juego el conjunto de rueda helicoidal y engranaje helicoidal y, a través del diferencial Torsen o del embrague multidisco hidráulico, la distribución de potencia se ajusta automática y rápidamente.
Cuando el vehículo circula normalmente, la carcasa del diferencial P gira, haciendo girar simultáneamente los engranajes helicoidales 3 y 4. En este momento, no hay rotación relativa entre 3 y 4, por lo que el eje rojo 1 y el eje verde 2 giran a la misma velocidad. Sin embargo, cuando un lado del eje encuentra una mayor resistencia mientras el otro lado está en ralentí, por ejemplo, el eje rojo encuentra una mayor resistencia, entonces inicialmente permanece estacionario, mientras la carcasa del diferencial todavía está girando, lo que hace que el engranaje helicoidal 4 gire a lo largo del eje rojo. Cuando 4 rueda, también hace que 3 gire, pero 3 y el eje verde 2 tienen un efecto de autobloqueo, por lo que la rotación de 3 no puede hacer que el eje verde 2 gire. Por lo tanto, 3 deja de girar y, al mismo tiempo, 4 también deja de girar. Así, 4 sólo puede girar el eje rojo junto con la rotación de la caja del diferencial, distribuyendo el par al eje rojo y permitiendo que el vehículo salga del apuro.
El dispositivo más importante es el diferencial autoblocante-con detección de par-central, que puede ajustar continuamente la salida de potencia entre los ejes delantero y trasero de 25:75 a 75:25 según el estado de conducción, y la respuesta es extremadamente rápida, casi sin retraso (se han analizado las características del diferencial autoblocante-con detección de par en detalle anteriormente), y con el apoyo del programa electrónico de estabilidad, la iniciativa de distribución de energía se mejora aún más.
En pocas palabras, el diferencial Torsen es un diferencial mecánico puro totalmente automático, es decir, no requiere control manual y es 100% confiable y tiene transmisión directa. Desde cierta perspectiva, es un diseño muy equilibrado.
Ventajas: Puede proporcionar información sobre la diferencia de resistencia entre las ruedas motrices en un instante y distribuir la salida de par. Además, la característica de bloqueo-es lineal y se puede ajustar dentro de un rango relativamente amplio de salida de par.
Desventajas: no existe un modo de tracción en dos-ruedas; La capacidad de deslizamiento limitado-del diferencial es limitada y la potencia no se puede transmitir completamente a una determinada rueda.
IV. Diferencial de acoplamiento viscoso
El diferencial de acoplamiento viscoso es un dispositivo inteligente para distribuir automáticamente la potencia en los vehículos con tracción total-actuales. Generalmente se instala en vehículos con tracción total-de tracción delantera-. Estos vehículos normalmente circulan en modo de tracción delantera-. La característica más importante del acoplamiento viscoso es que puede distribuir automáticamente la potencia al eje motriz trasero sin la intervención del conductor.
El principio de funcionamiento del acoplamiento viscoso es algo similar al de un embrague multidisco. Hay muchas placas internas en el eje de entrada, que se insertan entre las muchas placas externas en la carcasa del eje de salida, y se llena con aceite de silicona de alta-viscosidad. El eje de entrada está conectado a la transmisión y la caja de transferencia del motor montado en la parte delantera-y el eje de salida está conectado al eje motriz trasero.
Durante la conducción normal, no hay diferencia de velocidad entre las ruedas delanteras y traseras y el acoplamiento viscoso no funciona, por lo que la potencia no se distribuye a las ruedas traseras y el vehículo aún se comporta como un vehículo de tracción delantera-. Cuando un automóvil circula por carreteras heladas y nevadas, las ruedas delanteras pueden patinar en vacío y habrá una diferencia significativa en la velocidad de rotación entre las ruedas delanteras y traseras. El aceite de silicona entre las placas interior y exterior del viscoacoplador se agita y comienza a expandirse debido al calor, generando una gran resistencia viscosa que impide el movimiento relativo entre las placas interior y exterior y produce un par considerable. Así, la potencia se transmite automáticamente a las ruedas traseras y el automóvil se convierte en un vehículo con tracción en las cuatro ruedas.
Cuando el coche gira, el acoplamiento viscoso también puede absorber la diferencia de velocidad entre las ruedas delanteras y traseras provocada por la diferencia de las ruedas interiores, funcionando como diferencial. Durante el frenado, puede evitar que las ruedas traseras se bloqueen primero.
Ventajas: Tamaño compacto, estructura simple y bajo costo de producción.
Desventajas: respuesta lenta, relación de distribución de par pequeña, incapacidad para controlar manualmente el acoplamiento y desacoplamiento y posible falla debido al sobrecalentamiento bajo carga elevada.