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Un diferencial de bloqueo es un componente mecánico, comúnmente utilizado en vehículos , diseñado para superar la principal limitación de un diferencial abierto estándar esencialmente "bloqueando" ambas ruedas de un eje juntas como si estuvieran en un eje común. Esto obliga a ambas ruedas a girar al unísono, independientemente de la tracción (o la falta de ella) disponible para cada rueda individualmente.
Cuando el diferencial está desbloqueado (diferencial abierto), permite que cada rueda gire a diferentes velocidades (como al tomar una curva), evitando así el desgaste de los neumáticos. Un diferencial abierto (o desbloqueado) siempre proporciona el mismo par (fuerza de rotación) a cada una de las dos ruedas de ese eje. Por lo tanto, aunque las ruedas pueden girar a diferentes velocidades, aplican la misma fuerza de rotación, incluso si una está completamente estacionaria y la otra gira (par igual; velocidad de rotación desigual).
Por el contrario, un diferencial bloqueado obliga a las ruedas izquierda y derecha del mismo eje a girar a la misma velocidad en casi todas las circunstancias, independientemente de las diferencias de tracción en cualquiera de las ruedas. Por lo tanto, cada rueda puede aplicar tanta fuerza de rotación como lo permita la tracción debajo de ella, y los pares en cada eje lateral serán desiguales. (Par desigual, velocidades de rotación iguales). Se aplican excepciones a los casilleros automáticos, que se analizan a continuación.
Un diferencial bloqueado puede proporcionar una ventaja de tracción significativa sobre un diferencial abierto, pero sólo cuando la tracción debajo de cada rueda difiere significativamente.
Todo lo anterior se aplica tanto a los diferenciales centrales como a los de cada eje: los vehículos con tracción total permanente tienen tres diferenciales, uno en cada eje, y uno central (llamado "caja de transferencia") entre los diferenciales delanteros. y ejes traseros.
Los casilleros automáticos se bloquean y desbloquean automáticamente sin intervención directa del conductor. Algunos diseños de diferencial de bloqueo automático garantizan que la potencia del motor siempre se transmita a ambas ruedas, independientemente de las condiciones de tracción, y se "desbloquearán" sólo cuando se requiere que una rueda gire más rápido que la otra durante las curvas. Sería más correcto denominarlos diferenciales de desbloqueo automático, porque su posición de reposo está bloqueada. Nunca permitirán que ninguna de las ruedas gire más lento que el portadiferencial o el eje en su conjunto, pero permitirán que una rueda gire más rápido que la velocidad del portadiferencial. El ejemplo más común de este tipo sería el Detroit Locker, fabricado por Eaton Corporation , también conocido como Detroit No-Spin, que reemplaza todo el conjunto del portadiferencial. Otros, a veces denominados casilleros para lonchera , usan el soporte del diferencial original y reemplazan solo los engranajes de araña internos y los ejes con placas de enclavamiento. Ambos tipos de bloqueos automáticos permitirán un grado de velocidad diferencial de las ruedas al girar en las esquinas en condiciones de igual tracción, pero por lo demás bloquearán ambos semiejes cuando las condiciones de tracción lo exijan.
Algunos otros bloqueos automáticos funcionan como un diferencial abierto hasta que las ruedas patinan y luego se bloquean. Estos tipos generalmente usan un regulador interno para monitorear la velocidad del vehículo y el deslizamiento de las ruedas. Un ejemplo de esto es el diferencial de bloqueo automático (ALD) de Eaton, o bloqueo del diferencial automático de Eaton (ADL), desarrollado por Eaton Corporation e introducido en 1973 para las camionetas y servicios públicos de la serie C/K de línea redondeada de GM . [2] El Eaton ADL a veces se llama incorrectamente Gov-Lok, a pesar de que ni GM ni Eaton lo llamaron nunca por ese nombre. Gov-Lok es más bien un nombre no oficial de origen desconocido que ganó popularidad con el paso de los años. Tanto Eaton como GM no saben de dónde viene el nombre, y Eaton ha realizado varios intentos fallidos en el pasado para desacreditar el nombre Gov-Lok. [3] Eaton todavía ofrece una versión actualizada del antiguo diseño ADL de Eaton, ahora conocido como bloqueo del diferencial mecánico Eaton mLocker.
Algunos otros bloqueos automáticos funcionan como un diferencial abierto hasta que se aplica un par elevado, momento en el que se bloquean. Este estilo generalmente utiliza sistemas de engranajes internos con muy alta fricción. Un ejemplo de esto es el tipo de levas y pasadores deslizantes ZF disponible para su uso en los primeros Volkswagen.
Los bloqueos seleccionables permiten al conductor bloquear y desbloquear el diferencial a voluntad desde el asiento del conductor. Esto se puede lograr de muchas maneras.
Un carrete es un dispositivo que conecta los dos ejes directamente a la corona dentada. No hay diferenciación de lado a lado, por lo que un vehículo equipado con un carrete ladrará los neumáticos en las curvas y puede volverse inmanejable en clima húmedo o nevado. Las bobinas suelen estar reservadas para vehículos de competición que no circulan por la calle. [4]
Mini-spool utiliza el soporte original y reemplaza solo los componentes internos del diferencial, similar en instalación al casillero de la lonchera. Un carrete completo reemplaza todo el conjunto del transportador con una sola pieza mecanizada. Un carrete completo es quizás el medio más fuerte para bloquear un eje, pero no tiene la capacidad de diferenciar las velocidades de las ruedas, lo que genera una gran tensión en todos los componentes afectados de la línea motriz.
Los engranajes de araña internos de un diferencial abierto también se pueden soldar entre sí para formar un eje bloqueado; Este método no se recomienda ya que el proceso de soldadura compromete seriamente la composición metalúrgica de los componentes soldados y puede provocar fallas de la unidad bajo tensión.
Debido a que no funcionan tan suavemente como los diferenciales estándar, los diferenciales de bloqueo automático a menudo son responsables del mayor desgaste de los neumáticos. Algunos diferenciales de bloqueo automático más antiguos son conocidos por emitir un clic o un golpe al bloquear y desbloquear cuando el vehículo gira. Esto resulta molesto para muchos conductores. Los diferenciales de bloqueo automático también afectan la capacidad de dirección de un vehículo, particularmente si hay un bloqueo ubicado en el eje delantero. Además del desgaste de los neumáticos al girar en cualquier grado sobre superficies de alta fricción (bajo deslizamiento), los ejes bloqueados causan subviraje y, si se usan en el eje delantero, aumentarán las fuerzas de dirección necesarias para girar el vehículo. Además, el bloqueo automático de los diferenciales puede causar una pérdida de control sobre hielo, donde un diferencial abierto permitiría que una rueda patine y la otra se mantenga, sin transferir potencia. Un ejemplo de esto sería un vehículo estacionado de lado en una pendiente resbaladiza. Cuando ambas ruedas patinan, el vehículo perderá la tracción y se deslizará cuesta abajo.
Los diferenciales de deslizamiento limitado (LSD) se consideran un compromiso entre un diferencial estándar y un diferencial de bloqueo porque funcionan más suavemente y dirigen algo de torque adicional a la rueda con mayor tracción en comparación con un diferencial estándar, pero no son capaces de 100% encerrado. [5]
Los sistemas de control de tracción también se utilizan en muchos vehículos modernos, ya sea además de los diferenciales de bloqueo o como reemplazo de ellos. Los ejemplos incluyen: el bloqueo electrónico del diferencial (EDL) de Volkswagen , el TC+ de Opel instalado por primera vez en el Opel Astra G (2001), etcétera. En realidad, no se trata de un bloqueo del diferencial, sino que funciona en cada rueda. Los sensores monitorean la velocidad de las ruedas, y si una gira más de un número específico de revoluciones por minuto (por ejemplo, 100) que la otra (es decir, patina), el sistema de control de tracción la frena momentáneamente. Esto transfiere más potencia a la otra rueda, [6] pero aún emplea el diferencial abierto , que es el mismo que en los automóviles sin la opción EDL. Si todas las ruedas motrices pierden tracción, entonces se puede aplicar automáticamente el control del acelerador. Los sistemas electrónicos de control de tracción pueden integrarse con los sistemas de frenos antibloqueo , que tienen una acción similar al frenar y utilizan algunos componentes similares. Estos sistemas se utilizan, por ejemplo, en la versión más reciente [ ¿cuándo? ] Nissan Pathfinder , Land Rover Defender , Land Rover Freelander , McLaren P1 y McLaren 650.
Diferencial soldado (comúnmente conocido como diferencial soldado), los engranajes en un diferencial (abierto) están soldados entre sí para funcionar como si no hubiera diferencial. Esta es una alternativa económica para todo terreno o derrape . [7] [8]