Il differenziale open ( “aperto” )

Questo differenziale "open" è quello concettualmente e meccanicamente più semplice ed anche quello più diffuso sulle auto “normali”, intendendo quelle non a trazione integrale e non elaborate o ad alte prestazioni ( alcune bmw, porche, ecc. ) per le ragioni appena espresse. Esso è costituito da un albero in entrata (albero o asse conduttore) e due alberi in uscita (alberi o assi condotti) collegati tra loro da un complesso di ingranaggi tale da distribuire la coppia generata dal motore, applicata all’albero conduttore, equamente ai due alberi condotti indipendentemente dalla velocità di rotazione dei due alberi condotti. Questo differenziale può essere descritto tramite due leggi:

• 1) La velocità di rotazione dell’albero conduttore è sempre il valore medio delle velocità degli alberi condotti.
• 2) Il doppio della velocità di rotazione dell’albero conduttore è uguale alla somma delle velocità degli alberi condotti.

Con viene indicata la velocità di rotazione

• 3) La coppia disponibile su ciascuno degli alberi condotti è sempre la metà di quella applicata all’albero di entrata o conduttore.

Un'animazione che descrive molto bene la meccanica interna di un differenziale tradizionale è la seguente:

Quando l'auto va dritta, le ruote motrici girano alla stessa velocità. Il pignone in entrata fa girare la corona ( celeste ) e la gabbia ( grigia ), e nessun pignone ( rosso ) dentro la gabbia sta girando; in pratica gli ingranaggi da entrambe le parti sono in effetti solidali con la gabbia. In qusto caso la coppia è distribuita equamente su entrambe le ruote ed esse hanno la medesima velocità. Quando però la vettura affronta una curva, le ruote devono girare a velocità differenti. In questo caso i pignoni nella gabbia iniziano a girare quando la vettura inizia ad affrontare la curva, permettendo ai semiassi e quindi alle ruote di girare a velocità differenti. La ruota interna alla curva gira più lenta della gabbia, la ruota esterna più veloce. Anche ora la coppia è distribuita uniformemente su entrambe le ruote ma la loro velocità è differente.

Notate anche che il pignone è più piccolo della corona, è questa l'ultima riduzione nella vettura. Potreste avere sentito termini come rapporto al ponte, rapporto finale o coppia di riduzione finale (rear axle ratio o final drive ratio). Si riferiscono al rapporto del numero di denti della corona del differenziale rispetto al numero di denti del pignone. Ad esempio 64/13 significa che la corona ha 64 denti e il pignone ne ha 13 e quindi essa gira più lentamente di circa 5 volte (64:13 = 4,9 e infatti il rapporto si trova scritto anche 4,9/1 o semplicemente 4,9 oppure l’inverso 1/4,9=0,204), ma trasmette una coppia circa 5 volte maggiore. Valori abituali di rapporto al ponte sono attorno a 3 - 5 (56/18 - 67/15).

Fin quando il nostro terreno di guida sono le strade asfaltate non c'è nessun problema con questo tipo di differenziale, ma a causa di una gita in montagna o un'ondata di gelo chiunque di voi avrà notato che se una ruota per qualche motivo ( neve, ghiaccio, strada sporca, ecc ) ha meno trazione dell'altra inizia a slittare e nei casi più estremi non riusciamo più a muoverci dal posto in cui siamo. Questo accade perchè come abbiamo già detto il differenziale aperto distribuisce sempre, e ripeto sempre, la stessa quantità di coppia ad entrambe le ruote. Nel caso appena descritto la ruota con molta trazione riceve una piccola quantità di coppia che è nel tempo stesso quella massima per la ruota con poca trazione. Capite bene quali sono gli svantaggi, rimanere fermi per pochi cm di neve sotto una sola ruota non è molto simpatico, per non parlare dei danni che si potrebbero verificare alle parti meccaniche quando una ruota che gira velocemente riaquista improvvisamente molta trazione con un conseguente brusco calo di velocità.

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