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¿Cómo funciona un diferencial?


Cómo funciona un diferencial

El diferencial o grupo cónico es uno de los elementos mecánicos más importantes de los automóviles de hoy en día. Es el responsable de transformar el giro del motor en giro de las ruedas y sin él resultaría imposible tomar una curva, lo que implica que está involucrado en el funcionamiento más básico de un automóvil. Por esta razón, es muy probable que hayas oído hablar de él pero, ¿alguna vez te has parado a pensar cómo funciona?

A pesar de que resultaría obvio creer que el diferencial tiene un funcionamiento complicado (dada su relevancia en la mecánica de los automóviles), la realidad es bastante distinta. De hecho, no es más que un sistema de engranajes preparado para permitir que las ruedas giren a diferentes velocidades. De todos modos, es importante explicarlo de forma detallada para comprenderlo a la perfección, así que empecemos por lo básico.

Mecanismo diferencial

El diferencial tiene como origen los primeros coches que se fabricaron. Antiguamente, las ruedas de los vehículos estaban instaladas sobre un eje fijo que conectaba las de ambos lados. Esto se traduce en que las dos ruedas giraban a la vez y a la misma velocidad. Si nos estamos desplazando en línea recta, este hecho no supone ningún inconveniente, como podréis imaginar. El problema viene a la hora de tomar una curva, ya que el recorrido que tienen que realizar los neumáticos de la parte exterior es mayor que el que tienen que realizar los de la parte interior y, por tanto, el número de revoluciones y la velocidad de giro es diferente. Si ambas ruedas están rotando a la vez y a la misma velocidad a pesar de que se está realizando un viraje, el coche se desestabiliza, ya que una de las ruedas perdería tracción y el coche se deslizaría. Esto se resuelve gracias al diferencial mecánico.

El sistema surge, por tanto, de la necesidad de proveer al vehículo de un mecanismo que permita a las ruedas rotar a la misma velocidad si conducimos en línea recta y de forma independiente si giramos a derecha o izquierda. ¿Y cómo se consigue esto? A través de un conjunto de engranajes y piñones conectados que transmiten el movimiento del motor a ejes independientes conectados a cada una de las ruedas. Dicho así resulta algo complicado, por lo que pongamos un ejemplo para verlo de forma más clara.

Sistema de transmisión

Para simplificar la explicación, supongamos que tenemos un coche con tracción trasera y motor longitudinal. El giro del motor se transfiere a la caja de cambios que a su vez está conectada a un eje de transmisión, que también da vueltas. En este caso, hay que tener en cuenta que el motor no rota en la misma dirección que las ruedas, ya que no están alineados, si no que está posicionados perpendicularmente. Por tanto, es necesario un sistema que transforme el movimiento de forma perpendicular, siendo esta la primera función del diferencial. Esto se consigue a través de un engranaje de piñón ubicado al final del eje de transmisión, que transfiere la potencia del motor a un engranaje con forma de anillo, llamado corona (que gira en el mismo sentido que las ruedas). Si la corona estuviera conectada de forma fija a los ejes de las ruedas, tendríamos el problema que comentábamos al principio. Debido a esto, se añadieron más componentes al mecanismo diferencial.

La siguientes piezas que conforman el grupo cónico son los satélites. Estos se encuentran en el centro del diferencial y pueden realizar dos movimientos. En primer lugar, rotar a la vez que la corona, ya que se encuentran conectados de forma fija a esta y, en segundo lugar, girar de forma libre sobre su propio eje. Finalmente, este último grupo de componentes está conectado a los palieres (son dos, uno por rueda), que son los encargados de transmitir el movimiento a las ruedas. Todo esto permite, de forma sencilla, transferir la potencia y el par del motor al eje propulsor y, al mismo tiempo, facilita que cada uno de los neumáticos gire a la velocidad requerida en función de la curva.

Partes del diferencial

Una vez explicado el proceso, vamos a resumirlo imaginando una situación real. Estamos conduciendo nuestro coche y llegamos a una curva que gira a la derecha. Las revoluciones del motor pasarán a la caja de cambios a través del volante de inercia y el embrague y, después, al eje de transmisión. Este último transferirá la rotación a la corona a través del piñón. El movimiento de la corona llevará consigo la rotación de los satélites. Una vez dentro de la curva, las ruedas del lado izquierdo empezarán a rotar más rápido debido, ya que tienen que realizar un mayor recorrido y las del derecho, en cambio, realizarán menos revoluciones. Esto provocará que los satélites comiencen a girar sobre su propio eje dado que los palieres tendrán que rotar a distintas velocidades. Cuanto más cerrada sea la curva, mayor será la velocidad de giro de los satélites, ya que habrá mayor diferencia entre los palieres.

Ahora que ya sabes cómo funciona un diferencial, comprenderás que es un elemento de vital importancia de la mecánica de un automóvil. Además de permitirnos tomar curvas, mejora la seguridad de los vehículos (imaginad cómo sería ir cruzados todo el día) y alarga la vida de los neumáticos, que se desgastan menos. A nivel mecánico, es un componente que sirve a la vez de multiplicador de par (el piñón del eje transmisión es mucho más pequeño que la corona, por lo que cada giro de esta representa varios del piñón) y distribuidor (la rueda de la parte interior recibe menos par que la de la parte exterior).

De todos modos, a pesar de que ha sido un invento especialmente determinante para el mundo de los automóviles, también tiene sus deficiencias que están ligadas, principalmente, con el último punto del párrafo anterior. El grupo diferencial distribuye el par a las ruedas en función de las necesidades pero, ¿qué ocurre si una de las ruedas pasa por una zona deslizante? Por lógica, el mecanismo envía más par a la rueda que ejerza más resistencia. En caso de que haya una que patine, esta recibirá más fuerza, lo que dejará a la otra sin potencia, provocando que el coche no pueda avanzar y moverse. Para evitar esta clase de situaciones, se diseñaron los diferenciales autoblocantes que, como el propio nombre indica, bloquean el efecto de este componente de la transmisión.

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