In questo articolo spieghiamo come funziona il differenziale e perchè molte auto radiocomandate 4WD hanno solo i differenziali anteriori e posteriori.
Come funziona il differenziale
Indipendentemente dalla tipologia costruttiva, il differenziale trasmette e ripartisce il moto ai suoi semiassi che devono poter ruotare a velocità differenti. Se un’azione esterna riduce i giri di un semiasse, l’altro semiasse aumenta i giri della stessa quantità persa dall’altro.
La velocità di rotazione del differenziale è quindi sempre uguale alla velocità media dei due semiassi. Ogni uilizzatore conosce bene questa caratteristica, infatti la sperimenta ogni volta che fa girare una ruota in un verso e vede quella opposta muoversi in verso contrario.
La velocità delle ruote in curva
Se si osservano i percorsi delle ruote in curva, si nota che ogni ruota segue una traiettoria circolare diversa dalle altre.
Siccome tutte le ruote percorrono la curva nello stesso tempo, la velocità di ogni ruota è diversa dalla velocità delle altre ruote.
Differenziale anteriore, posteriore e centrale
In una trasmissione 4WD ci devono essere necessariamente i differenziali anteriore e posteriore per differenziare la velocità tra le ruote a destra e quelle a sinistra.
Se osserviamo con maggiore attenzione i persorsi delle ruote, notiamo anche che la ruota anteriore sinistra fa più strada della posteriore sinistra e lo stesso avviene per quelle a destra. Questo significa che la velocità media delle ruote anteriori è superiore alla velocità media delle ruote posteriori, quindi il differenziale anteriore gira più del posteriore.
Per garantire questa condizione in una trasmissione 4WD, è necessario inserire anche un differenziale centrale che trasmetta il moto ai differenziali anteriore e posteriore.
Trasmissioni 4WD a 2 differenziali
Se per lavorare correttamente servono 3 differenziali, perchè molti automodelli 4WD hanno solo i differenziali anteriore e posteriore?
Le ragioni di soli 2 differenziali
In effetti, le auto in scala 1/10 e minori non hanno il differenziale centrale, salvo rarissime eccezioni.
C’è indubbiamente una regione legata agli ingombri, ma soprattutto questi modelli sono abbastanza leggeri e lo stress che subisce la trasmissione è praticamente irrilevante.
Anche alcuni modelli in scala più grande nascono privi del differenziale centrale, ma si tratta quasi sempre di automodelli poco adatti alle competizioni, con trasmissioni robuste, ma in plastica, per tenere bassi costi e garantire facilità d’uso.
La dinamica con 2 differenziali
L’assenza del differenziale centrale non ha controindicazioni finchè l’automodello 4WD procede a ruote dritte, ma appena entra in curva la trasmissione semplificata costringe le ruote a ruotare ad una velocità diversa da quella che dovrebbero avere in base alla traiettoria.
Il fenomeno si potrebbe spiegare anche analiticamente ma preferiamo non appesantire l’argomento. Quel che realmente avviene è che 3 ruote girano alla velocità teorica corretta, mentre 1 ruota viene costretta a ruotare ad una velocità “sbagliata” rispetto al terreno, slittando.
Come si può intuire, le ruote che naturalmente si alternano in questo "sacrificio" sono sempre le ruote con minor carico verticale, ovvero quelle interne alla curva: in rilascio e ingresso di curva è normalmente la posteriore a perdere carico, che lo riacquista in accelerazione fino all’uscita di curva, dove è l’anteriore ad alleggerirsi.
In percorrenza di curva è come se l’auto avesse solo 3 ruote utili al moto, ma il fenomeno è inavvertibile perchè la 4° ruota, quella “non utile”, darebbe comunque poco contributo nella dinamica generale.
Trasmissioni senza differenziali
Si tratta di un caso particolarissimo che riguarda solamente i modelli scaler/crawler, che hanno una trasmissione priva di differenziali per evitare lo slittamento delle ruote e superare qualsiasi ostacolo. Questa caratteristica peggiora molto la capacità di sterzare per questi modelli, ma proprio per questo esistono delle soluzioni tecniche che parzialmente compensano l'assenza dei differenziali. Ne parliamo approfonditamente in questo articolo.
Conclusioni
In linea molto generale abbiamo visto a cosa serve e come funziona il differenziale, o meglio, i differenziali in un automodello radiocomandato.
Negli articoli successivi parleremo piu dettagliatamente delle tipologie costruttive, del ruolo di tutti e 3 i differenziali e degli effetti che si ottengono nella regolazione di ciascuno.
Restate sintonizzati!
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