I DIFFERENZIALI TORSEN.....

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I DIFFERENZIALI TORSEN :

By mircoinfinito

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I differenziali Torsen sono l’avvento generalizzato dell’elettronica in campo automobilistico, la diffusione dei sistemi ABS ha permesso l’introduzione di un’altro metodo per ovviare al problema del poco controllo sulla distribuzione della coppia motrice agli assi condotti tipico del differenziale "open", cioè aperto.

Il controllo elettronico della trazione, utilizzando i sensori ABS, applica il freno alla ruota che ruota molto più velocemente dell’altra sullo stesso asse, cioè a quella che sta slittando: in questo modo si può dare gas senza problemi e il differenziale "open" manderà una buona quantità di coppia motrice alla ruota che slitta (dove però è assorbita dal freno) e alla ruota con trazione, che provvederà a far muovere il veicolo.


Questa soluzione ha come caratteristica principale una notevole semplicità costruttiva, e un basso costo nei veicoli che sono equipaggiati con ABS, ed è certamente efficace. Tuttavia anche essa ha suoi difetti.
Innanzi tutto, perché il sistema intervenga, è necessario che una ruota slitti: questo comporta comunque una perdita di aderenza, e quindi di trazione, prima che il sistema intervenga, con conseguente riduzione della velocità del veicolo. Inoltre l’applicazione del freno sulla ruota con poca aderenza assorbe coppia motrice, riducendone la quantità disponibile per far avanzare il veicolo.
Infine, su terreni molto scivolosi, il continuo intervento del sistema può sollecitare pesantemente i freni. Per questi motivi tale tipo di sistema non è il preferito per i veicoli destinati ad un pesante uso fuoristrada in condizioni difficili, per quanto la notevole semplicità meccanica spinga i costruttori ad un uso quanto più generalizzato possibile.

Con la disponibilità di materiali nuovi (oli che aumentano la viscosità al crescere della temperatura, guarnizioni d’attrito resistenti alle alte temperature) e con la possibilità di eseguire lavorazioni di precisione complesse sono stati concepiti nuovi tipi di differenziale, allo scopo di ovviare al difetto del differenziale "open" che vi ho spiegato. Vi sono sostanzialmente due famiglie di differenziali di questo tipo: i differenziali tipo TorSen (Torque Sensing) e i differenziali LSD (Limited Slip Differential).

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Differenziali Torsen

Il differenziale TorSen ha al suo interno una configurazione di ingranaggi più complessa di quelli di un differenziale "open", aventi lo scopo di distribuire la coppia motrice applicata in modo ineguale agli assi condotti nel caso in cui la velocità di rotazione degli assi condotti sia diversa.
Il concetto originale sviluppato circa 20 anni fa prevedeva all’interno della scatola differenziale due o tre coppie di ingranaggi trasversali rispetto agli assi condotti: questa soluzione tuttavia è spesso sostituita da altre più semplici (ed economiche da realizzare) che utilizzano un numero minore di ingranaggi orientati come gli assi condotti. Tutti i tipi di questa famiglia sfruttano l’attrito interno tra gli ingranaggi per produrre lo stesso effetto finale: una coppia maggiore sull’asse che ruota più lentamente.

Per descrivere numericamente questo fatto occorre introdurre il concetto di TBR,che vuol dire Torque Bias Ratio (o Rapporto di Sbilanciamento di Coppia) che indica il rapporto tra la coppia applicata alla ruota che ruota più lentamente rispetto alla coppia applicata alla ruota che ruota più velocemente.


I valori tipici di TBR variano da 2 a 6.
Ad esempio, un differenziale di tipo TorSen con TBR = 3 o anche talvolta TBR 1 : 3 al quale viene applicato sull’albero conduttore una coppia di 2000Nm trasmetterà 500Nm alla ruota che slitta e 1500Nm alla ruota che ha maggiore trazione. Il vantaggio rispetto ad un differenziale "open" è evidente: la ruota che non slitta riceve una coppia motrice sostanzialmente maggiore, a tutto beneficio della trazione.

Adottando lo stesso linguaggio usato prima per definire le “Leggi” che descrivono il differenziale TorSen possiamo esprimere la Legge sulla coppia come:

La somma delle coppie disponibili sugli alberi condotti è sempre uguale a quella applicata all’albero condotto, ma l’albero che ruota più lentamente riceve TBR volte più coppia dell’albero che ruota più velocemente.

E sul ghiaccio/fondi molto scivolosi?
Un differenziale aperto applica sempre la stessa quantità di coppia ad ogni ruota. Ci sono due fattori che determinano quanta coppia viene applicata alle ruote: potenza del motore e trazione.
In condizioni di asciutto, dove c'è molta trazione, la quantità di coppia applicata alle ruote è limitata dal motore e dal cambio, mentre in una situazione di bassa trazione, la quantità di coppia è limitata alla quantità massima che non causi lo slittamento della ruota.
Quindi anche se il motore potrebbe produrre più coppia, ci vuole abbastanza trazione per trasmettere quella coppia al terreno. Affondando il gas le ruote non farebbero che slittare ulteriormente.
Ma che succede se una delle ruote ha buona trazione e l'altra è sul ghiaccio o su una superficie scivolosa? Qui iniziano i problemi con i differenziali open.