taratura differenziale autobloccante

2 agosto 2009

Esempi di funzionamento del differenziale (autobloccante) -1-

Rubrica: I padroni della coppia

Titolo o argomento: Esempio di funzionamento del differenziale (autobloccante) -1-

Introduzione. La comprensione del funzionamento e delle tarature di un differenziale non è così immediata ed intuitiva, ecco quindi il primo di diversi esempi che spero siano chiarificatori. La taratura (percentuale di bloccaggio) differenziata tra potenza e rilascio dell’autobloccante permette di avere due comportamenti differenti del veicolo (o meglio della trazione del veicolo) in due condizioni principali: mentre si dà gas (ed una delle due ruote motrici non ha il corretto grip) e quando si toglie il piede dall’acceleratore (e una delle due ruote motrici non ha il corretto grip). Vi è inoltre una terza situazione importante sulla quale è possibile intervenire grazie ad un ultimo parametro settabile (precarico): il transitorio tra potenza e rilascio (situazione tipica di: chicane, staccate, bagarre, slalom…). In questo esempio ipotizzeremo di avere un autobloccante (al posteriore) che in potenza si blocca al 40% ed in rilascio all’80%.

Fase di rilascio (bloccaggio 80%). Quando entreremo in curva ed il carico si trasferirà sulle ruote esterne alla curva, la ruota motrice interna alla curva tenderà a perdere grip e quindi a pattinare. La ruota motrice esterna alla curva invece disporrà del massimo grip. Si genererà pertanto un leggero sovrasterzo in quanto la coppia motrice verrà automaticamente trasferita alla ruota esterna alla curva (in questo caso alla ruota esterna potrà essere indirizzato fino all’80% di coppia motrice in più rispetto alla ruota interna) che naturalmente dispone di un maggiore grip. Questa differenza di coppia motrice tenderà a ruotare il veicolo attorno ad un perno immaginario posto ad una distanza compresa tra la ruota motrice esterna alla curva ed il centro della curva stessa. Noi sappiamo che più è alta la percentuale di bloccaggio in rilascio e maggiore sarà l’inserimento ottenuto in ingresso curva e quindi l’effetto sopra descritto. In casi estremi si giungerà ad un eccessivo sovrasterzo con possibile perdita del retrotreno. Se abbiamo preso bene le misure la vettura volerà all’interno della curva. Infine se sovrasterzerà troppo, torneremo ai box per passare la taratura del differenziale (in rilascio) dall’80% al 70%. Tale intervento sarà possibile sostituendo i mozzi di ancoraggio posti dietro ai planetari con altri che hanno le rampe più ripide (sul versante sul quale premono gli alberini dei satelliti in fase di rilascio). Vedi i link di approfondimento in basso.

Fase di potenza (bloccaggio 40%). Nella fase di uscita dalla curva potremo poi spalancare il gas in quanto il carattere, leggermente sottosterzante (impostato con una minore percentuale di bloccaggio rispetto alla fase di rilascio), ci aiuterà ad aprire prima e più a fondo. Ricordiamo che più è alta la percentuale di bloccaggio e maggiore sarà l’inserimento (fino al sovrasterzo) e, più è bassa la percentuale di bloccaggio, e minore sarà sia l’inserimento (fino al sottosterzo) sia la stabilità del veicolo. Un bloccaggio in potenza del 40% si traduce in una differenza di coppia motrice (a favore della ruota con maggiore grip) del 40%. Questo significa che si può arrivare, in potenza, a distribuire la coppia motrice nelle seguenti parti: il 70% alla ruota con maggiore grip ed il 30% alla ruota che tende a pattinare. La somma di questi valori dà il 100%, la differenza dà il 40% ovvero il valore di bloccaggio impostato. Il 100% corrisponde alla coppia motrice disponibile alla coppia conica ossia nell’ultimo settore della trasmissione prima del differenziale. Anche per modificare la percentuale di bloccaggio in potenza si interverrà sui mozzi di ancoraggio posti dietro ai planetari. Per la potenza vale la medesima regola del rilascio. A rampe più ripide corrispondono minori bloccaggi ottenibili, mentre a rampe meno ripide corrispondono bloccaggi via via più elevati. L’inclinazione ed il disegno della rampa (che può essere delineata da una retta o da una curva) decide anche la progressione con la quale si raggiunge il bloccaggio.

Transitorio. Nel frangente in cui si passa repentinamente dal dare gas al toglierlo, per avere un veicolo più stabile, si può ottenere un precarico del differenziale inserendo nel suo schema due molle a tazza (una per frizione). Queste tengono innestate di un tot le frizioni a lamelle. Sostituendo tali molle si ottengono precarichi maggiori (se si necessità di stabilità – percorsi tortuosi, ricchi di cambi di traiettoria a velocità sostenute) o minori se si desidera un mezzo più agile ma meno stabile.

Conclusioni. Rimane da sottolineare che i valori citati sono puramente indicativi in quanto ogni vettura ed ogni pilota (e quindi ogni stile di guida) necessitano di specifiche tarature che vanno ricercate collaudando a lungo. Importanti parametri di cui tener conto quando si setta un differenziale autobloccante sono anche i valori di apertura del gas (presi generalmente in riferimento alle curve più critiche del tracciato), i rapporti del cambio e quindi la marcia con cui entriamo che, nella maggior parte dei casi è sbagliata. Eh già perchè (i piloti professionisti già lo sanno) entrare in curva con il rapporto che ci da più motricità, è il modo esatto per girarci o per perdere tempo in quanto si è costretti a parzializzare l’apertura del gas. Si entra sempre con una marcia in più.

Link di approfondimento: Come funziona un differenziale autobloccante – Come si regola un differenziale autobloccante.

Maggiori approfondimenti alla sezione “Setting” della pagina “Motori“.

6 gennaio 2009

Come si regola un differenziale autobloccante

Rubrica: I padroni della coppia

Titolo o argomento: Regolazioni del differenziale autobloccante

Per conoscere il metodo di regolazione di un differenziale autobloccante ed i parametri regolabili, ovvero percentuale di bloccaggio in potenza, percentuale di bloccaggio in rilascio e precarico, visita il nostro sito tecnico alla pagina seguente: ralph-dte.net/set-trasmissione Sono riportati diversi esempi inerenti i differenziali autobloccanti montati su vetture a trazione anteriore, trazione posteriore ed integrale. Sono inoltre presenti curiose simulazioni che mostrano gli effetti di particolari tarature. Buona lettura.

effetti differenziale aperto effetti differenziale autobloccante

Simulazione degli effetti prodotti sulla dinamica del veicolo da particolari tipologie di differenziale

Maggiori approfondimenti alla sezione “Setting” della pagina “Motori“.

30 ottobre 2008

Il differenziale autobloccante

Rubrica: Il setup che fa impazzire – livello base

Titolo o argomento: Generalità sul differenziale autobloccante

Si ricorre ai differenziali autobloccanti, i veri padroni della coppia motrice, quando è richiesta un’importante precisione del veicolo e, di conseguenza, di guida. Le vetture con prestazioni medio alte non possono fare a meno di questo importante organo della trasmissione. Quando una ruota motrice perde aderenza e va a vuoto, viene opportunamente frenata per permettere al differenziale di trasmettere più coppia motrice alla ruota che dispone di maggiore aderenza. Si arriva persino, in taluni casi, a distribuire l’intera coppia motrice alla sola ruota motrice che dispone del corretto grip. La peculiarità dei differenziali autobloccanti è quella di poter avere tarature di bloccaggio differenti per la fase di accelerazione e per quella di rilascio. Tramite il precarico inoltre è possibile tenere sempre il differenziale bloccato di un tot. Il differenziale può così adattare la trasmissione della coppia alle diverse situazioni di guida (ingresso curva, uscita di curva, fondi sconnessi, fondi con differenti coefficienti di attrito, fondi con presenza di ghiaccio, neve, fango, ghiaia, foglie, sporco…). Quando una ruota perde aderenza e slitta a causa di un tratto di strada che offre un basso coefficiente di aderenza, essa non riesce a trasmettere al suolo una forza di trazione sufficiente a muovere il veicolo. In simili casi, il differenziale diventa un dispositivo svantaggioso in quanto l’altra ruota motrice (che magari dispone di un’aderenza molto maggiore) non trasmette alcuna coppia motrice a terra (vedi il paragrafo sui differenziali aperti). Grazie al dispositivo di bloccaggio invece è possibile correggere questo difetto trasmettendo una coppia maggiore alla ruota con una migliore aderenza. La coppia che può essere trasmessa è determinabile in base alle condizioni di aderenza ed al valore di bloccaggio del differenziale autobloccante (o a slittamento limitato). Il valore del bloccaggio “S” si determina con la formula seguente:

Tale valore indica la maggiore differenza di coppia possibile tra la ruota motrice destra e quella sinistra in entrambe le direzioni rispetto al valore nominale. Esso viene indicato in “%” e si riferisce al momento di carico applicato alla corona conica. Ad esempio un valore di bloccaggio del 40% vuol dire che la ruota motrice con migliore aderenza può trasmettere il 40% di coppia motrice in più rispetto a quella con minore aderenza.

Continua… Funzionamento del differenziale autobloccate.

differenziale autobloccante

Maggiori approfondimenti alla sezione “Setting” della pagina “Motori“.

6 settembre 2008

Come funziona un differenziale autobloccante

Rubrica: I padroni della coppia

Titolo o argomento: Come funziona un differenziale autobloccante

Le parti che compongono un differenziale autobloccante sono: la scatola del differenziale alla quale è vincolata la corona conica (corona conica e pignone conico formano la coppia conica ovvero i rapporti al ponte che costituiscono l’ultima riduzione dopo il cambio), i planetari, i satelliti, le lamelle vincolate alla scatola del differenziale, le lamelle vincolate ai planetari (e quindi ai semiassi), i dischi frizione ed i mozzi di ancoraggio. Sostanzialmente il differenziale autobloccante ha un corpo molto simile ad un comune differenziale aperto, eccezion fatta per la presenza di due frizioni (poste dietro ai planetari) che hanno il compito, quando innestate, di rendere solidali in percentuale più o meno alta i planetari (e quindi i semiassi) al corpo del differenziale (e quindi alla corona conica). Quando una ruota (e quindi un semiasse, ed il relativo planetario) gira molto più velocemente dell’altra si genera una forza che spinge lateralmente i satelliti. Gli alberini dei satelliti (satelliti che non sono fissi come su un differenziale aperto ma possono scorrere di alcuni millimetri lateralmente oltre che ruotare su sé stessi) tenderanno a risalire le rampe ricavate nei mozzi di ancoraggio. La differenza di velocità di rotazione porta pertanto come diretta conseguenza un’espansione del nucleo costituito dai 4 satelliti che girano intorno ai planetari. Tale espansione viene sfruttata per innestare delle frizioni in modo “automatico”.

Progressione. La progressione con cui interviene l’autobloccaggio è definita dall’inclinazione delle rampe ricavate nei mozzi di ancoraggio. Più le rampe saranno ripide e maggiore sarà la difficoltà con cui il differenziale tenderà al bloccaggio. Ad un inclinazione pari a 0° corrisponde una spinta assiale (lungo l’asse longitudinale dei pacchi di lamelle) nulla. L’inclinazione può essere differente da un lato e dall’altro della rampa; questo per permettere di avere differenti interventi in potenza (quando l’alberino di ogni satellite preme su un versante della rampa) ed in rilascio (ovvero quando il suddetto alberino preme sul versante opposto al precedente). Alcuni costruttori realizzano le rampe con una geometria curvilinea per avere una progressione “variabile” del bloccaggio a seconda dell’entità della differenza di giri e di coppia delle ruote.

Precarico. Il differenziale autobloccante può disporre di molle a tazza le quali provvedono a tenere precaricate le frizioni di cui è provvisto l’autobloccante stesso. Questo, come spiegato alla pagina “Set trasmissione”, mantiene stabile il veicolo nel transitorio in cui si passa dal dare gas al toglierlo. Per variare il precarico si cambiano quindi le molle sostituendone con altre più rigide o più morbide a seconda delle esigenze.

Slittamento limitato. Infine il bloccaggio viene determinato per attrito tra le lamelle vincolate alla scatola del differenziale e le lamelle vincolate ai planetari. Le seconde sono provviste di un riporto di molibdeno che garantisce un attrito elevato. Aumentando il numero delle lamelle (si può passare ad esempio da 4 a 6 fino a 8 qualora lo spazio disponibile lo permetta) si aumenta il bloccaggio ottenibile. Spesso si tende a credere che una volta innestate le frizioni vi sia un vero e proprio bloccaggio, così non è. In realtà si verifica uno “slittamento limitato” da cui deriva il termine “limited slip differential”.

Maggiori approfondimenti alla sezione “Setting” della pagina “Motori“.