Il differenziale auto: come è fatto e come funziona

Il differenziale delle automobili è un dispositivo meccanico ed essenziale della trasmissione che, tramite una serie di ingranaggi conici, distribuisce la coppia motrice alle ruote dello stesso asse. La sua funzione principale è consentire alle ruote motrici di girare a velocità differenti mantenendo la spinta, una condizione indispensabile per affrontare le curve in sicurezza e con fluidità.

Quando il differenziale non c’è

Alcuni veicoli, come ad esempio i kart, alcune auto da drifting o alcuni mezzi da lavoro specialistici, sono totalmente privi di differenziale: le ruote motrici sono collegate in modo rigido e solidale all’asse primario, ruotando sempre alla medesima velocità.

Se in rettilineo questo schema non crea problemi, le difficoltà emergono in curva. Durante una svolta, infatti, la ruota esterna deve percorrere una traiettoria più lunga rispetto a quella interna. Senza differenziale, la ruota interna è costretta a slittare o a “saltellare”, generando fortissimi attriti meccanici, scarsa maneggevolezza nel misto stretto e un consumo anomalo e precoce dei pneumatici.

Differenziale: come è fatto?

La quasi totalità delle vetture stradali tradizionali adotta un differenziale di tipo “aperto” (o libero). In condizioni normali, questo dispositivo invia una ripartizione pari al 50% della coppia a ciascun semiasse, adattando istantaneamente il regime di rotazione di ogni singola ruota alla traiettoria percorsa, a patto che il grip a terra delle ruote sia indentico.

Dal punto di vista strutturale, il differenziale meccanico tradizionale si compone di tre elementi fondamentali:

• Gabbia portasatelliti: messa in rotazione dall’albero di trasmissione (o dal pignone);
• Satelliti: due o quattro piccoli ingranaggi conici liberi di ruotare sui propri perni montati all’interno della gabbia;
• Planetari: due ingranaggi conici solidali con i semiassi delle ruote che ingranano sui satelliti.

In rettilineo, la gabbia ruota unitamente ai planetari e i satelliti non girano sul proprio asse. In curva, i satelliti iniziano a ruotare sui perni interni, permettendo al planetario della ruota esterna di accelerare e a quello della ruota interna di rallentare proporzionalmente.

I limiti del differenziale libero: che cosa succede quando una ruota perde aderenza?

Il differenziale libero presenta un limite fisico invalicabile: trasferisce a entrambe le ruote solo la quantità di coppia sostenibile dalla ruota che ha meno aderenza.

Se una delle due ruote finisce su una superficie scivolosa (come ghiaccio, fango o erba) o si solleva leggermente in curva per il rollio, comincerà a pattinare. Di conseguenza, il differenziale libero ridurrà azzerando quasi la coppia anche sulla ruota saldamente appoggiata all’asfalto, lasciando l’auto senza trazione. Su una vettura a trazione anteriore, ciò si traduce spesso in un marcato sottosterzo “di potenza” e nell’impossibilità di accelerare fino a quando non si ripristina il grip.

Per ovviare a questo problema ed evitare che la potenza vada sprecata, si ricorre ai differenziali autobloccanti o bloccabili, capaci di trasferire la coppia alla ruota che ha maggiore aderenza.

Esempi di trasferimento coppia e trazione con differenziale meccanico libero

I differenziali possono essere anche “bloccabili” come quello montato sulla Peugeot 308 GT, ma del differenziale autobloccante ti consigliamo di leggere l’approfondimento successivo QUI.

Come funziona il differenziale

Un articolo completo sul differenziale libero e sui differenziali autobloccanti e bloccabili è stato trattato sul magazine ELABORARE 240 luglio 2019.

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