Tra le ruote motrici di tutte le nostre vetture, come naturalmente sapete, è montato un dispositivo detto differenziale. La sua funzione è quella di dividere equamente tra le ruote la coppia motrice erogata dal motore, pur permettendo alle ruote stesse di girare a velocità diverse durante la percorrenza delle curve. La sua presenza consente una marcia fluida e priva di strisciamenti. Il link qui sotto mostra un'animazione che spiega il funzionamento del differenziale in modo estremamente chiaro.

http://auto.howstuffworks.com/differential3.htm



La caratteristica peculiare del differenziale, ovvero la capacità di ripartire sempre e in ogni caso in parti uguali la coppia tra le ruote, può costituire un grosso limite. Immaginiamo di dover partire dal ciglio innevato di una strada in salita: la ruota destra, che si trova su un fondo a bassissima aderenza, si mette a slittare (coppia trasmessa pari a zero) e la macchina, pur avendo la ruota sinistra che fa presa sull’asfalto, non riesce ad avanzare. Dal punto di vista del differenziale è tutto ok, poiché la coppia inviata ad entrambe le ruote ha lo stesso valore. Il fatto che detto valore sia nullo non lo riguarda: esso bilancia e basta. Ci vorrebbe un sistema per limitarne il funzionamento…
Altro esempio più interessante: immaginiamo di affrontare a velocità sostenuta una curva stretta. Il rollio indotto alla vettura alleggerisce le ruote interne, magari fin quasi a farle sollevare. In una situazione come questa, ci si trova nuovamente senza capacità di trazione: una ruota pattina priva d’aderenza mentre quella dall’altro lato, ben caricata, potrebbe trasmettere facilmente tutta la coppia del motore che invece il differenziale disperde. Ci vorrebbe un sistema per limitarne il funzionamento…
Il sistema c’è e si chiama DIFFERENZIALE AUTOBLOCCANTE, A SCORRIMENTO LIMITATO o LDS (limited slip diff). Questi dispositivi, in presenza di notevoli differenze di velocità delle ruote, sono in grado di “escludersi” e rendere così i semiassi solidali, permettendo di scaricare la coppia anche con una sola ruota in presa. Sono comunemente impiegati sulle vetture sportive di notevole potenza e su quasi tutte quelle da competizione. Spesso ne è specificata anche la percentuale di bloccaggio: 25%, ad esempio, significa che la ruota con maggiore aderenza riceve sempre almeno il 25% della coppia.

Ci sono fondamentalmente tre tipi di LSD:

LAMELLARE – Ogni semiasse è dotato di una frizione a dischi multipli. Quando la differenza di velocità tra le ruote diventa eccessiva, le frizioni si chiudono in modo da rendere solidali tutte le parti che compongono il differenziale e limitandone lo scorrimento. L’autobloccante lamellare può avere un funzionamento brusco, specie se la percentuale di bloccaggio è alta. Non è raro che sia prevista una taratura per il tiro ed una diversa per il rilascio, tipicamente 25%-45%.



VISCOSO – In questo caso, al differenziale è accoppiato un giunto viscoso costituito da una serie di dischi collegati alternativamente al semiasse destro ed a quello sinistro, immersi in un liquido a base siliconica. Quando una sola ruota pattina, si crea un movimento relativo tra i dischi che scaldano il liquido e ne aumentano la viscosità. Ciò tende ad “incollare” i dischi stessi tra loro, generando l’azione di bloccaggio. Questo tipo di LSD è apprezzato per la gradualità del suo intervento, ma la percentuale di bloccaggio è bassa.
La foto si riferisce al Viscodrive usato su alcune Lancia anni fa, ma il giunto può anche essere inserto direttamente all'interno del differenziale.



TORSEN – Si tratta di un differenziale sensibile alla coppia (TORque SENsitive) nel quale i planetari ed i satelliti sono sostituiti da ingranaggi elicoidali e viti senza fine. Una concezione completamente diversa che porta in dote la capacità di indirizzare la coppia dove questa trova più resistenza, esattamente il contrario di quello che accade in un differenziale normale. Il TORSEN si blocca, per sua stessa natura, al 75%.



In un’epoca in cui imperano gli ausili elettronici alla guida, vi starete chiedendo, ha ancora senso parlare di autobloccanti? Secondo me si, almeno fino a quando ci sarà il tasto per disinserire il controllo della stabilità. Se ci si vuol divertire sul serio, magari al volante di una potente trazione posteriore, la possibilità di mettere efficacemente la coppia a terra è impagabile e si ripercuote in modo sensazionale sull’handling. Rilevante il fatto che sulle vetture davvero sportive l’autobloccante di rado manca. Certe case si sono addirittura spinte ai differenziali elettronici: la Ferrari F430 e tutte le Bmw M hanno dei LSD lamellari controllati elettroidraulicamente.
Ci sarebbero parecchie cose da dire anche per quanto riguarda l’uso degli autobloccanti sui fuoristrada, le SUV e le vetture a trazione integrale in genere, ma penso sia meglio farlo in una discussione specifica. Sull’utilizzo agonistico direi che possiamo anche soprassedere.

Quanto ho scritto qui sopra necessiterà sicuramente di correzioni ed integrazioni: se qualche ing. del forum vuol contribuire, magari mettendo foto e disegni più chiari di quelli che ho trovato io...

Complimenti!
Mi permetto di aggiungere qualcosina.....

Il differenziale libero (open)
La sua necessità, come detto, sta nel fatto che in curva la ruota interna percorre una traiettoria di lunghezza inferiore a quella esterna, perciò è necessario che le ruote possano assumere velocità differenti, pur trasmettendo sempre la stessa coppia.
Nella marcia in rettilineo, i satelliti (che possono ruotare attorno al loro asse, sono fermi, e in pratica tutto il differenziale ruota "in blocco". In curva, si generano sui satelliti dei momenti (Momento=forza x braccio) che tendono a farli ruotare su se stessi, cosentendo quanto detto in precedenza.
Se si chiama V1 la velcoità angolare della scatola e Vdx e Vsx la velocità dei semiassi all'uscita (destro e sinistro), si ha che
2*V1=Vdx+Vsx
Quindi, se una ruota slitta e l'altra rimane ferma, la ruota che slitta arà velocità doppia di quella in ingresso...con gravi sollecitazioni su tutta la tramissione se riprende aderenza di colpo...

Differenziale autobloccante a lamelle

Nell'iimagine sotto, si capisce un po' di più come le frizioni vengono compresse.
Nel caso in cui su una ruota agisce una resistenza maggiore rispetto a quella presente sull’altra ruota, il planetario corrispondente, tende a bloccare anche il gruppo satelliti-perno, mentre i due anelli di spinta continuano a ruotare solidali alla scatola. Questo piccolo movimento relativo è consentito dal particolare vincolo presente tra perno e anelli di spinta che grazie anche alla forma a V tende a far incuneare il perno tra i due anelli che si distanziano assialmente e vanno a compattare i dischi frizione. Naturalmente l’entità del bloccaggio dipende dalla differenza di coppia agente sui due semiassi e dall’angolo della cava.

Differenziale con bloccaggio asimmetrico tiro\rilascio

Da un articolo di 4ruote, quando ancora si chiamava così (ora su 4banane si parla della plancia morbida).

Differenziale TorSen

Ciascun semiasse termina con una vite senza fine (worm gear); le due viti si fronteggiano ed hanno eliche uguali ed equiverse per cui se fisicamente non fossero separate costituirebbero un’unica vite elicoidale (figura 1).
Su ciascuna vite ingranano due ingranaggi diametralmente opposti (worm wheels) che vengono portati in rotazione, attraverso gli alberini sui quali sono calettati, dalla scatola del differenziale (in modo analogo ai satelliti di un differenziale tradizionale); su questi alberini sono calettati anche due ingranaggi a denti diritti (o pignoni, spur gears) che ingranando tra
loro accoppiano anche (con rapporto 1:1) gli ingranaggi elicoidali: in tal modo quest’ultimi sono obbligati ad avere senso di rotazione opposto.
La forza motrice, come negli altri differenziali, agisce tramite la corona (Figura 2) e tende a far girare, come anticipato, gli ingranaggi attorno alle viti.

Principio di funzionamento

Si prenda in considerazione il comportamento del differenziale TorSen nei diversi casi.
a) Marcia in rettilineo su strada piana: la coppia motrice viene solo dal motore e le due ruote offrono la medesima resistenza.
Gli ingranaggi sono spinti a ruotare intorno alle due viti e poiché le viti hanno lo stesso verso dell’elica, dovrebbero ruotare nello stesso verso ma questo è impossibile perché sono in presa tra loro tramite gli ingranaggi a denti diritti. Rimanendo bloccati, gli ingranaggi non possono neanche ruotare intorno alle viti e così tutto il differenziale risulta
bloccato e le ruote girano alla stessa velocità.
b) Marcia in curva o su una strada con rilievi non uguali sulle due ruote: una coppia motrice viene dal motore e due coppie motrici, di verso opposto, dalle ruote. Le viti fanno girare i rispettivi ingranaggi in senso opposto (esse infatti hanno lo stesso senso dell’elica, ma le coppie sono opposte): i due ingranaggi, in presa tramite i pignoni, possono ruotare fra di loro in senso opposto per cui il differenziale si comporta come un
differenziale classico permettendo alle due ruote di ruotare a velocità differenti.
c) Marcia in rettilineo o in curva con differenti condizioni di aderenza sulle due ruote motrici: in questo caso l’ingranaggio relativo alla ruota senza aderenza, pur essendo trascinato dalla scatola, non porta in rotazione la vite perché il moto retrogrado non è consentito, allora si blocca e tramite i pignoni blocca anche l’altra coppia ingranaggio-vite senza fine; ne segue che l’intero differenziale è bloccato e le due ruote girano insieme.
d) Marcia in rettilineo in decelerazione: la coppia (che in realtà è resistente per il veicolo) arriva dalle due ruote nello stesso verso, opposto a rispetto al primo caso della marcia in rettilineo, ma proprio perché le coppie sono comunque equiverse produce lo stesso effetto, cioè il bloccaggio del differenziale.

Un primo problema che si può subito evidenziare dalle considerazioni precedenti è il seguente, il differenziale ripartisce una coppia maggiore alla ruota che gira più lentamente, quindi quando si affronta una curva tende a trasferire più coppia alla ruota interna creando un momento imbardante che rende l’auto sottosterzante. Ne segue che se tale differenziale è montato come differenziale anteriore deve presentare bassi valori di bloccaggio, quindi si preferisce utilizzarlo come differenziale centrale o posteriore.
A differenza di molti differenziali a bloccaggio parziale non presenta nessun tipo di precarico che impedisce le rotazioni relative tra i due assali e quindi non interferisce con i sistemi ABS ed ESP, perché si blocca solo in fase di trasferimento di potenza e non di frenata. Inoltre a differenza dei giunti viscosi non presenta ritardi di risposta e non si hanno variazioni di comportamento al cambiare delle condizioni climatiche e delle condizioni di utilizzo del veicolo. Quindi il Torsen, anche perché non presenta parti soggetti a elevata usura come i dischi frizione, mantiene il coeff. di bloccaggio costante durante tutta la vita del veicolo.
Infine un altro svantaggio è l’elevata complessità e il costo, oltre ad un rendimento abbastanza basso.

Meno noto è che esistono tre tipi di TorSen. Questo è il TorSen T-1 (Type A), ma esisstono anche il 2 (Type-B), il T-2R (Race MAster) e il T-3 (Type C).
Il principio di funzionamento è grossomodo lo stesso per tutti. Nel 2 si ha diversa forma dei pignoni e delle eliche, nel 2R ci sono anche delle frizioni di precarico. Il 3, molto usato, permette la ripartizione asimmetrica ed è usatissimo come differenziale centrale (Alfa, ora qualche Audi...). Ci sono anche delle differenze di layout del differenziale stesso.

Qualche immagine dei vari TorSen e alcuni grafici interessanti, al seguente link:
http://www.torsen.com/products/products.htm

Ora ci divertiamo...

Viscomatic Alfa Romeo

Da http://www.cuorialfisti.com/Speciali/164QeQ4.htm

Diversamente quindi dalle classiche auto con giunto viscoso centrale, in cui il giunto si blocca solo in presenza di differenze velocità di rotazione, qui la trazione era permanente.
Funzionava molto bene. Mai visto altrove.

AYC Mitsubishi

Questo è uno dei più "diabolici" della serie, insieme al Viscomatic. Cerco di spiegare come funziona...sperando di non sbagliarmi io stesso..

La coppia entra dall'albero di trasmissione Input Shaft, e mette in rotazione la scatola del differenziale Differential Case. Sin qui nulla di strano, la coppia viene poi ripartita ai due semiassi tramite i planetari, come un differenziale tradizionale. Però il differenziale è collegato anche ad un albero, Ste-up Step-down, a cui sono solidali delle ruote dentate, con diametro differente. Il semiasse destro è collegato a due altre ruote dentate che ingranano con quelle sopra citate, collegate però con delle frizioni Elettro-idrauliche.
Che succede? In caso si voglia trasferire coppia dal semiasse destro a quello sinistro, si blocca la frizione collegata ad una delle due coppie di ruote dentate che fanno da moltiplicatore di velocità. Praticamente, viene fatto credere che il semiasse gira più velocemente, e bloccando (progressivamente) la frizione si "ruba" la coppia da un lato, per trasferirla all'altro. Nel caso opposto, basta lavorare sula frizione che è collegata alla coppia di ruote che fanno da riduttore, quindi la coppia viene trasferita all'altro semiasse.

Ovviamente tutto è gestito elettronicamente (altrimenti sarebbe facile ) insieme al bloccaggio del differenziale centrale. Il sistema, quini, non si limita a bloccarsi, ma aiuta la coda della vetura in curva, caricando la ruota esterna con una coppia maggiore. Funziona così bene che ha avuto, nella sua prima realizzazione, una sola critica: non trasferiva abbastanza coppia .

molto interessante. Complimenti a tutti e due!

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Un'altro modo per ottenere e gestire il bloccaggio del differenziale è montando in parallelo al classico differenziale libero (anche epicicloidale) una frizione multidisco. Il grosso vantaggio di questo sistema è la possibilità di gestire con assoluta libertà e precisione la percentuale di bloccaggio del differenziale, visto che è possibile la gestione elettronica della frizione.
Raccogliendo informazioni dai sensori, spesso gli stessi di ABS ed ESP, sparsi nella vettura (angolo volante, sensori di imbardata e accelerazione laterale, motore, slittamento delle ruote eccetera) si può garantire elevata trazione bloccando molto il differenziale, e al tempo stesso ridurre la consuetà "rigidità" a curvare delle vetture a TI, dovuta proprio al non veloce e tempestivo sbloccaggio dei differenziali in curva.
Da notare come un differenziale gestito elettronicamente bene ha dei limiti sostanzialmente inavvicinabili da qualunque altro tipo di differenziale meccanico, anche perché può agire in maniera attiva più che passiva: ovvero, grazie ai sensori, può prevenire lo slittamento invece di intervenire in seguito ad esso. Giusto il TorSen riesce ad avere un comportamento simile, in certe occasioni.
Questi sistemi sono usati, tra gli altri, da Subaru nel Dccd, che consente anche al guidatore di scegliere il tipo di ripartizione in base al tipo di fondo su cui si trova. In questo caso il differenziale centrale è epicicloidale, per avere una ripartizione comunque asimmetrica della coppia.
Altra casa è la già citata Mitsubishi, che usa il differenziale ACD sulle Evo, usando questa volta un differenziale normale, sempre con frizioni mutidisco.

Dovessi dire che ho capito tutto, mentirei spudoratamente.... Però qualcosa sì. Altra domanda da profano: ho capito bene se dico che i meccanismi autobloccanti non sono montati se non su vetture prestazionali e sportive in quanto sulle altre risultati analoghi sono assicurati da meccanismi elettronici ?

Se sì, è solo una faccenda di costi (un ESP costa meno di uno dei meccanismi autobloccanti) oppure è corretto dire che l'elettronica è meno efficiente di un meccanismo LSD ?

mi accodo alla domanda di i98mark, perche' l'argomento e' assai interessante ... per esempio andando in un'altro campo (fuori dalla pista) dove i diff bloccati servono assai, la Land Rover ha eliminato nel Discovery '98/'99 la possibilita' del bloccaggio manuale del differenziale centrale, sostituendolo con il controllo della trazione, a detta loro piu' efficace nel bilanciare gli slittamenti/trasferimento di coppia ad ogni ruota.
Dietro protesta popolare, nel 2003 rimisero il comando manuale di blocco (leva), lasciando il sistema di trazione. La loro scusa fu' "bloccando il diff centrale a priori il TC e' meno affaticato negli impegni gravosi".

Questo suona logico .... ma allora vuole dire, come detto da mark, che l'elettronica non puo' ancora soppiantare un buon diff meccanico, ma gli si puo' affiancare?

Domanda in tema: come funzionano i diff 'bloccabili' con aria, tipo gli ARB? E il blocco dei diff del Hummer (ricordo un'articolo dove diceva bastava premere freno e acc insieme )

Paragone estremo: quando blocchi un differenziale, la coppia si ripartisce AUTOMATICAMENTE (per un ben determinato principio fisico) in maniera direttamente proporzionale all'aderenza delle ruote.
Con diff. bloccato totalmente, se le ruote hanno la stessa aderenza avrò il 50% della coppia su ogni ruota, mentre se una perde del tutto aderenza, avrò 100% su una e 0% sull'altra.
Un comune differenziale a lamelle, è sensibile alla differenza di COPPIA (non velocità) trasmessa dalle ruote.
Se uso un controllo di trazione, posso solo FRENARE la ruota che SLITTA (vuol dire che già slitta...), quindi in maniera passiva (reagisco allo slittamento, non lo prevengo). Senza contare che devo usare il freno, frenare (e non è così semplice stabilire di quanto frenare una ruota per avere la massima aderenza, anzi...è già un casino, credetemi, capire a quanto va veramente un'auto per far funzionare bene l'ABS). In fuoristrada c'è anche il problema di un eventuale surriscaldamento dei freni.

Poi, ovviamente, dipende da tante cose. Il TorSen agisce in un altro modo (come avrete capito da quanto scritto) rispetto ad un giunto viscoso (che è più simile, da un certo punto di vista, ad un controllo di trazione), senza contare i sistemi a controllo elettronico.
Inoltre i vari ASR o TCS (l'ESP è un'altra cosa, lì eventualmetne si fa qualcosa con al trazione integrale, che sarebbe meglio trattare a parte) devono essere tarati per garantire semplicità di guida più che prestazioni mostruose....infatti spesso si disattivano quando si cercano le massime prestazioni.

Ogni sistema ha i suoi pro e i suoi contro.
Sono argomenti senza dubbio complessi (non vi dico certi moccoli per capire certe cose..sperando poi che siano giuste)...chi ha domande le faccia, ragionandoci tutti insieme si riescono a sviscerare.

Ora si che l'argometo è stato trattato come si deve!

Non solo. Il TCS deve essere tarato per le differenti condizioni d'impiego. La condizione di slittamento ideale per l'asfalto è quando circa il 30% dell'impronta a terra slitta, in fuoristrada o su fondi tipo neve è molto maggiore, la ruota deve slittare, si vede anche ad occhio, per riuscire a far presa. E' il motivo per cui le auto (e i SUV) si piantano inopinatamente con 1cm di neve se non si disattiva il controllo di trazione. Perché lo slittamento è troppo poco.
Un differenziale bloccato anzitutto ripartisce da solo la coppia sull'assale che ha più aderenza (se è il diff centrale) inoltre lascia molta maggior libertà di azione al conducente.

Lì credo che si tratti di bloccaggio totale del differenziale. Solitamente in quel caso è un manicotto scorrevole che collega rigidametne un semiasse alla scatola del differenziale, bloccando idi conseguenza tutto il resto.

Con i differenziali a bloccaggio parziale di tipo TorSen, nei casi di estrema difficoltà come il precedente con tre ruote senza aderenza, può essere vantaggioso frenare col piede sinistro e accelerare col destro perché in questo modo il differenziale “vede” una coppia maggiore sulla ruota con minore aderenza (pari alla coppia residua più quella frenante) e trasferisce TBR volte questa coppia alla ruota con maggiore aderenza. Quindi, anche sottraendo da questa coppia quella necessaria a vincere l’azione frenante, si avrà una maggiore coppia netta utilizzabile per la trazione.
Riferendosi alla seguente figura, le frecce orientate in senso opposto al moto rappresentano l’azione dei freni. Assumendo ad esempio TBR=3 ed ipotizzando un’azione frenante corrispondente ad una unità di coppia, il differenziale manda alla ruota con migliore trazione una quantità di coppia tre volte superiore a quella prodotta con i freni, allora il risultato netto sarà la disponibilità di due unità di coppia per la trazione.

P.S. Per definire quantitativamente la percentuale di bloccaggio si può introdurre il relativo coefficiente CB%: se TBR=1 il TorSen si comporta come un differenziale “open”, per cui il suo coefficiente di bloccaggio è pari a 0%, mentre se TBR = 6 il dispositivo invia l’86% della coppia disponibile alla ruota con maggiore trazione e il 14% all’altra per cui il
comportamento è molto più vicino ad un differenziale “locked”. Si può allora definire il coefficiente di bloccaggio di un differenziale TorSen come:
CB%=TBR-1/TBR+1

Proprio in merito ai differenziali Mitsubishi vale la pena sprecare due parole.
I differenziali a bloccaggio elettronico si dividono sostanzialmente in due categorie:

1) Differenziali con frizione
Sono come i differenziali a slittamento limitato azionati da frizione meccanica (solitamente azionati dalla pressione esercitata da una coppia di corone cilindriche con una tacca a V con angolo piu' o meno accentuato in un senso e nell'altro a seconda del bloccaggio desiderato in accelerazione e frenata, ma azionate invece da un attuatore idraulico comandato elettronicamente.

2) Differenziali viscosi con fluido magnetoreologico.
Sono sostanzialmente dei differenziali a giunto viscoso in cui il fluido del giunto non ha viscosita' fissa, ma variabile in funzione di un campo magnetico che lo attraversa.

I differenziali montati correntemente sono tutti del tipo 1.
Non mi risulta esistano auto di produzione attuale che montano differenziali di tipo 2, che sono ad ora sperimentali.


Il principio dei differenziali di tipo 2 e' sfruttato sulle sospensioni della nuova Audi TT.
Il differenziale centrale Mitsubishi e' impostabile dall'utente in 3 posizioni, che determinano con quale progressivita' il differenziale stesso si blocca in caso di pattinamento.
Il differenziale Subaru, invece, varia il grado di bloccaggio.
Infine il differenziale posteriore Mitsubishi, sempre con lo stesso principio, sfrutta la lettura del sensore di sterzo e di imbardata dell'auto per azionare "artificialmente" il differenziale (cioe' in assenza di slittamento di una delle due ruote) per trasferire comunque piu' coppia alla ruota esterna cosi' da generare un momento imbardante aggiuntivo che contrasti l'eventuale sottosterzo caratteristico delle TI.

L'X drive BMW invece varia la ripartizione di coppia centrale mentre il differenziale M varia la velocita' e incisivita' della chiusura per controllare la trazione al posteriore e mantenere equilibrata l'auto.

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=== TEMET NOSCE ===

Ascolto il canto del meccanismo

L'ecologismo inquina

C'e' una cosa che non mi torna: da questa spiegazione il torsen funziona o sbloccato (differenziale libero) o con blocco del 100%, cioe' non e' un differenziale a slittamento limitato, ma un autobloccante puro.

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=== TEMET NOSCE ===



Ascolto il canto del meccanismo



L'ecologismo inquina

Un differenziale normale funziona libero, a meno che non si intervenga in qualche modo per bloccarlo. Il TorSen, invece, funziona sempre bloccato, salvo sbloccarsi da solo quando "sente" coppie di diverso segno, ovvero in frenata.
C'è anche da fare un discorso sulle eliche, visto che varia la percentuale d'intervento a seconda delle inclinazioni. Io, però, dai disegni che ho trovato in giro non ci ho mai capito un granché.....è troppo incasinato per me .
Molto ultili, invece, i grafici che fanno vedere il TBR, che dovrebbero essere nel link che ho messo.

Anch'io sapevo che le inclinazioni delle leiche variavano la percentuale di coppia trasferita, ma nella descrizione che hai dato non capisco come facciano... cioe', o e' sbloccato (libero) o e' bloccato (100%)...

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=== TEMET NOSCE ===



Ascolto il canto del meccanismo



L'ecologismo inquina

ogni volta che leggo post come questo (non e' che ci capisca molto) mi sento veramente lieto di appartenere a questo forum

PS: non so se aggiunge o confonde, ma giudico interessanti queste conversazioni (links compresi) sui diff, torsen in particolare.
Se interessa ...
http://forum.fuoristrada.it/messages/18479/217508.html
http://forum.fuoristrada.it/messages/18479/153134.html

Come può essere classificato l'Haldex?

Haldex Si tratta di un sistema che ha avuto un notevole successo come sostituto del differenziale centrale. Sotto quest’ultimo punto di vista, il suo punto di forza è rappresentato dalla velocità con la quale può essere comandato.
Come sostituto del differenziale centrale presenta i seguenti vantaggi: rapidità di attuazione, compatibilità con sistemi di ABS ed ESP, oltre che con i pneumatici “Run-Flat”, elevata coppia trasmissibile, compattezza e flessibilità. La compatibilità con i sistemi ABS ed ESP è dovuta alla notevole rapidità con cui la frizione s’innesta e si disinnesta, inoltre tale caratteristica è il motivo principale per cui questa frizione viene utilizzata come sistema di bloccaggio dei differenziale “open”. Il tipo di attuazione utilizzato può essere idraulico (frizione Haldex), o elettromeccanico.
La frizione Haldex è molto diffusa nelle applicazioni di trazione automatica al posto del giunto viscoso, nella seguente figura 1 ne è mostrato uno schema di massima.
La pompa idraulica è regolata dalla differenza di velocità tra i due assali del veicolo; quando è presente una differenza di velocità per cui è ritenuto necessario il bloccaggio della frizione, la pompa idraulica mette in pressione l’olio che, agendo sul pistone, compatta i dischi. Il funzionamento della pompa è automatico, quando è presente una velocità relativa tra gli alberi, il profilo stesso di quello in uscita agisce da camma sulla pompa. Tramite la valvola di regolazione è possibile modularne il funzionamento.
Il sistema usa le informazioni fornite dalla rete del veicolo (coppia motrice, velocità delle ruote, regime di rotazione del motore) unicamente per il suo controllo. Per esempio, durante le partenze da fermo, per garantire la massima motricità, si regola la valvola di controllo in modo da avere il bloccaggio della frizione al minimo slittamento tra gli assali; viceversa nelle manovre a bassa velocità (ad esempio durante un parcheggio), per garantire l’agilità del veicolo. Questo rende possibile, tra l’altro, l’uso di pneumatici “Run-Flat”.
La centralina di controllo (ECU) è integrata nel carter della frizione ed è costituita da una memoria Flash da 256 kB, mentre la CPU ha un clock di 20 Mhz. La centralina controlla la valvola, adeguando il funzionamento della frizione alle condizioni operative. Il tempo di attuazione della valvola è di 60 millisecondi. Per non interferire con sistemi di ABS ed ESP la frizione può essere rapidamente disinserita. Il sistema è inoltre in grado di compensare le variazioni di viscosità dell’olio che si hanno durante il funzionamento.

basta chiedere eh?
Allora io ti chiedo: perchè l'Haldex è cosi' bistrattato? Perchè la trazione QUATTRO utilizzata sulle audi di fascia bassa non è considerata una soluzione "raffinata"? Visto che io ho una mia idea, che potrebbe essere sbagliata, chiedo a te che sei un gallo in queste cose ;)

Sinceramente? Non posso esserne certo, credo tuttavia che sia un sistema più "rozzo" in quanto in effetti le ruote in presa sono 2+2 e non 4. Nel caso della trazione "Quattro" a tre differenziali, la coppia esce dal motore, passa nel diff. centrale (essendo un TorSen, è autobloccante), lì viene ripartita e va alle ruote. In condizioni "normali", 25% ad ogni ruota (sempre che non ci sia il bloccaggio di uno o più differenziali).
Analizziamo lo schema Haldex. La coppia arriva alla frizione, che è a comando idraulico, ma questo avviene solo se c'è differenza di rotazione tra i due assali. In condizioni normali, 100% su un assale, l'anteriore, e 0% al posteriore (non è proprio così, ma facciamo finta che sia 100-0%).
Facendo tutte le approssimazioni del caso, già possiamo immaginare che un'auto a TA tenda a "sottosterzare" di più in questo secondo caso. Inoltre per avere un'effettiva trazione dietro, bisogna che ci sia uno slittamento. Nell'altro caso, invece, il differenziale è autobloccante, e si blocca prima che questo slittamento avvenga.

All'atto pratico, non ho mai giudato un'auto a TI e le mie sono congetture. Spero di averci "preso".... Poi, sai com'è, nel mondo delle auto, è facile sparare a zero su uno schema meccanico.....

Altri impieghi di giunti viscosi e frizioni.
Molto raffinate le soluzioni che prevedono l'uso di frizioni, simili all'Haldex come struttura fisica, comandate non idraulicamente, ma in maniera completamente elettronica da un motorino passo-passo comandato da un'apposita centralina. Il sistema più noto è quello della BMW, il nuovo X-Drive (simile solo di nome a quello vecchio).
Oltre che come sostituti dei diff. centrali e\o sistemi di bloccaggio di differenziali classici, questi due giunti possono avere anche un altro interessante campo di applicazione come sostituti di differenziali anteriori o posteriori, come giunti che fanno sia da differenziali centrali che "trasversali".
Gli schemi sono sostanzialmente analoghi nei due casi. Vediamo lo schema usato sulla Honda INTRAC (basato sul giunto viscoso) e quello montato sulla Acura-Honda VTM-4.

Honda INTRAC
La Honda ha studiato una soluzione semplicissima e affidabile per le quattro ruote motrici. Il suo sistema di trazione prevede un solo differenziale, quello anteriore, e due giunti viscosi gemelli alloggiati in un involucro comune, ma agenti separatamente, che sostituiscono il differenziale centrale e quello posteriore. Come sempre, in caso di slittamento delle ruote motrici anteriori, i giunti si bloccano, ma essendo divisi, consentono velocità differenti alle ruote posteriori, realizzando in un unico blocco la funzione dei due differenziali, o meglio, del differenziale e del giunto viscoso.
Dentro il doppio giunto viscoso, fatto ruotare per mezzo di una corona e un pignone, si trovano i due semiassi posteriori che trascinano i dischi interni, mentre quelli esterni sono collegati all’involucro cilindrico del giunto. Per rendere compatibile il sistema con l’ABS, quando si aziona il freno un innesto a denti frontali stacca il collegamento con l’asse posteriore.

Acura - Honda VTM-4
La soluzione VTM-4 è stata studiata da Honda e Borg-Warner per il SUV Acura (marca di lusso della Honda) MDX, venduta negli Stati Uniti.
Sono state adottate due frizioni multidisco a comando elettro-magnetico (rappresentate in verde) controllate elettronicamente: quando la centralina avverte la necessità di trasferire coppia anche alle ruote posteriori, viene comandato il bloccaggio delle due frizioni, che consentono di trasferire al retrotreno, normalmente scarico, sino al 53% della coppia. Il vantaggio dell’impiego di queste frizioni rispetto ai giunti viscosi risiede nel fatto che non si deve attendere lo slittamento delle ruote posteriori per comandare l’innesto della trazione, ma può essere fatto in maniera più precisa con l’ausilio dell’elettronica. Per esempio, durante un’accelerata, il sistema comanda automaticamente il bloccaggio della frizione per avere la miglior trazione preservando nel contempo un corretto comportamento dinamico del veicolo.
Sono previste tre modalità di funzionamento “automatiche” più una manuale. Oltre alla già citata funzione di trasferimento di coppia durante le accelerazioni, la trasmissione prevede a tagliare la coppia al posteriore nel caso di marcia autostradale o a bassa velocità, per avere un miglior controllo di guida. Naturalmente il sistema reagisce anche agli slittamenti delle ruote motrici, come una normale trasmissione ad inserimento automatico, nella marcia su fondi a bassa aderenza. Nel caso poi che il veicolo si trovi ad affrontare situazioni particolarmente difficili, il guidatore può comandare manualmente il bloccaggio completo della trasmissione. Questa modalità è attuabile sono nelle prime due marce e in retromarcia.

L'Haldex e' bistrattato piu' per motivi di marketing che tecnici.
Questo perche' le case che lo adottano (come il gruppo VW / Audi) lo spacciano per una trazione integrale. Cosa che l'Haldex NON e'.
Un'auto equipaggiata con Haldex, per sua natura, ha trazione solo alle ruote normalmente di trazione (cioe' nel caso VW, l'anteriore).
L'auto si comporta in tutto e per tutto come una trazione anteriore, finche' non si manifesta una perdita d'aderenza tale da far subentrare l'haldex che allora da' motricita' alle altre ruote.
Il VANTAGGIO dell'haldex, specie se usato su TP (come accadeva sulla Skyline) e' che non c'e' spreco di energia in attriti parassiti come accade sulle TI. In condizioni normali l'auto e' una 2 ruote motrici con i vantaggi d'efficienza tipici delle 2 ruote motrici.
Solo in caso di mancata aderenza l'Haldex fornisce trazione alle altre ruote.
Lo SVANTAGGIO e' che l'Haldex ha un funzionamento correttivo, e per giunta agisce con un notevole ritardo. Va bene per migliorare la motricita' dell'auto su fondi difficili, ma NON per fornire un comportamento sportivo da TI corsaiola a un'auto.
Fa eccezione il sistema "ATTESA" delle nuove Skyline, dove l'haldex viene comandato elettronicamente da un sistema che, grazie a vari sensori, riesce a predirre il manifestarsi di perdite d'aderenza e ad agire in modo PREVENTIVO, come fanno i differenziali M di BMW, ad esempio.

L'elettronica nei differenziali ha molti usi.
ATTESA predice la perdita di aderenza, e la previene (M pure).
ACD Mitsubishi e il centrale attivo Subaru variano la velocita' d'inntervento del differenziale centrale o la percentuale di bloccaggio al fine di rendere l'auto piu' o meno sottosterzante a seconda del fondo su cui si trova, per migliorarne le doti di guida.
AYC prevede condizioni di sottosterzo e trasferisce coppia anche in assenza di slittamento in modo da creare un momento imbardante che corregga il sottosterzo.
Si tratta, come si vede, di dispositivi dagli effetti molto vari, che confermano la versatilita' del differenziale elettronico.
PERO', tipicamente, tutti i differenziali elettronici in circolazione agiscono tramite frizioni, e dunque tendono a surriscaldarsi molto e a logorarsi facilmente nel caso di impieghi gravosi con coppie elevate.
Per questo le versioni "corsaiole" delle varie Evo e Subaru usano, alla fine, dei Torsen al posto degli elettronici, piu' convenienti invece sulle versioni stradali.

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=== TEMET NOSCE ===



Ascolto il canto del meccanismo



L'ecologismo inquina

Quindi era come me lo immaginavo. Ho uno dei miei migliori amici che ha una S3 vecchio modello (in versione da 225 cavalli) che si lamentava di "non riuscire a fare andare via di culo la macchina". Gli ho spiegato il concetto, a grandi linee perchè non sono esperto come voi, ma non ero sicuro di aver detto le cose giuste.
Però una cosa non mi quadra: l'Haldex quindi trasferisce la coppia sulle ruote non di trazione se non quando c'è uno slittamento (in base alla differenza di rotazione o di coppia?), e nel migliore delle ipotesi può distribuire tra davanti e dietro il 50/50? Come si fa a determinare la diversa ripartitura della trazione?

L'Haldex agisce quando c'è una variazione di velocità di rotazione. Se noti nel disegnino che ho messo prima, un albero ha l'estremità tagliata obliqua, ed è questa azione a creare il pompaggio all'interno del circuito idraulico, che causa il compattamento delle frizioni, quindi il trasferimento di coppia.

A riguardo delle percentuali, devo dire che c'è molta confusione a riguardo. In caso di bloccaggio completo del differenziale, anche in modo meccanico, come si faceva sui vecchi fuoristrada, la coppia non si ripartisce al 50-50, ma in maniera direttamente proporzionale all'aderenza delle ruote. Ovvero, può arrivare a trasferire il 100% della coppia su una sola ruota, ma se le ruote hanno la stessa aderenza, avrò comunque la ripartizione 50-50.
Immagina le ruote anteriori. Differenziale bloccato, quindi è come se non ci fosse. Se alzi una ruota da terra, questa trasmetterà lo 0% di coppia e l'altra il 100%. Se però poggiano entrambe a terra, ma una con coefficiente di attrito 0,5 e l'altra 1, una trasmetterà il 33% di coppia, l'altra il 66%. Il doppio. Se le condizioni di aderenza sono uguali, 50-50. Quando si dice 100%, significa che il limite massimo di coppia trasferibile su una ruota è il 100%.

Come si fa a ridurre la coppia trasmessa da un giunto di questo tipo? Basta limitare la pressione sulle frizioni. In pratica, con delle valvole messe nel circuito idraulico, nell'Haldex. Come se tu vuoi ridurre la coppia trasmessa dal motore alle ruote, se schiacci poco la frizione, riduci la coppia trasmessa.

quello della 75 era a lamelle ?

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Alfa ! contro il logorio della vita moderna !

Infatti giunti e semiassi sono una modifica "consigliata" che va fatta disolito insieme al/ai differenziale/i per evitare il rischio "tritatura" .... che succede ... ma non solo sono i "vecchi" fuoristrada che montano tali accrocchi ... anche i "nuovi" spesso e sovente