200px|thumb|Vista de un diferencial automotriz

Un diferencial es un tren de engranajes con tres ejes de transmisión cuya velocidad de rotación es el promedio de las velocidades de los demás. Un uso común de los diferenciales es en vehículos de motor, para permitir que las ruedas en cada extremo de un eje de transmisión giren a diferentes velocidades al tomar curvas. Otros usos incluyen relojes y computadoras analógicas.

Los diferenciales también pueden proporcionar una relación de transmisión entre los ejes de entrada y salida (denominada "relación de eje" o "relación diferencial"). Por ejemplo, muchos diferenciales en vehículos de motor proporcionan una reducción de engranaje al tener menos dientes en el piñón que en la corona.

Cuando un vehículo toma una curva, por ejemplo hacia la derecha, la rueda derecha recorre un camino más corto que la rueda izquierda. Para entenderlo, hay que recordar que en una pista de atletismo el corredor que da la curva abierta recorre más distancia que el contrincante de la vuelta cerrada.

Las ruedas de los vehículos antiguos estaban montadas de forma fija sobre el eje, por lo que en cualquier curva una de ambas ruedas no giraba adecuadamente y desestabilizaba al vehículo, haciendo la maniobra peligrosa y exponiendo el vehículo a accidentes y averías. Pero, mediante la invención del diferencial, se consiguió que cada rueda pudiera girar correctamente en una curva, sin por ello forzar las ruedas instaladas en los extremos del eje; y así la tracción del motor actuaba con idéntica fuerza en cada rueda sin sobrecargar o dañar más a ninguna.

Funcionamiento 200px|thumb|Diferencial de paso limitado 200px|thumb|Diferencial libre

El diferencial consta de engranajes dispuestos en forma de "U" en el eje. Cuando ambas ruedas recorren el mismo camino, por ir el vehículo en línea recta, el engranaje se mantiene en situación neutra, sin embargo, en una curva los engranajes se desplazan ligeramente, compensando con ello las diferentes velocidades de giro de las ruedas.

La diferencia de giro también se produce entre los dos ejes. Las ruedas directrices describen una circunferencia de radio mayor que las no directrices, por ello se utiliza el diferencial.

Un vehículo con tracción en las cuatro ruedas puede tener hasta tres diferenciales: uno en el eje frontal, uno en el eje trasero y un diferencial central.

En el hipotético caso de que ambos ejes sean directrices, el que tenga mayor ángulo de giro describirá un radio mayor.

Archivo:diferencial.jpg

Dado que un diferencial ordinario reparte el par por igual entre ambas ruedas (reparto 50%-50%), la capacidad de tracción máxima es siempre el doble de la rueda con menor tracción. En caso de que esta sea cero en una de las ruedas, la capacidad de tracción total es lógicamente cero. Para solucionar este problema se emplean diferenciales autoblocantes o bloqueables. Estos últimos pueden forzar a ambas ruedas a girar a la misma velocidad, eliminando el efecto diferencial y enviando hasta el 100% del par a una rueda.

Historia Los hitos en el diseño o uso de engranajes diferenciales incluyen:

100 a. C. – 70 a. C.: El mecanismo de Anticitera se ha datado en este período. Fue descubierto en 1902 por buceadores de esponjas griegos en el lecho marino de un antiguo naufragio, y las investigaciones modernas sugieren que utilizaba un engranaje diferencial para determinar el ángulo entre las posiciones eclípticas del Sol y la Luna, y por lo tanto la fase lunar. thumb|En el Museo de Ciencias de Londres se exhibe este conjetural modelo de carro chino de orientación que incorpora un engranaje diferencial y apunta siempre al sur, invención del ingeniero Ma Jun. C. 250 d. C .: El ingeniero chino Ma Jun crea el primer carro de guerra bien documentado que apuntaba al sur, precursor de la brújula; permitía a los ejércitos atravesar desiertos y nieblas sin perder la orientación. Su mecanismo de funcionamiento no está claro, aunque algunos ingenieros del siglo XX argumentaron que utilizaba un engranaje diferencial.

1818: El alemán Rudolph Ackermann patenta en Inglaterra un sistema de dirección de cuatro ruedas para carruajes, que algunos escritores posteriores consideraron erróneamente como un diferencial.

1820: Se inventa el primer reloj de ecuación que utiliza un mecanismo diferencial para la suma por parte de Joseph Williamson. Este reloj es también el dispositivo más antiguo que se sabe definitivamente que utilizó un diferencial para cualquier propósito en cualquier lugar, aunque se han postulado otros anteriores.

1823: Aza Arnold desarrolla un sistema de transmisión diferencial para la hilatura de algodón. El diseño se difunde rápidamente por Estados Unidos y el Reino Unido.

1827: El relojero Onésiphore Pecqueur (1792-1852), del Conservatorio Nacional de Artes y Oficios, patenta un diferencial automotriz moderno para su uso en un vagón de vapor.

1874: Aveling y Porter, de Rochester (Kent), incluyen en su catálogo una locomotora grúa equipada con su engranaje diferencial patentado en el eje trasero.

1876: James Starley, de Coventry, inventa un diferencial de transmisión por cadena para su uso en bicicletas, invención utilizada más tarde en automóviles por Karl Benz.

1897: Mientras construía su automóvil de vapor australiano, David Shearer hizo el primer uso de un diferencial en un vehículo de motor.

1958: Vernon Gleasman patenta el diferencial de deslizamiento limitado Torsen (contracción del inglés torque sensitive).

Véase también

Embrague Haldex Diferencial Torsen Diferencial de deslizamiento limitado o Ferguson

Referencias

Enlaces externos

Animación 3D del funcionamiento Video didáctico que explica los principios básicos del funcionamiento del diferencial (audio en inglés, subtítulos en portugués) Fuente de los videos anteriores Explicación magistral de como marcha un diferencial (inglés) La tabla SAE J306 de clasificación de aceites de transmisiones y diferenciales

Categoría:Elementos de máquinas Categoría:Tecnologías del automóvil Categoría:Componentes del automóvil