DIFERENCIAL A que se llama Diferencial, para que sirve un diferencial, como funciona un diferencial, cual es la importancia del diferencial, en el funcionamiento del vehículo?.. Mecánica Automotriz Cuando se trata de describir componentes de un vehículo; tratamos en lo posible de ser escuetos. Pero; en este caso, tomando en cuenta la importancia, para la seguridad de desplazamiento del vehículo ; nos extendemos en detalles, con la finalidad, de ubicar al lector lo más cerca posible del concepto real, del funcionamiento de este componente. De esta manera cuando tenga que manipular, este tipo de componente lo haga con la convicción, que el caso requiere. En "automecanico.com", siguiendo nuestra línea de, aprender y trasladar experiencia, hemos desarrollado este tema; tomando como base, nuestra experiencia, análisis, traducciones, y pruebas. Por ello; cualquier discrepancia con conceptos susceptibles de discusión, se lo dejamos a su criterio, y sentido común. Se conoce como diferencial al componente encargado, de trasladar la rotación, que viene del motor, transmisión, hacia las ruedas encargadas de la tracción.
Con las excepciones del caso; y sin importar, si un vehículo es chico o grande, si es de tracción trasera o delantera; si trae motor de 4 5,6, o más cilindros; todos los vehículos, de uso regular, traen instalado un componente llamado diferencial; Los vehículos de doble tracción, traen diferencial adicional El diferencial, puede ser diferente, en cuanto a diseño, figura, tamaño o ubicación; pero, los principios de funcionamiento y objetivos; siguen siendo los mismos
El objetivo es: administrar la fuerza motriz, en las ruedas encargadas de la tracción, tomando como base, la diferencia de paso o rotación, entre una rueda, con relación a la otra. Se entiende, que el vehículo al tomar una curva, una rueda recorre más espacio que la otra; igualmente una rueda más grande, recorrerá mas espacio que una pequeña El diferencial tiene la función de corregir estas diferencias. Un vehículo regular, deriva la tracción o fuerza motriz a dos ruedas, que pueden ser las de adelante, o las de atrás; como consecuencia, toman el nombre, tracción trasera, o tracción delantera. Para no confundirnos en estas páginas mostraremos el funcionamiento de un diferencial típico; las variantes serán explicadas en páginas diferentes.
En esta ilustración podemos ubicar, la posición de trabajo del conjunto de engranes del diferencial, en un vehículo de tracción trasera La función primara de un diferencial es, derivar la rotación recibida de la caja de velocidades; [transmisión] en un Angulo de 90grados. Esto quiere decir que la transmisión; por medio de un opinión hace girar la corona, en la parte central del vehículo; y la corona al rotar traslada el giro hacia las ruedas encargadas de la tracción [fuerza que mueve el vehículo
TRACCION DELANTERA: Los vehículos de tracción delantera traen el diferencial integrada en la estructura de la transmisión o caja de velocidades. En esta ilustración, tenemos un motor de 6 cilindros, colocado en forma transversal o atravesada. [En estos casos, la opinión que mueve la corona, recibe la potencia, en forma indirecta, no ocupa derivar en 90 grados como se hace en los de tracción trasera Este tipo de ubicación es típico en un vehículo de tracción delantera; e igualmente podemos observar la ubicación de la caja de velocidades, y la forma típica de alojamiento del conjunto del diferencial. En este tipo de transmisión o caja de velocidades, cuando se requiera, remover el diferencial, se ocupa o necesita remover o desmontar la caja de velocidades de su posición de trabajo. Este tipo de ubicación es típico en un vehículo de tracción delantera; e igualmente podemos observar la ubicación de la caja de velocidades, y la forma típica de alojamiento del conjunto del diferencial. Cuando se requiera, remover el diferencial, se ocupa o necesita remover o desmontar la caja de velocidades de su posición de trabajo.
Caja de velocidades o transmisión manual típico para un motor de tracción delantera; aquí se muestra el diferencial instalado, dentro de la caja de velocidades. Las transmisiones automáticas, para un motor de tracción delantera; llevan instaladas un diferencial en forma similar. Generalmente las
transmisiones automáticas, reparten el fluido o aceite entre todos los engranes; pero existen transmisiones, que requieren que el diferencial, se lubrique en forma independiente. Es importante tomar nota de esto. En estos casos, cuando se requiere remover el diferencial solo se necesita separar la campana o concha [Shell], no ocupa mover los engranes que activan los cambios
¿Cómo funciona? Este tipo de diferencial algo diferente, en cuanto a la figura nos puede ayudar a entender el funcionamiento Observemos: Podemos decir que un diferencial está compuesto de 6 engranes. Llamados o conocidos como: Un Piñón, una, corona, 2 planetarios, y 2 satélites Lo importante es observar; que la corona al rotar, no traslada esta rotación por medio de engranes, lo hace en forma de torsión, debido a que gira conjuntamente con la caja Observe el piñón, traslada la rotación que trae de la caja de velocidades o trasmisión, haciendo rotar la corona. Aquí se cumple la primera función; derivar la rotación 90 grados
Este diferencial difiere en figura, al diferencial de la ilustración anterior, pero; como ya dijimos; el principio y objetivo es el mismo: La corona es un engrane, armado o instalado, en lo que se conoce como caja o jaula de diferencial. Esta instalación es típica; se puede ver el piñón principal instalado dentro de la caja [carrier] Observe, si usted tiene que remover, un diferencial de estos tenga mucho cuidado, con la ubicación de los espaciadores [Shim], antes de moverlos márquelos o píntelos, estos shims determinan el acoplamiento de la corona con el piñón principal, un shim fuera de calibración puede acercar o alejar demasiado la corona al piñón principal, dando como consecuencia que la rotación no tenga la suavidad requerida, y en estos casos la fricción quebraría los dientes del piñón.
En esta ilustración, podemos ubicar el piñón principal [Piñón Gear], esta es una ilustración típica, no difiere en absoluto, con modelos actuales Este piñón, puede diferir en medidas o cantidad de dientes, pero los componentes de instalación e ubicación son los mismos. El piñón es un componente, cuya función es recibir la rotación que viene de la transmisión; y es la parte encargada de hacer rotar la corona. Este componente, lleva una relación de medida y cantidad de dientes, conjuntamente con la corona, cualquier modificación, que se haga a estos componentes, debe tomarse en cuenta las medidas de ambas partes. Los piñones cumplen el mismo cometido en todos los casos, pero suelen ser diferentes en cuanto a medidas y cantidad de dientes, por ello se necesita tener mucho cuidado, y ser muy observador, y sobre todo tener convicción del funcionamiento de estos componentes.
Aquí tenemos, los componentes de un diferencial típico: Observen Las flechas o ejes de las ruedas, se acoplan, en lo planetarios [Side Gear]; los ejes al acoplarse en los planetarios, se les coloca un candado o seguro en forma de [C]; para evitar que se deslicen de regreso Los satélites [Piñón Gear], se acoplan con los planetarios y se centran con el piñón shaft; el piñón shaft atraviesa la caja [case] y satélites de un lado a otro de la caja, este piñón shaft, a su vez para que no se mueva o resbale lleva un pequeño tornillo [Bolt piñón shaft] que lo atraviesa y lo fija en la caja Insistimos en la explicación; el piñón shaft, es el encargado de transmitir la rotación de la corona, a los planetarios, los satélites funcionan como cunas o trabas. Si las dos ruedas o llantas son del mismo tamaño o medida; los satélites y planetarios, no tienen necesidad de rotar entre ellos... Los satélites y planetarios, solo rotan entre ellos, cuando tienen que compensar un desnivel de rotación; [Esto sucede al tomar curvas, o en terrenos resbalosos] Recuerde; si usted levanta las dos ruedas, y gira manualmente una de ellas la otra rueda, hará el giro en sentido contrario; pero el piñón principal y la corona, ni se darán por enterados que usted está girando
las ruedas; ahora; si usted traba una de las ruedas y trata de girar la otra, en este caso la corona y transmisión sí; sentirá la intención del giro. Dicho de otra manera: Si una de las ruedas, cae en terreno resbaloso, o arenoso; al aplicar la fuerza del motor, la rotación de la corona hará que el planetario de esa rueda rote, haciendo girar los satélites; [esta acción hará que la rueda, en terreno resbaloso, aumente o duplique su rotación, con relación a las vueltas de la corona]; pero no aplicara ninguna fuerza al planetario de la rueda, que se encuentra en terreno firme. Para que la rueda, que se encuentre en terreno firme, agarre fuerza, o tracción se requiere, trabar o afirmar el piso de la rueda, que se encuentra en terreno resbaloso o arenoso. En conclusión, la fuerza de tracción, en este tipo de diferencial, requiere el apoyo firme de ambas ruedas En este extremo del eje o flecha [Axle] se coloca el seguro en forma de "U", observe la flecha indica un o ring o liga, que amortigua o suaviza el contacto o movimiento, de este seguro.
En este lugar se coloca la "U" y se empuja el eje para que la "U" quede a nivel del planetario, o engrane que se ve en la ilustración.►
Este pin o eje, llamado, piñón shaft, está hecho de material bastante resistente, su función es mantener los satélites en su ubicación, cumple dos funciones, 1] permite la libre rotación de los satélites cuando estos los requieran y; 2] gira torsionalmente siguiendo la rotación de la corona, llevando en el giro, el conjunto de planetarios, y satélites
DESPIECE el despiece de un diferencial típico: Para vehículo con tracción trasera Para retirar este tipo de diferencial. de su posición de trabajo se hace lo siguiente: 1] Se retiran las ruedas o llantas 2] Se retiran los tornillos de la tapa de corona [Cover Assembly] y se drena el aceite. 3] Ubique el tornillo que detiene el piñón de los satélites, y estírelo 4] Empuje suavemente, el piñón o eje [Differential Pinion Shaft] que detiene los satélites, y retírelo 5] Retire el tambor del freno [brake drum] y empuje el eje de la rueda 7] Jale suavemente el eje , Retire los cuatro tornillos que detienen el diferencial 10] Retire suavemente el conjunto del diferencial y si
es posible, pinte las partes para evitar confusiones al reinstalar.
Si la idea es retirar el piñón principal; en ese caso antes de retirar el diferencial, debe aflojar la tuerca principal [pinion nut] que se encuentra al retirar el cardan, eje o flecha que viene de la transmisión. [Para aflojar esa tuerca, debe trabar la corona]. Con relación a modelos anteriores, este diferencial tiene como agregado un componente llamado, speed sensor, y un rear antilock brake sensor El speed sensor, es una rueda dentada instalada o acoplada en la corona, y el sensor [rear antilock brake sensor.], es un componente encargado de sensar la rotacion de la rueda dentada, y enviarlo al computador. [Es; en esta senal, que el sistema antilock de los frenos o brakes, apoya su funcionamiento] Ahora tome nota de esto: en algunos modelos, esta misma rueda le sirve para alimentar la señal del cuenta millas, o kilómetros, en estos casos; la correcta función de la transmisión automática, la determina, la correcta instalación y funcionamiento de esta rueda y sensor. Es importante acotar; que no todos los diferenciales, se desarman de la misma manera; existen diferenciales, que no llevan las "U" o seguros en los extremos de los ejes; Estos ejes o flechas están sujetos por cuatro tornillos o pernos visibles al retirar el tambor de frenos; en estos casos, estas flechas o ejes [axle], se pueden retirar inmediatamente después de retirar esos 4 tornillos o pernos. Este tipo de flecha o eje, sale con el balero o rodaje instalado DIAGNOSTICO: Los problemas de un diferencial empiezan, por una falta de lubricación o descuido: Por lo general una fuga de aceite por uno de los retenedores, o sellos de aceite, en una de las ruedas. Terminan por dejar sin aceite la corona, dando como consecuencia, que el rodamiento [rodaje, balero, cojinete, bearing], friccione en seco. Cuando sucede esto, empiezan por hacer ruido, y terminan quebrando los dientes del pinion y corona. Como solución, se recomienda hacer una limpieza, que incluya el uso de un magneto o imán, que ayude a remover la baba metálica, y remplazar las partes afectadas Un diferencial, gradúa las revoluciones del motor, usando para ello la cantidad de dientes del pinion, con relación a la cantidad de dientes de la corona; Los requerimientos en cuanto al peso, y uso del vehículo, determinan el tamaño y cantidad de dientes de la corona y pinion; por
ejemplo; si un pinion de 11 dientes, se usa para mover una corona de 44 dientes, podríamos decir que la relación es de 4 : 1; pero también se agrega la conveniencia, de usar un número impar en la cantidad de dientes de la corona; para evitar la coincidencia de los dientes. [Así se evita, que una imperfección en determinados dientes coincida en forma repetitiva].
La limpieza y el mantenimiento de la transmisión y del diferencial: Lo primero que hay que recomendar es el trabajar sobre una superficie lisa y despejada y a ser posible hacerlo sobe un trapo o una toalla vieja. Esto evita que las bolas del diferencial rueden y puedan perderse. Otro punto más importante para nuestra salud es que si trabajamos con spray de motores o con tricloetileno, hemos de tener cuidado de no mancharnos los ojos o la piel y trabajar en una zona ventilada. Por otra parte, ambos pueden atacar a los plásticos.
Desmontaje de la caja de transmisión:
En los 4x4 no existe una caja de transmisión como tal. Las poleas de la transmisión van generalmente al aire y no van engrasadas, por lo que no acumulan polvo. El diferencial sí requiere un mantenimiento y además ha de hacerse una revisión del estado de las correas, para cambiarlas si están deterioradas. En los actuales 4x2 la caja de transmisión es prácticamente hermética, pero esto no impide que pueda introducirse algo de polvo tras mucho uso, por ello y además del mantenimiento del diferencial, es necesario también un mantenimiento del resto de la transmisión. Vamos a proceder a explicar cómo se realiza ese mantenimiento. En otro apartado presentamos un resumen ilustrado con fotografías. En primer lugar procederemos a desmontar el embrague de fricción (slipper) en caso de que el coche disponga de él. Sus piezas las dejaremos aparte para su posterior comprobación. Cuando desmontemos la caja de transmisión para limpiarla o para el mantenimiento del diferencial, hemos de marcar en qué posición se encuentran los engranajes, para luego poder montarlos en la misma posición. Esto es importante, ya que los piñones o engranajes se
encuentran adaptados unos a otros y si los montáramos en otra posición, acabarían estropeándose. Los marcaremos con un rotulador indeleble o cualquier otro sistema equivalente. En realidad puede ser suficiente con marcar el piñón intermedio, ya que el que va unido a la corona tiene una sola posición, lo mismo que el del diferencial, que ha de montarse en una posición determinada indicada en el manual del coche. Para comprobar el estado de los piñones de la transmisión, los observaremos de perfil, si la forma de los dientes fuera plana en la parte superior y los laterales abombados, estaría en buenas condiciones, pero si la parte superior fuera puntiaguda o afilada indicaría que están estropeados y hemos de cambiarlos por unos piñones nuevos. Se recomienda que si es posible se cambien a la vez todos los piñones, para que acoplen bien unos con otros. Si es necesaria la limpieza de los piñones, esta se puede realizar de manera práctica con la ayuda de un cepillo de dientes viejo, jabón líquido y agua caliente, pero teniendo cuidado de no quitar la marca que hicimos al principio. Luego los dejaremos secar. También hemos de comprobar los rodamientos de la caja. Si son casquillos hemos de lubricarlos con la grasa recomendada por el fabricante. Si se trata de rodamientos a bolas, al estar protegidos en el interior de la caja suele bastar con ponerles 1 ó 2 gotas de un buen lubricante para rodamientos. Luego comprobaremos su funcionamiento introduciendo en su interior unas pinzas o tenazas y haciéndolos girar, si no giran bien, hacen ruido o tienen un tacto arenoso, se limpian con spray limpia motores, se dejan secar y se añade el lubricante.
Desmontaje y limpieza del diferencial:
A continuación procederemos al desmontaje del diferencial y hemos de fijarnos en la posición de cada una de las piezas para luego montarlo de forma adecuada, o tener a mano el manual del fabricante. Generalmente, para que las piezas queden libres, basta con aflojar el tornillo que lo atraviesa y que va unido a una tuerca. A veces también es necesario quitar un clip en forma de E. Una vez que está desmontado el diferencial procedemos a limpiar el piñón que aloja las bolas con el socorrido cepillo de dientes, agua y jabón. Las bolas las colocamos en un pequeño recipiente y como tendrán restos de grasa antigua y de suciedad, las limpiaremos con un disolvente orgánico, como un spray limpia motores, tricloroetileno o simplemente con alcohol, luego las secaremos muy bien con un papel o paño. Puede
ser necesario cambiar las bolas, ya que estas tienen una vida limitada, y dependiendo del material de que estén hechas pueden durar o unas pocas carreras o una temporada entera. Las más duraderas son las de carburos metálicos, como las de tungsteno, pero también son las más caras. Las placas metálicas las limpiaremos de la misma forma que las bolas. Una vez limpias, comprobaremos el estado de las placas, si solo están marcadas podemos continuar con ellas pero si hay un surco tendremos que o darles la vuelta para que ofrezcan una superficie lisa si son del tipo que permite hacerlo, o cambiarlas por unas nuevas. El cojinete de empuje está formado por dos pequeñas placas y unas bolas que giran sobre ellas y es otra de las piezas que más atención requiere. Las placas que llevan un surco para que rueden las bolas son más duraderas que las planas. Su limpieza se hará de la misma manera que en el caso de las bolas y placas del diferencial. Los casquillos o rodamientos internos se tratarán como se dijo anteriormente para los de la caja de transmisión. También se limpiarán las demás partes, como las arandelas cónicas o el muelle, según el modelo de diferencial de que se trate. Un punto importante de comprobación son los vasos de salida del diferencial que se unen a los palieres, si están desgastados apreciablemente, habrá que cambiarlos. En caso contrario en aceleración el coche absorberá mal los baches y la tracción a la salida de las curvas será irregular.
Montaje del diferencial:
Una vez tengamos todas las partes del diferencial y transmisión limpias, procederemos a montarlo. Para ello seguiremos las instrucciones del manual del coche. En los diferenciales que lo incorporen, y para evitar problemas se recomienda cambiar el clip en E por uno nuevo cada vez que se abre el diferencial. El cojinete de empuje que va montado sobre el tornillo lo impregnaremos de grasa negra (de grafito), para ello pondremos una capa delgada de grasa entre las arandelas y las bolas. Seguiremos las instrucciones de montaje del manual, pero en todos los casos hay que colocar las placas del diferencial en cada uno de los vasos de salida. Para que las placas no se caigan algunos las pegan con unas gotitas de cianocrilato, pero si la placa queda un poco torcida puede ser contraproducente. Lo habitual es poner unas gotitas de grasa de silicona (grasa transparente) para retenerlas en su lugar. A continuación y manteniendo cada vaso con su placa en posición vertical, pondremos una cantidad moderada de grasa de silicona en cada una de las placas. Una vez hecho esto, pondremos el piñón del diferencial con sus
rodamientos sobre una de las placas de los vasos. Manteniéndolo siempre en posición vertical iremos impregnando las bolas con una cantidad grasa de silicona de tamaño similar al de la bola, y las colocaremos en los orificios del piñón del diferencial con la ayuda de unas pinzas. Luego colocaremos sobre él el otro vaso con su placa y con la ayuda del tornillo y de la tuerca vamos apretándolo con el destornillador correspondiente. Para ello vamos cerrando el tornillo introducido en un vaso mientras sujetamos el otro vaso con las manos o con una herramienta. Cuando cueste trabajo apretar cogeremos el centro del piñón del diferencial y uno de los vasos y comprobaremos que hace el efecto diferencial, es decir al mover un vaso se ha de mover el otro en sentido contrario, si se mueven los dos en el mismo sentido, está demasiado apretado y hemos de aflojar. Durante todo este proceso hemos de mover de vez en cuando el diferencial para que la grasa se reparta bien y las bolas y placas ajusten lo mejor posible. Nunca hay que apretar demasiado el conjunto, ya que se pueden estropear las placas y las bolas. El punto correcto de ajuste es el siguiente: apretaremos poco a poco el tornillo hasta que al sujetar ambos vasos con dos destornilladores, para que no se muevan, nos sea muy difícil hacer girar el piñón del diferencial. Una vez llegado a este punto se aprieta aproximadamente 90º más de giro del destornillador y el diferencial ha de estar listo. Comprobaremos entonces la suavidad de su funcionamiento, y si tuviese un tacto arenoso, indicaría que alguna parte metálica está estropeada y tendríamos que cambiar el cojinete de empuje y/o las bolas y placas del diferencial. La mayoría de las veces es el cojinete de empuje el responsable.
Comprobación final:
Una vez instalada en el coche la caja de transmisión, si hemos seguido lo recomendado, el diferencial ha de estar bien ajustado. Sin embargo si las bolas o placas son nuevas, puede que cuando vayan acoplándose, diferencial se afloje un poco. Por ello durante las diez primeras baterías es conveniente comprobar el diferencial y apretarlo si es necesario. Para ello con el coche provisto de motor y piñón, apretaremos totalmente el slipper cogeremos con una mano cada una de las ruedas e intentaremos mover la corona, ésta deberá no poder moverse. Si lo hace apretaremos el diferencial poco a poco hasta que no se pueda mover. La regulación del embrague así como la del HydroDrive o Viscousdrive se trató en el número 180 de nuestra revista. La norma es que el
diferencial no patine, sino que sean los otros sistemas los que lo hagan, de esta forma la transmisión estará protegida y durará más.
¿Cuándo hay que proceder al mantenimiento?
Si el coche no alcanza una adecuada velocidad punta, hace ruido y tiene poca autonomía, la transmisión puede estar estropeada. Si además le cuesta mucho acelerar, el problema es un diferencial o embrague de fricción demasiado sueltos. Si el coche es inestable, puede deberse al diferencial. Muchas veces no se le da al diferencial la importancia que tiene. Un ejemplo es un piloto que conozco que fue empeorando sus actuaciones en las carreras. Cuando ya creía que estaba perdiendo cualidades, atendió a los consejos de otros pilotos y reconstruyó un diferencial que no había tocado desde que compró el coche. Desde entonces ha vuelto a dar guerra a los mejores y a demostrar que con un diferencial a punto sigue siendo un buen piloto. No hay números mágicos que nos digan exactamente cuando hemos de rehacer un diferencial, ya que eso depende de numerosos factores. Lo importante es atender a los "síntomas": cuando al mover los dos ejes de las ruedas se notan puntos duros, no hay sensación untuosidad, el diferencial "raspa", etc., hay que limpiar y quizás sustituir algunos de sus componentes. Entre los factores que influyen en la frecuencia del mantenimiento está el terreno en el que se ruede, y si se lleva el diferencial demasiado suelto o demasiado apretado, en cuyo caso hay que realizar el mantenimiento con más frecuencia. En los coches de pista de 1/12 o Fórmula 1, los diferenciales no están protegidos por una caja de diferencial, por lo que están más expuestos al polvo, suciedad y fibras de moqueta. En ellos la limpieza ha de ser muy frecuente aunque el cambio de piezas no es tan importante. En el T.T. el cambio de piezas es más frecuente, debido a que se rueda en un terreno más irregular con baches y saltos y las aceleraciones son más fuertes. En pista térmico depende de la potencia de los motores por lo que cuanto más potentes sean con más frecuencia hay que hacer el mantenimiento.
Lo que siempre hemos de tener en cuenta es no dejar nunca que el diferencial patine demasiado, ya que pueden estropearse las bolas y placas e incluso fundirse el piñón.
Ajustes del diferencial: los reglajes y sus efectos
Un diferencial más suelto proporciona más tracción a las ruedas sobre las que actúa. Por ello si tenemos un coche de tracción trasera y rodamos sobre un terreno muy deslizante, podremos aflojar ligeramente el diferencial para que el coche sea más manejable, pero cuidando de que nunca patine más de 30 cm. Hemos de tener en cuenta que un diferencial flojo se estropea más y tendremos que proceder a su reparación antes que en otros casos. Si queremos menos tracción, por ejemplo en un circuito de mucho agarre, apretaremos el diferencial. Todo esto siempre que no dispongamos de un embrague de fricción, ya que en ese caso lo que regularemos será el embrague de fricción y el diferencial deberá ir apretado para que no patine. En los 4x4 si el diferencial delantero está más flojo que el trasero, el coche es más vivo, entra mejor en las curvas. Si se desea que tenga una mayor adherencia detrás, se reglará el trasero más flojo que el delantero.
