O diferencial é uma engrenagem de compensação que permite que as rodas motrizes dos veículos com quatro ou mais rodas girem a velocidades diferentes nas curvas.
Porque é que é necessária uma engrenagem diferencial?
O diferencial permite que os veículos com quatro ou mais rodas, ou seja, veículos ligeiros, veículos pesados ou autocarros, por exemplo, tenham uma velocidade de rotação diferente nas rodas motrizes, especialmente nas curvas. Quando um veículo de quatro rodas faz uma curva, a roda do lado de fora da curva tem de percorrer uma distância maior. O diferencial permite que as rodas girem a velocidades diferentes e assegura uma distribuição uniforme do binário. Sem um diferencial, as duas rodas rodariam sempre à mesma velocidade nas curvas.
Estrutura de diferencial
Nos veículos a motor com quatro ou mais rodas, o diferencial é normalmente montado numa caixa separada entre as rodas motrizes de um eixo. Dependendo da construção do veículo, são possíveis outras localizações. Também é possível integrar o diferencial na caixa de velocidades do veículo.
No interior da caixa ou gaiola do diferencial, existem quatro engrenagens cónicas rotativas que engrenam entre si aos pares. Um par destas engrenagens cónicas, chamadas engrenagens planetárias, está ligado à gaiola do diferencial e roda com ela. O segundo par, as engrenagens planetárias, formam as extremidades dos semi-eixos de transmissão ligados às rodas. Uma grande engrenagem cónica está ligada ao exterior da gaiola. Uma engrenagem cónica mais pequena engrena com esta grande engrenagem anelar num ângulo de 90 graus, e o seu veio sai da gaiola do diferencial.
Funcionamento de diferenciais
Quando um veículo equipado com um diferencial se move para a frente ou para trás em linha reta, o binário do motor é transmitido pelo eixo de transmissão à pequena engrenagem cónica localizada na entrada da gaiola do diferencial. Este pinhão acciona a coroa dentada e, consequentemente, a gaiola. No interior da gaiola, os satélites estão estacionários por si próprios e accionam as engrenagens planetárias e, consequentemente, as rodas, num movimento rotativo. As duas rodas do veículo rodam à mesma velocidade.
Quando o veículo faz uma curva, as engrenagens planetárias rodam em direcções opostas, permitindo que as rodas girem a velocidades diferentes.
Desvantagens dos diferenciais tradicionais
Se o atrito estático for diferente, a roda com menos aderência recebe mais binário. Esta roda pode rodar enquanto a outra permanece parada. A velocidade de rotação da roda que gira é então o dobro da velocidade da gaiola do diferencial. Esta situação extrema pode ocorrer no inverno, por exemplo, numa estrada parcialmente gelada. Mas o mesmo pode acontecer numa curva com aderência desigual entre as duas rodas motrizes.
As engrenagens especiais dos diferenciais, denominadas diferenciais de deslizamento limitado, compensam esta desvantagem travando mecânica ou eletronicamente um aumento súbito da velocidade de rotação de uma roda. São utilizados em veículos em que o deslizamento das rodas seria prejudicial para a segurança da condução e para o manuseamento do veículo, como os veículos todo-o-terreno ou desportivos. O diferencial de deslizamento limitado melhora as curvas, a estabilidade em linha reta e a aderência à estrada em superfícies com aderência variável.
