En situaciones en las que un vehículo con un diferencial estándar se mueve recto y una rueda motriz está en una superficie con buena tracción mientras que la otra rueda está en una superficie resbaladiza, el diferencial estándar permite que las rotaciones de los ejes izquierdo y derecho sean completamente independientes. Esto resulta en que la rueda en la superficie resbaladiza gire en exceso de velocidad, mientras que la rueda con buena tracción se mantiene casi sin movimiento. Esto significa que se suministra una alta potencia a la rueda resbaladiza y un bajo flujo de potencia a la rueda con buena tracción, lo que impide que el vehículo se mueva.
Una forma de superar este problema es limitar la independencia o movimiento relativo entre los ejes izquierdo y derecho. Para este propósito, se han desarrollado los diferenciales de deslizamiento limitado (LSD por sus siglas en inglés). Una de las tecnologías de LSD más comúnmente utilizadas es la tecnología basada en paquetes de embrague.
Construcción de un diferencial de deslizamiento limitado basado en paquetes de embrague
Además de sus componentes básicos, un diferencial de deslizamiento limitado tiene una serie de discos de fricción y discos de acero empacados entre el engranaje lateral y el alojamiento. Los discos de fricción están bloqueados con el engranaje lateral, por lo que siempre se moverán juntos. Los discos de acero tienen pestañas externas y se ajustan en la ranura del alojamiento para que puedan girar con el alojamiento. Si se aplica suficiente presión a uno de los conjuntos de paquetes de embrague, la fuerza de fricción dentro de ellos hará que se muevan como una sola unidad sólida. Dado que los discos de acero están bloqueados con el alojamiento y los discos de fricción con el engranaje lateral, en un paquete de embrague bien apretado, el movimiento desde el alojamiento se transmite directamente al espacio correspondiente del eje.
El espacio entre los engranajes laterales está equipado con un resorte de precarga que siempre ejerce una fuerza de empuje y aprieta el paquete de embrague. Además, dentro del engranaje lateral hay un engranaje cónico (spider gear). Cuando se transmite un par de torsión a través de un sistema de engranajes cónicos, también se inducen fuerzas axiales. Aparte de la fuerza tangencial, la fuerza axial intenta separar los engranajes. También se puede observar que el engranaje lateral y el eje son dos unidades separadas. El engranaje lateral tiene una pequeña tolerancia para el movimiento axial, por lo que durante la transmisión de un par de torsión alto a través de la disposición del engranaje lateral del spider gear, también se transmite una alta fuerza de empuje separadora al paquete de embrague. Esta fuerza presiona y bloquea el conjunto del paquete de embrague contra la pared del alojamiento.
Volviendo al problema inicial, dado que una rueda está en una superficie de alta tracción, el par de torsión transmitido a la misma será mayor. Por lo tanto, la fuerza de empuje desarrollada debido a la acción de separación del engranaje cónico también será alta en ese lado. Por lo tanto, el paquete de embrague en el lado de la rueda de alta tracción se presionará firmemente y se bloqueará, lo que permitirá que la potencia del alojamiento del diferencial fluya directamente al eje de alta tracción a través del conjunto del paquete de embrague. Por otro lado, el paquete de embrague en el lado de la rueda de baja tracción aún no está comprometido, por lo que el flujo de potencia estará limitado en ese lado. Esto permite que el vehículo supere el problema de diferencia de tracción.
Sin embargo, al tomar una curva, el LSD puede actuar como un diferencial normal. En este caso, la fuerza de empuje desarrollada debido a la acción de separación del engranaje cónico no será tan alta. Por lo tanto, los discos en el paquete de embrague podrán superar fácilmente la resistencia de fricción y podrán deslizarse entre sí. Como resultado, las ruedas derecha e izquierda pueden tener velocidades diferentes, al igual que en un diferencial abierto.
A continuación se presentan otras tecnologías comúnmente utilizadas para superar el problema de diferencia de tracción en las ruedas motrices:
- Diferencial de deslizamiento limitado viscoso (VLSD)
- Diferencial de engranaje helicoidal (Torsen)
- Diferencial de deslizamiento limitado electrónico (ELSD)
- Diferencial de deslizamiento limitado mecánico (MLSD)
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