A cosa serve?

Mi permetto un'introduzione sul perché esiste e come è basilarmente fatto il differenziale, che può essere utile per meglio orientarsi nelle sue regolazioni.
Chiunque ha presente che in una pista di atletica la prima corsia è più corta dell'ottava, e questa è la ragione per la quale i corridori delle corsie più interne vengono fatti partire da più indietro rispetto a quelli che corrono più all'esterno. Analogamente quando una machina entra in curva necessariamente le ruote interne devono compiere meno strada di quelle esterne; e se questo non è un problema per le ruote NON motrici (che sono libere di girare alla velocità che la strada "richiede"), lo è invece per le ruote che devono trasmettere scaricare la coppia del motore sulla strada.

Nelle macchine a 2 ruote motrici serve quindi un qualcosa (il differenziale, appunto) che permetta alle 2 ruote motrici di girare a velocità diversa l'una dall'altra, quando viene loro richiesto.
Per le macchina a trazione integrale la situazione è più complessa poichè bisogna anche tenere in considerazione che in curva tendenzialmente le ruote anteriori compiono più strada di quelle posteriori; per questa ragione tutte le macchine stradali a 4 ruote motrici hanno bisogno di ben 3 differenziali (o sistemi equivalenti), uno per l'asse anteriore, uno per l'asse posteriore, e uno tra i 2 assi.

Come funziona?

Per capire il funzionamento basilare del differenziale può essere sicuramente utile aiutarsi con un'immagine (tratta dal sito www.omniauto.it):

Possiamo immaginare questo differenziale come quello di una macchina a trazione posteriore, dove il "davanti" della macchina sta in alto a destra. La coppia motrice arriva quindi dall'albero motore (in alto a destra, in rosso), e si trasmette mediante il differenziale ai 2 semiassi, che portano poi il movimento alle ruote. Il pignone porta il movimento dell'albero motore alla corona, che è solidale (ovvero si muove insieme) con la scatola del differenziale ed il perno dei satelliti. I satelliti sono liberi di muoversi attorno al loro perno, e sono vincolati con degli ingranaggi ai 2 semiassi, che sono invece liberi di muoversi rispetto alla scatola del differenziale.
Troppo complicato? Per capire meglio il funzionamento vediamo come si comporta in alcune situazioni:

1) Immaginiamo una macchina che avanza in rettilineo. Che succede?
Il pignone trasmette il moto alla corona, che fa ruotare la scatola del differenziale ed il perno dei satelliti. I satelliti ruotano insieme al perno, ma non ruotano intorno ad esso. Il moto viene dunque trasmesso dai satelliti ai 2 semiassi nello stesso modo, e quindi le 2 ruote avanzano alla stessa velocità.

2) Immaginiamo una macchina ferma con le ruote motrici sollevate da terra, a cui facciamo manualmente girare indietro la ruota destra.
Il semiasse destro ruota all'indietro e fa ruotare i 2 satelliti attorno al loro perno. Il perno (e quindi la scatola del differenziale e la corona) rimane invece fermo. L'effetto di ciò è che il movimento dei satelliti fa si che il semiasse sinistro ruoti ivece in avanti!

3) Immaginiamo una macchina che avanza curvando verso destra.
Succede esattamente la somma di quello che è avvenuto al punto 1) e al 2).
Per effetto del movimento dell'albero motore i 2 semiassi avanzerebbero alla stessa velocità, ma l'attrito con la strada della ruota destra (paragonabile alla nostra mano che spinge la ruota all'indietro nel punto 2) ) fa sì che la ruota destra (che ricordiamo è quella che deve fare meno strada) sia naturalmente frenata. Il collegamento dei satelliti fa sì che la ruota sinistra giri invece proporzionatamente più veloce. Sostanzialmente le ruote sono in grado di decidere da sole di quanto devono girare più lente/più veloci rispetto alla marcia in rettilineo. Come vedremo nel prossimo caso, questo è però vero solo finchè entrambe le ruote riescono a mantenere la stessa aderenza.

4) Immaginiamo una macchina che avanza con la ruota sinistra sul ghiaccio (o sollevata da terra, o con poca aderenza, è equivalente).
Come nel caso 1) la scatola del differenziale ruota in avanti; il problema quì è che il semiasse destro oppone resistenza all'avanzamento, mentre il semiasse sinstro ne
oppone molta meno. Questo fa sì che i satelliti si metteranno anche agirare attorno al loro perno, facendo girare molto più velocemente il semiasse sinistro rispetto al destro. Ma la ruota sinistra ha pochissima aderenza e quindi slitterà sempre più, mentre la ruota destra riceverà sempre meno coppia e conseguentemente la macchina farà fatica ad avanzare.

Il problema principale dei differenziali cosiddetti "aperti", di cui abbiamo parlato fino ad ora, è tutto qui: la motricità. E' importante notare come una situazione analoga a quella appena descritta nel punto 4) avviene anche semplicemente quando una macchina si trova in curva, quando per via del trasferimento dei pesi la ruota esterna ha più grip di quella interna. Ed è proprio il problema della motricità in uscita di curva che ha fatto sì che la quasi totalità delle macchine da corsa abbiano dei differenziali più complessi. Questi differenziali mediante meccanismi meccanici, o addirittura elettronici, hanno la possibilità di "autobloccarsi" nella fase di accelerazione, riducendo sostanzialmente la possibilità di un semiasse di muoversi rispetto all'altro, e migliorando la motricità. E qui finalmente giungiamo a parlare di setup.

Il setup del differenziale

Il setup del differenziale è un elemento importantissimo per tutte le macchine da corsa (la quasi totalità) che hanno dei differenziali autobloccanti. Infatti il come, il quanto e il quando un differenziale si blocca (e si sblocca, lasciando nuovamente le ruote motrici libere) influenza pesantente sia le fase di frenata e di inserimento curva che quella di accelerazione in uscita di curva.Nelle macchine da corsa su pista il funzionamento del differenziale autobloccante è puramente meccanico, e si basa sostanzialmente sulla quantità di coppia proveniente dall'albero motore e sulla differenza di coppia che giunge dai 2 semiassi.In altri ambiti, invece (quali quello rallystico e ultimamente anche quello delle macchine stradali ad elevate performance), il funzionamento del differenziale è sempre più spesso elettronico. In questo caso i parametri di funzionamento sono virtualmente infiniti, e possono includere ad esempio anche imput quali l'angolo di sterzata delle ruote anteriori o l'angolo di imbardata del veicolo.
Qui di seguito tratteremo della messa a punto dei differenziali meccanici nei vari simulatori di guida. Tutti i simulatori di guida recenti permettono (compatibilmente con i veicoli simulati, ovviamente) di modificare la percentuale massima di blocco del differenziale in accelerazione e in rilascio; in particolare, poi, i simulatori basati sul motore fisico Pmotor (GTR, GTR2, GTL,Race,R-Factor) offrono l'ulteriore regolazione del precarico del differenziale stesso. Il sempreverde simulatore Grand Prix Legend, invece, coerentemente con l'uso dei differenziali a rampe, propone dei settaggi leggermente diversi.

Il setup nei simulatori moderni

Vediamo nello specifico le regolazioni possibili e gli effetti che esse hanno, riferendoci dove non esplicitato ad auto a trazione posteriore. Nelle auto da corsa odierne il differenziale è aperto (ovvero non bloccato) quando la macchina è a velocità costante, e si può bloccare parzialmente in situazione di accelerazione e/o in rilascio.
NOTA1: Bisogna fare una precisazione sul concetto di differenziale aperto; in un differenziale aperto, le ruote devono comunque "sforzarsi" un po' per poter girare a velocità diverse, perchè devono vincere la resistenza del differenziale; come spiegato sotto, il preload rappresenta esattamente questo "sforzo".

Coast (rilascio): Indica la percentuale di bloccaggio in fase di rilascio.
In fase di staccata/inserimento in curva, una differenziale più bloccato in coast farà si che le ruote girino a velocità più simili, con l'effetto:
1) di ridurre il rischio che la ruota interna si blocchi (permettendo di frenare di più)
2) di aumentare il sottosterzo in ingresso curva.

Power (accelerazione): Indica la percentuale di bloccaggio in fase di accelerazione.
In fase di accelerazione/uscita di curva, un differenziale più bloccato in power farà sì che le ruote girino a velocità più simili, con l'effetto:
1) di ridurre il rischio che la ruota interna slitti (permettendo quindi di accelerare di più)
2) di aumentare il sovrasterzo (sottosterzo per le Trazioni Anteriori) di potenza quando si supera il limite di tenuta delle gomme, poichè entrambe le gomme slitteranno insieme.

Preload (precarico): Indica il precarico del differenziale, ovvero la differenza di coppia dei semiassi necessaria per permettere loro di ruotare a velocità diverse. In termini pratici il preload può essere visto come un valore che determina i tempi di intervento del differenziale. Maggiore il preload, più spesso il differenziale sarà bloccato.
Saranno quindi più duraturi nel tempo gli effetti sopra spiegati del blocco in power e coast.

NOTA2: La regolazione è fortemente legata allo stile di guida e al mezzo. Per esempio un bloccaggio elevato in power favorisce la gestione del trailing throttle (vedi tecniche di guida), mentre una bassa percentuale di bloccaggio in coast è necessaria per ben eseguire il trail braking.

Il setup in GPL (differenziali con rampe)

I differenziali a rampe di Grand Prix Legends hanno un funzionamento diverso. In GPL, infatti, il differenziale si blocca in accelerazione fino all'ammontare prefissato, mantiene il livello di bloccaggio fino alla successiva frenata, e lì progressivamente si sblocca
In GPL è quindi possibile regolare:

Numero di blocchi: esprimono la quantità di bloccaggio che si raggiunge in accelerazione (e che si perderà in frenata).
Aumentare i blocchi ha ovviamente gli stessi effetti di aumentare le percentuali di power e coast nei differenziali moderni.

Power ramp (angolo di rampa in accelerazione): esprime la velocità del bloccaggio in accelerazione; minore è l'angolo e più veloce è il bloccaggio.
Quindi quanto più piccolo è l'angolo di rampa, tanto più rapidamente si bloccherà il differenziale, e tanto più deciso sarà il sovrasterzo di potenza.

Coast ramp (angolo di rampa in rilascio): esprime la velocità dello sbloccaggio in frenata; maggiore è l'angolo e più veloce è lo sbloccaggio.
Quindi quanto più grande è l'angolo di rampa, tanto più rapidamente si sbloccherà il differenziale in frenata/inserimento, rendendo la frenata più instabile ma riducendo il sottosterzo in inserimento.

NOTA3: La quantità di blocaggio e la velocità dello stesso (e dello sbloccaggio) devono essere almeno parzialmente legate. Ad esempio è inutile bloccare molto il differenziale ma farlo molto lentamente. Per fare un paragone chiarificatore, è un discorso simile a quello della regolazione combinata di molle e ammortizzatori.

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