Dirección diferencial

En la dirección diferencial con embrague y freno, la potencia se desconecta de un lado u otro mediante un embrague , y el lado sin potencia también puede tener un freno aplicado para cerrar el giro. ^{[ 1 ]} Cabe destacar que este diseño no incluye un conjunto de engranajes diferenciales. Las orugas a ambos lados del vehículo siempre girarán a la misma velocidad, a menos que se desembrague una para girar. Este método es sencillo de implementar, pero ineficiente y solo adecuado para vehículos ligeros. Además, al descender una pendiente con el freno motor activado, desembragar un lado para girar puede provocar un giro en la dirección opuesta. ^{[ 1 ] [ 5 ]}

En la dirección diferencial con freno, la potencia se aplica a ambos lados mediante un diferencial y se aplica un freno a uno de ellos. La desaceleración de un lado provoca que el otro acelere debido al diferencial, manteniendo así el vehículo una velocidad constante. Una desventaja posterior es que los cambios en la resistencia a la rodadura o la tracción de un lado al otro provocan automáticamente que el vehículo gire a menos que el conductor lo contrarreste. ^{[ 1 ]} Este tipo de dirección diferencial se utilizó en muchos diseños de semiorugas para facilitar los giros cerrados.

En la dirección diferencial controlada, los piñones dentro del diferencial se bloquean, lo que provoca que un lado gire más rápido que el otro. Una ventaja es que no se pierde potencia por el frenado. Una desventaja es que solo se puede realizar un radio de giro de manera eficiente. Este método fue desarrollado por la Cleveland Tractor Company en 1921 y se denominó Sistema de Dirección Regenerativa Cletrac . ^{[ 1 ]}

En la dirección diferencial con engranajes, se utilizan dos cajas de cambios completas para proporcionar potencia a cada lado, y se puede obtener un radio de giro distinto a partir de cada combinación de relación de transmisión . La principal desventaja de este sistema es que duplica el tamaño y el peso de la transmisión total y, por lo tanto, solo se ha implementado experimentalmente. ^{[ 1 ]}

En el diferencial doble de Maybach, la potencia se transmite a través de una única transmisión principal y luego a través de una transmisión final de engranajes epicicloidales en cada lado. Una velocidad de transmisión diferente se produce al suministrar par, desde una transmisión de "dirección" separada, a una transmisión final u otra mediante un par de embragues. Normalmente, la entrada de dirección gira a una relación fija con respecto al motor, lo que resulta en un radio de giro diferente para cada relación de la transmisión principal. Este sistema se implementó en los tanques alemanes Panther durante la Segunda Guerra Mundial. ^{[ 1 ]} La desventaja de este diseño en comparación con otros diseños de diferencial múltiple es que aplicar la entrada de dirección a una oruga también aumenta la velocidad promedio de las dos orugas, por lo que la velocidad del vehículo no es constante.

En la dirección de doble diferencial, como en el sistema de doble diferencial de Maybach, la potencia de una segunda transmisión se envía a un engranaje epiciclo en la transmisión final de un lado u otro. En este diseño, sin embargo, la velocidad de transmisión promedio de las orugas se mantiene agregando una polea tensora para aplicar el par opuesto al engranaje epiciclo del otro lado de la curva. Se utiliza un par de embragues para aplicar la salida de la transmisión de dirección, que solo gira en una dirección, al eje transversal de dirección en cualquier dirección. Este sistema fue desarrollado en 1928 por el Mayor Wilson. ^{[ 1 ]} Aquí, la entrada de dirección se usa no tanto para aplicar par a uno u otro lado, sino más bien para controlar la diferencia de par y velocidad entre los dos lados.

Cabe destacar que, en cualquiera de los sistemas de dirección con diferencial doble o triple, los radios de giro eficientes (por ejemplo, sin deslizamiento del embrague de dirección ni del freno) vienen determinados por la relación entre la velocidad de entrada de la dirección y la velocidad de entrada de la transmisión principal en cada transmisión final epicicloidal. Esto significa que tener varias relaciones en la transmisión de dirección da como resultado varios radios de giro para cada relación de la transmisión principal. La complejidad adicional de los sistemas mecánicos y los controles de conducción hace que esta capacidad se implemente con poca frecuencia.

La dirección de triple diferencial es similar a la de doble diferencial, con la diferencia de que, en lugar de un eje transversal y un engranaje intermedio, utiliza dos ejes transversales conectados a un diferencial de dirección. Parte del par motor se aplica siempre a través del diferencial de dirección y los dos diferenciales epicicloidales. En lugar de embragues, se utilizan frenos para reducir la velocidad de uno u otro eje transversal. El funcionamiento de la dirección es muy similar al de la dirección diferencial con freno mencionada anteriormente, salvo que la ineficiencia resultante de la aplicación de los frenos de dirección solo afecta al par transmitido a través de la entrada de dirección.

La dirección diferencial hidráulica consta de un sistema de accionamiento hidráulico con una bomba hidráulica y dos motores hidráulicos , uno para cada lado. ^{[ 3 ]} Este sistema se emplea a menudo en cargadoras compactas y segadoras de giro cero .

La dirección diferencial eléctrica consiste en dos o más motores eléctricos —uno para cada lado del vehículo, o hasta uno por rueda— que se accionan a diferentes velocidades (o direcciones), según las necesidades de dirección. ^{[ 4 ]} A menudo se implementa en robots con ruedas .

La mayoría de las sillas de ruedas tradicionales se maniobran mediante dirección diferencial cuando son impulsadas por el usuario.