Différentiel autobloquant et à glissement limité

FONCTIONNEMENT D'UNE AUTO

TRAINS ROULANTS

TRANSMISSION

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Pour ceux qui n'auraient aucune notion de ce qu'est un différentiel, il est conseillé d'aller faire un tour ici. Grosso modo il permet de répartir sur deux axes la puissance fournie par le moteur, permettant alors aussi que les roues gauche / droite ne tournent pas à la même vitesse en virage). C'est d'ailleurs aussi la même chose en ligne droite car les pneus ne sont jamais parfaitement identiques au niveau périmètre (usure et gonflage différents ...) et la distance parcourue par la roue gauche n'est jamais strictement identique à la route parcourue par la roue droite (très légères différences de dénivelées certes, mais différence quand même).

Ce montage permet donc de faire fonctionner correctement une voiture ayant au moins deux roues motrices, car le but est de répartir sur plusieurs roues une puissance qui arrive par un seul axe : celui du moteur (via la boîte évidemment) en favorisant le couple sur la roue qui offre le moins de résistance. Une auto ayant une seule roue motrice (n'existe plus depuis un bon bout de temps) n'aura donc pas besoin de cela.

Hélas, ce système provoque une sorte d'effet pervers (voir schéma ci-dessous) quand il y a une très grande différence de grip entre deux roues reliées à un différentiel. En effet, le couple (la force du moteur transmise) sera alors transmis à 100% à la roue qui se situe sur un sol sans grip ni résistance (ex : une roue sur une plaque de verglas et l'autre sur du bitume, le couple ne sera envoyé que sur la roue sur le verglas ... Ce qui n'aidera pas vraiment à avancer !). Notez aussi qu'un différentiel "classique" (donc sans blocage / glissement limité) ne sera pas idéal sur les voitures hautes performances, ayant beaucoup de puissance à envoyer aux roues.

La roue sur le verglas patine puisqu'un différentiel classique favorise le couple sur la roue ayant le moins de résistance. En fait la puissance prend naturellement le chemin le plus facile à parcourir, et en l'occurrence les roues sur sol glissant (ou dans le vide) sont celles qui sont le plus faciles à faire tourner.

Différentiel : 4X4 et 4X2 ?

Un différentiel pourra à la fois servir à répartir le couple sur deux roues d'un même essieu, mais aussi répartir le couple entre deux essieux différents. Dans le cas d'une traction, il "gèrera" les deux roues avant alors que dans le cas d'une traction intégrale (4X4), il faudra un différentiel pour l'essieu avant (différence entre les roues gauche et droite), un autre pour l'arrière (idem) et un autre pour synchroniser les deux essieux (répartition de la motricité entre les roues avant et arrière) même si il s'agit souvent d'un dispositif d'embrayage multidisque piloté.

Voici un différentiel entre les roues latérales gauche et droite. Il régule donc le couple amené à ces deux roues. On aura généralement affaire à des différentiels standards et à des versions à glissement limité (Torsen, visco-coupleur etc.)

Le différentiel central répartit la charge entre les essieux avant et arrière (situé dans la boîte de transfert). Dans le cas d'un blocage de différentiel, la répartition sera de 50/50. Il s'agit généralement de Torsen, visco-coupleur et crown-gear pour Audi.

Blocage de différentiel

"Bête et méchant", ce montage consiste à verrouiller le différentiel de sorte à ce que le couple soit toujours le même entre la roue de gauche et la roue de droite (il est donc très peu répandu ...). Cela servira pour faire du tout terrain sur sol très meuble et glissant où la motricité est chaotique, mais cela implique de rouler lentement. Il n'y a donc aucun glissement possible entre roues de gauche et droite d'un même essieu (ou entre les essieux avant et arrière), on pourrait donc le qualifier de "différentiel à glissement nul". Et finalement ce n'est même plus un différentiel puisque c'est un lien mécanique (un pontage) direct qui s'effectue entre les arbres.
Notez que ce genre de montage amène un comportement de l'auto très particulier et qu'il n'est pas conseillé de rouler sur route (cela abime la mécanique). Malgré tout, cela reste le mieux pour faire du tout terrain de haut niveau (sur parcours très difficiles et glissants à faible allure).
Pour finir sachez qu'il a généralement un blocage de différentiel situé entre l'essieu avant et arrière et qu'on peut avoir en option un différentiel verrouillant l'essieu arrière.

À glissement limité

Le différentiel à glissement limité ou autobloquant a comme rôle, comme son nom l'indique, de limiter le glissement (la différence) entre les vitesses de rotation des roues de gauche et de droite (ou entre un essieu avant et arrière dans le cas d'une transmission in tégrale) sans toutefois les solidariser comme sur un blocage de différentiel qui n'est juste là que pour la piste et le franchissement (conditions très difficiles). De ce fait, une différence de la vitesse de rotation pourra être tolérée mais dans une certaine limite (dépend du réglage à la base de la conception). Cela améliorera aussi la motricité des voitures puissantes lors des accélérations brutales (la puissance est mieux passée au sol, grâce à la répartition forcée du couple sur les eux cardans).

On ne trouve du glissement limité que sur de rares autos (encore plus sur les tractions) et il sert généralement pour réguler le couple entre trains avant et arrière. Même les premium ont rarement un différentiel arrière à glissement limité.

Enfin, notez qu'un différentiel à glissement limité peut grandement varier d'un modèle à l'autre ! En effet, les versions pour grand public ont un blocage qui va jusqu'à 30% alors que pour la compétition automobile cela peut aller à 80%. Plus le "taux de blocage" (excusez l'expression, cela s'appelle le tarage en réalité) est élevé plus l'auto sera efficace mais moins facile à piloter. Plus d'infos ici.

Principaux types de différentiels à glissement limité :

Torsen : liens par pignons entre les deux axes
Visco-coupleur : lien par huile/disques entre les deux axes (en chauffant par la friction, l'huile devient épaisse et provoque le lien entre les deux axes par le biais d'un embrayage multidisque)
Piloté multidisque : les disques sont ici pilotés par un système hydraulique, ce n'est pas l'échauffement de l'huile qui provoque le verrouillage
Crown gear (pignons en cascade) : un genre de "Torsen", le lien entre les axes se fait par des pignons mais le glissement reste piloté par un visco-coupleur qui s'embraye tout seul quand il y a une différence de vitesse trop importante entre les deux axes (silicone se dilate et appuie sur les embrayages). C'est comme un Torsen sauf que le couple maxi envoyé vers l'arrière sera différent de celui de l'avant (ex : max arrière à 60% et max à l'avant 50%). Pour résumer c'est comme un Torsen à répartition asymétrique. Le but ici était qu'Audi puisse envoyer encore un peu plus de puissance à l'arrière pour faire semblant d'avoir des propulsions avec le système Quattro.
Electronique : l'ESP s'occupe de freiner certaines roues pour donner l'effet d'un différentiel à glissement limité tout en offrant en plus un effet de torque vectoring. Si je bloque la roue d'un côté le couple moteur sera alors plus important sur l'autre roue (principe des différentiels classiques : c'est la roue qui est la moins freinée qui reçoit le plus de puissance). Cela permet d'économiser au niveau de la fabrication puisque on a affaire ici à quelque chose de dématérialisé, de plus en plus de constructeurs l'utilisent. Donc pour conclure le matériel nécessaire se limite ici à un calculateur, un boîtier ABS/ESP et des étriers de frein.

Il existe d'autres manières plus exotiques mais cela revient toujours à jouer avec des pignons et avec des disques et de l'huile. Voici quelques exemples parmi la liste du dessus :

Torsen

Multidisque inertiel

Approfondir le sujet en découvrant les différents types de différentiels à glissement limité : cliquez ici.

Différentiel électronique : il se démocratise

Si un différentiel à glissement limité doit normalement être constitué d'éléments mécaniques (plusieurs conceptions existent), beaucoup de constructeurs cherchent à économiser en remplaçant cela par la gestion électronique (ESP). En effet, on peut simuler un différentiel de ce type par une programmation spécifique de l'ESP. Ce dernier s'occupera de donner des coups de frein à droite et à gauche (sur les différentes roues) pour améliorer la motricité et donner l'impression d'avoir un différentiel à glissement limité. Hélas, si cela fonctionne en partie, on est loin de ce que peut offrir un vrai système constitué de "vrais" éléments mécaniques, notamment pour la motricité en accélération.

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