Thèmes:
- Général
- Pignon couronne
- Fonctionnement du différentiel
- Inconvénients d'un différentiel
- Réglage du pignon couronne
- LSD (différentiel sphérique limité)
- Différentiel Torsen
- Entretien et défauts d'un différentiel
- Ajuster la précharge du roulement de différentiel
Général:
Le différentiel, également appelé cardan, permet une différence de vitesse dans l'entraînement. Seul le terme différentiel est utilisé sur cette page.
Dans les virages, une roue fait plus de tours que l’autre roue. Par conséquent, lorsqu’une voiture tourne à gauche (comme dans l’image ci-dessous), les roues droites feront plus de tours que les roues gauches (r1 > r2). Il y a donc une différence de vitesse. Un différentiel garantit que cela est possible.
Sur les voitures à traction avant, le différentiel se trouve dans la boîte de vitesses. Dans les voitures à propulsion, celui-ci se situe sur l'essieu arrière, entre les roues arrière. Un arbre à cardan relie ensuite la boîte de vitesses vers l'arrière, jusqu'au différentiel.
L'image ci-dessous représente une voiture à traction arrière. L'arbre entre la boîte de vitesses et le différentiel (cardan) est appelé arbre à cardan ou arbre intermédiaire. Ceci est décrit séparément sur la page arbre à cardan. Il y a deux arbres de transmission montés sur le différentiel qui entraînent les roues arrière.
Pignon couronne :
Le pignon couronne du différentiel est mentionné séparément, car ces pièces doivent être réglées très précisément après le travail. Le pignon est fixé à l'arbre d'hélice. Le moteur et la boîte de vitesses entraînent l'arbre d'hélice et le pignon entraîne la couronne. Le réglage entre la couronne et le pignon est un travail très spécialisé. Les engrenages doivent être ajustés les uns aux autres à l'aide des données d'usine et de l'équipement de mesure/réglage. Un réglage approprié garantit le moins de bruit possible et la plus longue durée de vie.
Fonctionnement du différentiel :
La couronne dentée 1 est entraînée par le pignon du moteur/boîte de vitesses. En ligne droite, les arbres de transmission 2 et 3 tourneront à la même vitesse et la roue satellite 4 ne tournera pas sur son axe.
Dans la situation de cette image, l'arbre de transmission gauche est à l'arrêt. Cela peut être dû au fait que la roue gauche se trouve sur l'asphalte et la roue droite sur une route non goudronnée. Dans ce cas, la roue du chemin de terre tournera.
La roue satellite tourne désormais sur son axe et toute la force motrice est placée sur l'arbre de transmission droit. Celui de gauche est désormais stationnaire. Une situation similaire se produit également lors de la conduite dans un virage, la pression des pneus est plus faible d'un côté, les profils des pneus diffèrent considérablement et la surface de la route n'est pas complètement plate.
Inconvénients d'un différentiel :
Le fait que le différentiel permette des différences de vitesses entre les roues constitue également un inconvénient majeur dans certaines circonstances. Lorsqu’une des roues motrices perd son adhérence, la transmission entière est perdue. Lorsqu'une voiture se trouve avec 1 roue sur l'asphalte et 1 roue dans la boue, la roue dans la boue roulera à 1 % et la roue sur l'asphalte (avec le plus d'adhérence) restera stationnaire. En effet, la roue satellite tournera rapidement et la roue présentant le moins de résistance roulera le plus.
Réglage du pignon couronne :
La hauteur et la distance des surfaces de contact de la couronne et du pignon peuvent être ajustées. Les images montrent les conséquences d'un réglage incorrect.
En lubrifiant la couronne pendant un quart de tour avec une graisse spéciale (qui se dissout dans l'huile), il est possible de déterminer la surface d'appui entre la couronne et le pignon. En tournant le pignon d'avant en arrière de plusieurs tours, la surface d'appui devient dégagée (voir images). En ajustant et en tournant plusieurs fois, l'ensemble peut être ajusté à la surface d'appui idéale.
Il faut tenir compte du fait que la charge exercée sur l'entraînement entraîne également un déplacement de la surface d'appui. À mesure que la charge augmente, la surface d'appui se déplace davantage vers l'extérieur de la couronne (image ci-dessus à droite). Sous des charges légères, la surface d’appui se déplace davantage vers l’intérieur. Lors du réglage, la surface d'appui doit être au milieu. Consultez toujours les données d'usine pour les tailles.
Un réglage incorrect provoque (parfois extrêmement) beaucoup de bruit dans le variateur, comme un sifflement ou un cri. L'usure augmentera également. Par exemple, le différentiel peut tomber en panne après seulement quelques milliers de kilomètres en raison d'un réglage négligent (ou inexistant). Bien sûr, cela a été précédé d’un grand bruit.
LSD (différentiel à glissement limité)
Pour éviter la situation ci-dessus, il est utile de désactiver (partiellement) le fonctionnement du différentiel dans certains cas. C'est ce qu'on appelle le blocage. Lorsqu'un différentiel est bloqué, la transmission sur les deux essieux est la même. La roue satellite est arrêtée ou les deux roues solaires sont couplées. Il existe différents développements avec des accouplements multiplaques, des accouplements visqueux et des accouplements à griffes.
L'image ci-dessous montre un LSD (Limited Slip Differential). Il s'agit d'un différentiel à friction interne accrue. Des embrayages multidisques sont placés entre les surfaces droites extérieures des roues solaires coniques des demi-essieux et le carter de différentiel.
Les anneaux de pression du LSD sont d'une part reliés au carter de différentiel et d'autre part peuvent être déplacés axialement. Les anneaux de pression sont en forme de coin à l'intérieur en raison de la forme convexe des roues satellites. Les lamelles intérieures (de couleur foncée dans l'image ci-dessus) s'engagent dans les dents internes des arbres d'essieu. Les dents externes des lamelles extérieures s'engagent dans les rainures longitudinales du boîtier de différentiel. Cela signifie que les lattes extérieures ne peuvent pas tourner.
En ligne droite, la couronne et l’arbre de transmission tournent à la même vitesse, il n’y a donc pas de friction. Lorsqu'une des roues a trop peu d'adhérence et tourne donc plus vite que l'autre roue, une différence de vitesse se produit entre les surfaces coniques de l'anneau de pression. L'anneau de pression est pressé contre les lamelles et un moment de friction dépendant de la charge est créé entre les lamelles extérieures (qui sont bloquées par le carter de différentiel) et les lamelles intérieures à rotation rapide qui sont reliées à l'arbre d'entraînement.
Les systèmes à commande électronique les plus modernes ont été développés sur les systèmes à verrouillage automatique. Les anneaux de pression décrits précédemment et présents dans les systèmes autobloquants sont alors remplacés par des vérins à anneaux à commande hydraulique. Les embrayages multidisques fonctionnent grâce à l'électronique.
Différentiel Torsen
Le différentiel Torsen (« torsen » est un raccourci de « détection de couple », traduit vaguement : « sensation de couple ») est en principe un différentiel symétrique. Lorsque les deux arbres de sortie tournent à la même fréquence de rotation, les couples d'entraînement dans ces arbres sont égaux. Si une action différentielle se produit pour une raison quelconque, le couple d'entraînement sur l'arbre de sortie à rotation la plus rapide diminue et sur l'arbre à rotation plus lente. Ici aussi, en principe, un moment de friction interne est créé, qui d'une part réduit le couple de sortie et d'autre part augmente le couple de sortie. Le fonctionnement est basé sur le comportement autobloquant de la transmission à vis sans fin, qui est créé en choisissant l'angle de pas correct de ces engrenages.
Le différentiel d'essieu sur l'image ci-dessous est boulonné à la couronne dentée. Les arbres à vis sans fin sont montés dans le boîtier du différentiel. Les engrenages à vis sans fin, reliés deux à deux par des engrenages cylindriques, peuvent tourner librement autour de leurs axes.
Trois jeux de deux engrenages à vis sans fin chacun sont installés. Un engrenage à vis sans fin de chaque ensemble s'engage avec la vis sans fin qui est cannelée sur l'arbre d'entraînement de la roue droite ; l'autre engrenage à vis sans fin s'engage avec la vis sans fin sur l'arbre d'entraînement de la roue gauche.
Lors d'une conduite en ligne droite (avant ou arrière), lorsqu'il n'y a pas d'action différentielle, les deux essieux tournent à la même vitesse. Le boîtier du différentiel porte les engrenages à vis sans fin, qui à leur tour entraînent les vis sans fin avec les arbres d'entraînement des roues. Les deux engrenages à vis sans fin veulent tourner dans le même sens en raison de leur pas, ce qui n'est pas possible en raison de l'accouplement avec des engrenages cylindriques. Le différentiel tourne désormais comme un seul bloc et assure une répartition symétrique du couple (50 % – 50 %).
Si un effet différentiel se produit, par exemple lors d'un virage, ou si une roue patine, une vis sans fin tournera plus vite et l'autre plus lentement que le boîtier du différentiel. Un couple plus important est désormais fourni à la roue qui tourne le plus lentement qu'à la roue qui tourne plus rapidement. La vis sans fin à rotation plus rapide entraîne l'engrenage à vis sans fin correspondant et donc l'engrenage à vis sans fin qui entraîne la vis sans fin vers la roue à rotation plus lente. Le couple appliqué à la roue qui tourne le plus lentement est en outre augmenté par l'effet partiellement autobloquant de l'entraînement via la vis sans fin en direction de la vis sans fin. En choisissant le bon angle de pas sur la vis sans fin, la répartition du couple souhaitée, ici la valeur de blocage, peut être obtenue.
Le différentiel Torsen n'a aucune influence sur les fonctions ABS, car l'effet de verrouillage ne se produit que sous charge, c'est-à-dire lorsque l'accélérateur est accéléré.
Surtout en course, en cas de drift, le différentiel est bloqué. Si cela n'est pas techniquement possible sur certaines voitures, la roue satellite est soudée aux roues solaires. De cette manière peu coûteuse, le différentiel est toujours verrouillé. L'inconvénient est qu'il est difficilement possible de le conduire sur la voie publique, car la roue qui a la vitesse la plus faible dans les virages commencera à patiner. Le risque de défauts sur les arbres de transmission et les joints homocinétiques est également plus élevé.
Une autre façon est de faire intervenir l'ESP (Electronic Stability Program). Ce système freine la roue qui patine en enclenchant brièvement l'étrier de frein. En freinant la roue qui patine, plus de puissance sera automatiquement transférée à l'autre roue grâce au fonctionnement du différentiel. De cette manière, cet inconvénient a également été éliminé. Ceci est parfois également appelé fonctionnement du différentiel à glissement limité électronique.
Entretien et défauts d'un différentiel :
De nos jours, un différentiel contient souvent de l'« huile à vie ». Le fabricant indique que l'huile n'a pas besoin d'être changée périodiquement. Certains constructeurs indiquent un intervalle de vidange dans un certain nombre de kilomètres. Ce délai ne peut être dépassé. Il est également bon de changer l'huile de temps en temps pour les différentiels avec une huile à vie. Chaque huile entre en contact avec l’oxygène et subit un processus d’oxydation. L'effet lubrifiant diminue. C'est pourquoi il est bon de changer cette huile à partir d'un certain kilométrage (par exemple 150.000 XNUMX km).
Des différentiels défectueux, où les roulements sont défectueux ou où l'espace sur la couronne-pignon n'est pas en ordre, feront beaucoup de bruit dans la transmission. Les différentiels peuvent généralement être révisés. Lors de la révision, les surfaces des dents de la couronne et du pignon sont mesurées et les roulements sont remplacés. Si les surfaces des dents sont trop usées, les pièces devront être remplacées. Le remplacement de la couronne coûte souvent très cher.
Réglage de la précharge des roulements de différentiel :
Les roulements du différentiel doivent être montés sous une certaine précharge. Cette valeur est déterminée par le fabricant du différentiel. Si la précharge est trop faible ou trop élevée, le roulement peut tomber en panne avec le temps. Considérez une charge axiale trop élevée, qui pourrait entraîner une surchauffe du roulement. Lors de la révision du différentiel ou du remplacement des roulements, la précharge doit toujours être vérifiée et ajustée si nécessaire. En prenant des mesures, il est possible de déterminer quelle doit être l'épaisseur de la bague de remplissage (entre le roulement et le porte-joint).
Des exemples de mesures à effectuer sont donnés ci-dessous.
La distance entre l'extérieur du carter de boîte de vitesses et le roulement doit être mesurée avec une jauge de profondeur. La valeur mesurée sur la photo est de 12 mm.
Cette jauge de profondeur permet également de mesurer la hauteur de l'épaulement du support de joint d'huile. La valeur mesurée sur la photo est de 10,0 mm.
Lors de l'installation, l'épaulement du support de joint d'étanchéité est monté dans le carter de différentiel. En soustrayant les deux valeurs qui viennent d'être mesurées, on détermine la distance entre le roulement de différentiel et l'épaulement du support de joint spi : Profondeur – hauteur = 12,0 0 mm – 10,00 mm = 2 mm.
Si une cale de 2 mm était placée entre le roulement de différentiel et le porte-joint, le roulement serait monté sans tension.
Ce n’est bien sûr pas l’intention ; il faudra mettre une cale plus épaisse pour monter le roulement sous tension. La précharge est prescrite par le fabricant. Cela peut être par exemple de 0,25 mm.
La cale qu'il faut placer dans ce cas est la distance mesurée + la précharge, donc ; 2 mm + 0,25 mm = 2,25 mm. Lorsque la cale d'une épaisseur de 2,25 mm est posée, la précharge est correctement réglée. La bague de calage appropriée doit être trouvée dans un récipient contenant des bagues de calage de différentes tailles. La bonne rondelle peut être trouvée avec une jauge à vis.
Dans l'image ci-dessous, vous pouvez voir que la cale a une épaisseur de 2,25 mm. C'est donc la bonne cale. Vous trouverez plus d’informations sur la mesure avec le micromètre sur la page «Outils de mesure mécaniques" .
Les mesures de la profondeur du roulement et de la hauteur de l'épaulement du porte-joint dans les images ci-dessus ont été faites avec une jauge de profondeur. Cependant, ces mesures peuvent également être effectuées avec un comparateur à cadran. Des explications sur la mesure avec le comparateur à cadran sont également données sur la page «Outils de mesure mécaniques" .
Les lectures dans les images ci-dessous ne correspondent pas aux mesures ci-dessus. Les photos sont également très floues. Celles-ci seront bientôt remplacées par de nouvelles images affichant correctement les mesures.
Les valeurs du comparateur à cadran et de la jauge de profondeur doivent correspondre. En principe, peu importe l'outil utilisé pour effectuer la mesure, à condition que les deux outils de mesure soient disponibles. Par exemple, lors d'un examen pratique, il se peut qu'un seul type d'outil de mesure soit mis à disposition. Il est donc important de pouvoir utiliser tous les outils de mesure ; le pied à coulisse, le micromètre et le comparateur à cadran.
