Différentiel du véhicule. Variétés et caractéristiques de fonctionnement
Teneur
gratuit (sans blocage) ;
avec commande manuelle ;
avec verrouillage automatique.
Un différentiel est un mécanisme qui transmet le couple d'une source à deux consommateurs. Sa principale caractéristique est la capacité de redistribuer la puissance et de fournir différentes vitesses angulaires de rotation des consommateurs. En ce qui concerne un véhicule routier, cela signifie que les roues peuvent recevoir une puissance différente et tourner à des vitesses différentes grâce au différentiel.
Le différentiel est un élément important d'une transmission automobile. Essayons de comprendre pourquoi.
Pourquoi vous ne pouvez pas vous passer d'un différentiel
À proprement parler, vous pouvez vous passer d'un différentiel. Mais seulement tant que la voiture se déplace sur une piste impeccable, sans tourner nulle part, et que ses pneus sont identiques et gonflés uniformément. Autrement dit, tant que toutes les roues parcourent la même distance et tournent à la même vitesse.
Mais lorsque la voiture entre dans un virage, les roues doivent parcourir une distance différente. Évidemment, la courbe extérieure est plus longue que la courbe intérieure, donc les roues doivent tourner plus vite que les roues de la courbe intérieure. Lorsque l'essieu n'est pas en tête et que les roues ne dépendent pas les unes des autres, il n'y a pas de problème.
Une autre chose est le pont principal. Pour un contrôle normal, la rotation est transmise aux deux roues. Avec leur liaison rigide, ils auraient la même vitesse angulaire et auraient tendance à parcourir la même distance en un tour. Les virages seraient difficiles et entraîneraient un patinage, une usure accrue des pneus et une contrainte excessive sur le . Une partie de la puissance du moteur irait au patinage, ce qui signifie que du carburant serait gaspillé. Quelque chose de similaire, bien que moins évident, se produit dans d'autres situations - lors de la conduite sur des routes accidentées, des charges de roue inégales, des pressions de pneus inégales, divers degrés d'usure des pneus.
C'est là qu'il vient à la rescousse. Il transmet la rotation aux deux arbres d'essieu, mais le rapport des vitesses angulaires de rotation des roues peut être arbitraire et changer rapidement en fonction de la situation spécifique sans intervention du conducteur.
Types de différentiels
Les différentiels sont symétriques et asymétriques. Les dispositifs symétriques transmettent le même couple aux deux arbres entraînés, lors de l'utilisation de dispositifs asymétriques, les couples transmis sont différents.
Fonctionnellement, les différentiels peuvent être utilisés comme différentiels inter-roues et inter-essieux. Interwheel transmet le couple aux roues d'un essieu. Dans une voiture à traction avant, il est situé dans la boîte de vitesses, dans une voiture à traction arrière, dans le carter d'essieu arrière.
Dans une voiture à traction intégrale, les mécanismes sont situés dans les carters des deux essieux. Si la transmission intégrale est permanente, un différentiel central est également monté dans la boîte de transfert. Il transmet la rotation de la boîte de vitesses aux deux essieux moteurs.
Le différentiel d'essieu est toujours symétrique, mais le différentiel d'essieu est généralement asymétrique, le pourcentage typique de couple entre les essieux avant et arrière est de 40/60, bien qu'il puisse être différent.
La possibilité et la méthode de blocage déterminent une autre classification des différentiels :
Le blocage peut être complet ou partiel.
Comment fonctionne le différentiel et pourquoi le bloquer
En fait, le différentiel est un mécanisme de type planétaire. Dans le différentiel à essieux croisés symétrique le plus simple, il y a quatre engrenages coniques - deux semi-axiaux (1) plus deux satellites (4). Le circuit fonctionne avec un satellite, mais le second est ajouté pour rendre l'appareil plus puissant. Dans les camions et les SUV, deux paires de satellites sont installées.
La coupelle (corps) (5) sert de support pour les satellites. Un grand engrenage mené (2) y est fixé rigidement. Il reçoit le couple de la boîte de vitesses via le pignon de transmission finale (3).
Sur une route droite, les roues, et donc leurs roues, tournent à la même vitesse angulaire. Les satellites tournent autour des axes des roues, mais ne tournent pas autour de leurs propres axes. Ainsi, ils font tourner les engrenages latéraux, leur donnant la même vitesse angulaire.
Dans un virage, une roue sur l'arc intérieur (plus petit) a plus de résistance au roulement et donc le ralentit. Étant donné que le train latéral correspondant commence également à tourner plus lentement, il fait tourner les satellites. Leur rotation autour de leur propre axe entraîne une augmentation des révolutions des engrenages sur l'arbre d'essieu de la roue extérieure.
Une situation similaire peut se produire dans les cas où les pneus ont une adhérence insuffisante sur la route. Par exemple, la roue heurte la glace et commence à glisser. Un différentiel libre ordinaire transférera la rotation là où il y a moins de résistance. En conséquence, la roue qui patine tournera encore plus vite, tandis que la roue opposée s'arrêtera pratiquement. En conséquence, la voiture ne pourra pas continuer à rouler. De plus, la situation ne changera pas fondamentalement dans le cas de la transmission intégrale, puisque le différentiel central transférera également toute la puissance là où il rencontre le moins de résistance, c'est-à-dire à l'essieu avec une roue à glissement. Par conséquent, même une voiture à quatre roues motrices peut rester bloquée si une seule roue patine.
Ce phénomène nuit gravement à la perméabilité de toute voiture et est totalement inacceptable pour les véhicules tout-terrain. Vous pouvez régler la situation en bloquant le différentiel.
Types de serrures
Blocage forcé complet
Vous pouvez obtenir un blocage manuel complet en bloquant les satellites afin de les priver de la capacité de tourner autour de leur propre axe. Une autre façon consiste à entrer la coupelle de différentiel en prise rigide avec l'arbre de roue. Les deux roues tourneront à la même vitesse angulaire.
Pour activer ce mode, il suffit d'appuyer sur un bouton du tableau de bord. L'unité d'entraînement peut être mécanique, hydraulique, pneumatique ou électrique. Ce schéma convient à la fois aux différentiels inter-roues et centraux. Vous pouvez l'activer lorsque la voiture est à l'arrêt et vous ne devez l'utiliser qu'à basse vitesse lorsque vous conduisez sur un terrain accidenté. Après être parti sur une route normale, le verrou doit être désactivé, sinon la tenue de route s'aggravera sensiblement. L'utilisation abusive de ce mode peut endommager l'arbre de roue ou les pièces connexes.
Les différentiels autobloquants sont plus intéressants. Ils ne nécessitent aucune intervention du conducteur et fonctionnent automatiquement lorsque le besoin s'en fait sentir. Le blocage dans de tels dispositifs étant incomplet, la probabilité d'endommagement des arbres d'essieux est faible.
Blocage de disque (à friction)
Il s'agit de la version la plus simple d'un différentiel autobloquant. Le mécanisme est complété par un ensemble de disques de friction. Ils s'emboîtent étroitement les uns dans les autres et à travers l'un sont fixés rigidement sur l'un des arbres d'essieu et dans la coupelle.
L'ensemble de la structure tourne dans son ensemble jusqu'à ce que la vitesse de rotation des roues devienne différente. Des frottements apparaissent alors entre les disques, ce qui limite l'accroissement de l'écart de vitesse.
Couplage visqueux
Un couplage visqueux (couplage visqueux) a un principe de fonctionnement similaire. Seulement ici, les disques avec des perforations qui leur sont appliquées sont placés dans une boîte scellée, dont tout l'espace libre est rempli de fluide silicone. Sa particularité est le changement de viscosité lors du mélange. Au fur et à mesure que les disques tournent à différentes vitesses, le liquide est agité, et plus l'agitation est intense, plus le liquide devient visqueux, atteignant presque un état solide. Lorsque la vitesse de rotation se stabilise, la viscosité du fluide chute rapidement et le différentiel se déverrouille.
Le couplage visqueux a des dimensions assez importantes, il est donc utilisé plus souvent en complément du différentiel central, et parfois à sa place, agissant dans ce cas comme un pseudo-différentiel.
Le couplage visqueux présente un certain nombre d'inconvénients qui limitent considérablement son utilisation. Ce sont l'inertie, un échauffement important et une mauvaise compatibilité avec l'ABS.
Thorsen
Le nom vient de Torque Sensing, c'est-à-dire "percevoir le couple". Il est considéré comme l'un des différentiels autobloquants les plus efficaces. Le mécanisme utilise un engrenage à vis sans fin. La conception comporte également des éléments de friction qui transmettent en plus le couple en cas de glissement.
Il existe trois types de ce mécanisme. Sous traction routière normale, les variétés T-1 et T-2 fonctionnent comme des différentiels de type symétrique.
Lorsqu'une des roues perd de l'adhérence, le T-1 est capable de redistribuer le couple dans un rapport de 2,5 à 1 à 6 à 1 et même plus. C'est-à-dire que la roue avec la meilleure adhérence recevra plus de couple que la roue qui patine, dans la proportion spécifiée. Dans la variété T-2, ce chiffre est inférieur - de 1,2 à 1 à 3 à 1, mais il y a moins de jeu, de vibrations et de bruit.
Torsen T-3 a été développé à l'origine comme un différentiel asymétrique avec un taux de blocage de 20 ... 30%.
QUAI
Le différentiel Quife porte le nom de l'ingénieur anglais qui a développé cet appareil. De par sa conception, il appartient au type ver, comme Thorsen. Il en diffère par le nombre de satellites et leur placement. Quaife est très populaire parmi les amateurs de tuning automobile.
