Différentiel automobile: appareil, dysfonctionnements et méthode de sélection

Dans la documentation technique des SUV à part entière, de certains multisegments et des citadines à traction intégrale, il y a l'expression «blocage de différentiel». Nous découvrirons ce que c'est, quel est son objectif dans la voiture, comment cela fonctionne et comment en choisir un nouveau pour remplacer celui qui a échoué.

Qu'est-ce que le différentiel machine

Le différentiel dans une voiture est un élément de transmission. Il assure une rotation indépendante des roues motrices, mais transmet en même temps le même couple à chacune d'elles.

Cet élément est particulièrement important pour la stabilité de la voiture dans les virages. Nous savons par la physique qu'en tournant, une roue à l'intérieur d'un demi-cercle parcourt un chemin plus court qu'une roue à l'extérieur d'un cercle. Dans le cas des roues motrices, cela ne se fait pas du tout sentir.

Quant aux roues motrices, s'il n'y avait pas de différentiel dans la transmission, toute voiture perdrait considérablement sa stabilité dans les virages. Le problème est que les roues extérieures et intérieures doivent tourner à des vitesses différentes dans les virages afin de maintenir l'adhérence. Sinon, l'une des roues glisserait ou glisserait.

Le différentiel est monté sur l'essieu moteur. Dans le cas des véhicules à quatre roues motrices (classe SUV ou 4x4), ce mécanisme est disponible sur tous les essieux.

Dans certaines voitures, le différentiel est soudé spécifiquement pour faire dériver la voiture. Les voitures de rallye à deux roues motrices avec un différentiel soudé en sont un exemple. Cependant, pour la conduite en ville normale, il est préférable d'utiliser un différentiel d'usine ou, comme on l'appelle aussi, un différentiel ouvert.

Histoire différentielle et objectif

La conception du différentiel est apparue presque simultanément avec le début de la production de véhicules équipés d'un moteur à combustion interne. La différence n'était que de quelques années.

Les premières voitures étaient si instables dans les virages que les ingénieurs ont dû se demander comment transférer la même poussée aux roues motrices, mais en même temps les faire tourner à des vitesses différentes dans les virages.

Bien que l'on ne puisse pas dire que le mécanisme lui-même a été développé après l'avènement des voitures à moteur à combustion interne. Le fait est que pour résoudre la manipulation des premières voitures, un développement a été emprunté qui avait déjà été utilisé sur les voitures à vapeur.

Le mécanisme lui-même a été développé par un ingénieur français - Onesifor Pekker en 1825. Ferdinand Porsche a continué à travailler sur la roue antidérapante de la voiture. En collaboration entre son entreprise et ZF AG (Friedrichshafen), un différentiel à came a été développé (1935).

L'utilisation massive des différentiels LSD a commencé en 1956. La technologie a été utilisée par tous les constructeurs automobiles car elle a ouvert de nouvelles possibilités pour les véhicules à quatre roues.

Dispositif différentiel

Le différentiel était basé sur un réducteur planétaire. Une boîte de vitesses simple se compose de deux engrenages qui ont un nombre différent de dents de même taille (pour un engagement constant).

Lorsque le plus grand engrenage tourne, le plus petit fait plus de révolutions autour de son axe. La modification planétaire fournit non seulement la transmission du couple à l'essieu moteur, mais le convertit également de sorte que les vitesses des arbres d'entraînement et d'entraînement soient différentes. En plus de la transmission par engrenages habituelle dans les réducteurs planétaires, plusieurs éléments supplémentaires sont utilisés qui interagissent avec trois éléments principaux.

Le différentiel utilise tout le potentiel des réducteurs planétaires. En raison du fait qu'un tel mécanisme a deux degrés de liberté et permet de changer le rapport de vitesse, de tels mécanismes se sont avérés efficaces pour assurer la stabilité des roues motrices tournant à différentes vitesses.

Le dispositif différentiel comprend:

• Boîtier ou coupelle différentiel. Tout l'engrenage planétaire et les engrenages y sont fixés;
• Engrenages semi-axiaux (le type solaire est le plus souvent utilisé). Prenez le couple des satellites et transmettez-le aux roues motrices;
• Engrenages entraînés et moteurs du transfert principal;
• Satellites. Ils fonctionnent comme des engrenages planétaires. Si la voiture est une voiture de tourisme, il y aura deux de ces pièces dans un même mécanisme. Dans les SUV et les camions, l'engrenage planétaire dispose de 4 satellites.

Schéma de fonctionnement différentiel

Il existe deux types de tels mécanismes - un différentiel symétrique et asymétrique. La première modification est capable de transmettre le couple à l'arbre d'essieu de manière égale. Leur fonctionnement n'est pas affecté par les vitesses angulaires des roues motrices.

La deuxième modification prévoit le réglage du couple entre les roues de l'essieu moteur, si elles commencent à tourner à des vitesses différentes. Souvent, un tel différentiel est installé entre les essieux d'un véhicule à traction intégrale.

Plus de détails sur les modes de fonctionnement du différentiel. Le mécanisme fonctionne différemment dans de telles situations:

• La voiture va tout droit;
• La voiture effectue une manœuvre;
• Les roues motrices commencent à glisser.

Voici comment fonctionne le différentiel:

Comment fonctionne le différentiel autostuk.ru?

Avec mouvement droit

Lorsque la voiture va tout droit, les satellites sont simplement le lien entre les engrenages d'essieu. Les roues de la voiture tournent à la même vitesse, de sorte que la coupelle tourne comme un seul tuyau qui relie les deux arbres d'essieu.

Le couple est réparti uniformément entre les deux roues. Les tours de roue correspondent aux tours du pignon.

En tournant

Lorsque la machine manœuvre, la roue dans le rayon de braquage extérieur fait plus de tours que celle dans le rayon de braquage intérieur. La roue intérieure rencontre beaucoup de résistance à mesure que le couple de la roue extérieure augmente et que la route l'empêche de tourner à la vitesse appropriée.

Dans ce cas, les satellites entrent en jeu. La roue dentée de l'arbre d'essieu intérieur ralentit, ce qui fait que l'engrenage planétaire dans la coupelle commence à tourner dans le sens opposé. Ce mécanisme vous permet de maintenir la stabilité de la voiture, même dans les virages serrés et serrés. Il évite également une usure excessive des pneus sur la roue de décélération.

En glissant

La troisième situation dans laquelle le différentiel est utile est le patinage des roues. Ceci, par exemple, se produit lorsque la voiture entre dans la boue ou se déplace sur la glace. Dans ce mode, le différentiel fonctionne sur un principe complètement différent de celui en virage.

Le fait est qu'en glissant, la roue suspendue commence à tourner librement, ce qui entraîne une perte de couple sur la roue qui a une adhérence suffisante à la chaussée. Si le différentiel fonctionnait en mode virage, pénétrant dans la boue ou la glace, la voiture s'arrêterait complètement, car la traction serait complètement perdue.

Pour éliminer ce problème, les ingénieurs ont développé un différentiel à glissement limité. Nous parlerons de son travail un peu plus tard. Premièrement, il convient de considérer les modifications existantes des différentiels et leurs différences.

Types différentiels

Si la voiture a un essieu moteur, elle sera équipée d'un différentiel à essieu transversal. Un véhicule à traction intégrale utilise un différentiel central. Sur les voitures à traction avant, ce mécanisme est également appelé différentiel avant, et les modèles de voitures à traction arrière sont appelés différentiel arrière.

Ces mécanismes sont divisés en trois catégories selon le type d'engrenages:

• Différentiel de biseau;
• Différentiel à vis sans fin;
• Différentiel cylindrique.

Ils diffèrent entre eux par la forme des engrenages principaux et axiaux. Des modifications coniques sont installées dans les véhicules à traction avant et arrière. Les cylindriques sont utilisés dans les modèles à traction intégrale et les engrenages à vis sans fin conviennent à tous les types de transmissions.

En fonction du modèle de voiture et des conditions routières dans lesquelles le véhicule est utilisé, les types de différentiels suivants seront utiles:

1. Verrouillage mécanique;
2. Différentiel autobloquant;
3. Verrouillage électrique.

Différentiels verrouillés mécaniquement

Dans cette modification, les satellites sont bloqués par le conducteur lui-même à l'aide d'interrupteurs spéciaux sur les roues. Lorsque la machine est en ligne droite ou tourne, le différentiel fonctionnera normalement.

Dès qu'une voiture heurte une route avec une surface instable, par exemple, pénètre dans une forêt avec de la boue ou une route enneigée, le conducteur déplace les leviers vers la position souhaitée, de sorte que les satellites sont bloqués.

Dans ce mode, l'engrenage planétaire ne fonctionne pas et la voiture, en principe, est sans différentiel. Toutes les roues motrices tournent à la même vitesse, ce qui empêche de glisser, et la traction est maintenue sur toutes les roues.

Ces mécanismes ont un dispositif plus simple et sont installés sur certains SUV à petit budget, comme dans les UAZ nationaux. Étant donné que les pneus ne s'usent pas excessivement lors de la conduite lente dans la boue, cette conception n'endommage pas les pneus de la voiture.

Différentiel à glissement limité

Il existe plusieurs types de mécanismes dans cette catégorie. Des exemples de tels dispositifs sont:

• LSD. Dans de telles boîtes de vitesses, avec une rotation trop élevée de l'un des arbres d'essieu, les satellites sont automatiquement verrouillés. Cela empêche la roue stable de perdre de la traction;
• Pochette visqueuse. Ces différentiels utilisent une substance visqueuse à base de silicone. A l'état froid, il reste à l'état liquide. Dès qu'elle commence à chauffer et à se mélanger, les propriétés de la substance changent et elle acquiert une structure collante, ce qui augmente sa viscosité. Cette caractéristique augmente avec une augmentation de la différence de rotation des arbres d'essieu. Les accouplements visqueux présentent plusieurs inconvénients importants. Premièrement, ils ne sont pas réparés. Lorsque la substance perd ses propriétés, le bloc entier doit être remplacé. Deuxièmement, le blocage se produit lorsqu'il y a un fort patinage des roues, de sorte que la voiture ne résiste pas toujours efficacement aux conditions hors route. Malgré ces lacunes, le mécanisme diffère par le prix budgétaire. La plupart des multisegments à bas prix sont équipés de ces différentiels.
• Torsen. Le torse utilise un verrou à vis sans fin. Lorsque le coefficient de couple sur un arbre de roue augmente ou diminue par rapport à l'autre arbre de roue, le verrouillage est activé. Cette technologie est utilisée, par exemple, dans les véhicules Audi. Le dispositif peut également être classé comme des mécanismes verrouillés mécaniquement. Il est considéré comme le plus fiable de tous les types de différentiels et se distingue par sa simplicité. Pour cette raison, ils sont chers.

Verrouillage électrique

De tels différentiels sont associés à l'électronique du véhicule. Ils sont considérés comme les plus chers car ils ont une structure complexe et un entraînement de blocage. Ce mécanisme est associé à l'ECU du véhicule, qui reçoit les données des systèmes qui surveillent la rotation des roues, comme l'ABS. Dans certains véhicules, le verrouillage automatique peut être désactivé. Pour cela, il y a un bouton spécial sur le panneau de commande.

L'avantage des options électroniques est qu'elles permettent de définir plusieurs degrés de blocage. Un autre avantage de ces mécanismes est qu'ils sont excellents pour aider à faire face au survirage. Dans ces modèles, le couple est appliqué à l'engrenage de l'essieu, qui tourne à une vitesse inférieure.

En savoir plus sur le blocage de différentiel

Tout différentiel à essieu transversal présente un inconvénient majeur: le couple est automatiquement fourni à la roue, qui tourne plus fort. De ce fait, la deuxième roue, qui a une traction suffisante, perd de la traction. Pour cette raison, une telle boîte de vitesses ne fournira pas l'occasion de sortir indépendamment de la boue ou de la neige.

Comme mentionné précédemment, le problème est résolu en bloquant les satellites. Il existe deux modes de blocage:

• Le blocage complet est effectué du fait que tous les éléments de la boîte de vitesses sont couplés rigidement. Cela garantit que la roue avec la meilleure adhérence reçoit un couple suffisant;
• Un blocage partiel est possible en modifiant le facteur de blocage. Lorsque la voiture roule en ligne droite, ce facteur est de 1. Dès que les satellites sont bloqués dans le différentiel symétrique, ce facteur passe à une valeur comprise entre 3 et 5. Dans ce cas, la roue de dérapage continue de tourner, mais elle reçoit moins de couple.

Voici une vidéo expliquant pourquoi le différentiel est bloqué:

Pourquoi bloquer le différentiel sur les SUV, et qu'est-ce que c'est

Dysfonctionnements différentiels

Étant donné que la conception de tout différentiel utilise l'interaction des engrenages et des essieux, un tel mécanisme est susceptible de s'user et de se briser rapidement. Les éléments du mécanisme planétaire sont soumis à une charge importante, par conséquent, sans un entretien approprié, ils échoueront rapidement.

Bien que les engrenages soient fabriqués à partir de matériaux durables, il convient de prêter attention au mécanisme en cas d'augmentation du bruit, des cognes et des vibrations pendant la conduite, ce qui n'existait pas auparavant. La fuite de lubrifiant est également un moment alarmant. Pire encore, si le mécanisme est bloqué. Cependant, avec un bon entretien, cela se produit rarement.

Vous devez contacter un service automobile dès qu'une fuite d'huile apparaît du carter de la boîte de vitesses. Vous pouvez vérifier le nœud vous-même. En plus d'une inspection visuelle après un voyage, vous pouvez vérifier la température de l'huile dans le carter d'engrenages. Pendant le fonctionnement normal du mécanisme, ce chiffre sera d'environ 60 degrés. Si le différentiel se réchauffe beaucoup plus, vous devriez demander l'avis d'un spécialiste.

Le niveau et la qualité du lubrifiant doivent être vérifiés dans le cadre de l'entretien de routine. Chaque fabricant d'huile de transmission établit ses propres réglementations pour son remplacement. N'ignorez pas cette recommandation, car l'huile peut contenir de petites particules abrasives qui endommageront les dents de l'engrenage et détruiront le film d'huile qui empêche le frottement des pièces métalliques.

Si, à la suite d'une inspection visuelle, une fuite du différentiel central a été détectée ou un problème similaire est observé avec des analogues d'une voiture à traction avant, le joint d'huile doit être remplacé. Une diminution du niveau de lubrifiant entraîne une augmentation du frottement des pièces, ce qui réduit considérablement la durée de vie de l'appareil. Faire tourner la boîte de vitesses à sec rend les satellites, les roulements et les engrenages axiaux inutilisables.

L'autodiagnostic du différentiel est effectué comme suit. Tout d'abord, soulevez l'essieu moteur de la voiture. La transmission est mise au point mort. Une roue tourne d'abord dans un sens, puis dans l'autre sens. La même procédure est effectuée avec la deuxième roue.

Avec un différentiel fonctionnel, les roues tourneront sans jeu ni bruit. De plus, certains défauts peuvent être éliminés par vous-même. Pour ce faire, la boîte de vitesses est démontée, démontée et tous ses éléments sont lavés à l'essence (pour repérer les points défectueux). Au cours de cette procédure, vous pouvez trouver le jeu des satellites et le développement sur les engrenages.

Les éléments usés sont supprimés et de nouvelles pièces sont installées à la place. Fondamentalement, les satellites, les roulements et les joints d'huile peuvent être remplacés, car ils échouent plus rapidement. Les satellites sont réglés en sélectionnant des engrenages avec un jeu minimum entre les dents.

Voici une autre vidéo sur la façon de régler la précharge du roulement différentiel:

Réglage de la tension différentielle des roulements

Trouver un nouveau différentiel

Malgré le fait qu'un différentiel inter-roues ou central soit facile à trouver sur le marché des pièces automobiles, son coût est assez élevé (une nouvelle pièce peut coûter de centaines à des milliers de dollars). Pour cette raison, la plupart des automobilistes acceptent rarement un remplacement complet du mécanisme.

Un nouveau mécanisme ou ses éléments individuels peuvent être trouvés de la même manière que les pièces automobiles ordinaires. Le moyen le plus simple est de se rendre dans un magasin et de demander une pièce spécifique pour un véhicule donné. Cependant, cela s'applique si le véhicule n'a pas été amélioré. Sinon, la pièce est sélectionnée en fonction du code d'assemblage ou en fonction du modèle de voiture dont la pièce de rechange a été retirée.

Il est préférable de rechercher une pièce par données de voiture, et non par code produit, car ces symboles ne peuvent être trouvés qu'après démontage du mécanisme. Ce nœud a beaucoup de modifications. Même pour la même marque de voiture, des différentiels différents peuvent être utilisés.

Compte tenu de ce moment, il est extrêmement difficile de trouver l'analogue parfait d'une autre voiture. Quant à l'achat d'un différentiel sur le marché secondaire, il est laissé aux risques et périls du propriétaire de la voiture lui-même, puisque personne ne démontera et vérifiera l'état de la pièce. Cela augmente le risque d'acheter un mécanisme très usé.

En résumé, il vaut la peine de dire que sans différentiel, il est impossible de créer une voiture sûre et efficace, bien que les fans de dix sous de torsion sur de l'asphalte sec en discuteront.

Questions et réponses

Qu'est-ce qu'un différentiel dans une voiture en termes simples ? C'est un élément mécanique qui est installé entre les arbres d'essieu des roues motrices. Le couple est transmis au carter de différentiel par le cardan, puis il est transmis aux roues par des engrenages indépendants.

A quoi sert un différentiel dans une voiture ? Ce mécanisme assure la transmission du couple aux roues motrices, mais lors de manœuvres ou en roulant sur des bosses, il permet aux roues de tourner à des vitesses différentes.

Où est le différentiel dans la voiture ? Ce mécanisme est installé sur l'essieu moteur entre les arbres d'essieu. Dans les modèles XNUMXWD et plug-in XNUMXWD, il est installé sur chaque essieu.

Quelle voiture a un différentiel central ? Toutes les voitures ont un différentiel à essieux croisés (se tient entre les arbres d'essieu). Le différentiel central n'est utilisé que dans les modèles de voitures à traction intégrale (il est installé entre les essieux).