L'un des éléments les plus importants dans la préparation d'une voiture de course est de choisir correctement le type de différentiel qui correspond le mieux à vos besoins. Si vous avez déjà des connaissances de base en mécanique automobile, vous savez peut-être déjà ce que sont les différentiels et leur fonctionnement - la puissance vient du moteur, passe par la transmission, puis le différentiel à partager entre les roues motrices. C'est un bon début. Mais connaissez-vous tous les différents types de différentiels disponibles et les avantages et inconvénients de chacun ?
Il existe plusieurs types de différentiels et tous n'ont pas la même influence sur le comportement d'une voiture. Prenons une Nissan 240SX conçue pour le drift. Le choix différentiel idéal serait quelque chose comme une manière Kaaz 2.0 , un différentiel qui ne convient pas à un usage quotidien. Mais comme la voiture est construite en pensant à l'utilisation sur piste, un différentiel comme celui-ci devient une nécessité.
Mais pourquoi un tel sacrifice ? Comment fonctionne un différentiel ? Quelles sont les différences? Et comment choisir le différentiel adapté à vos besoins ? Voici quelques-unes des questions auxquelles nous essaierons de répondre dans cet article.
Les différentiels de type ouvert sont les plus couramment utilisés sur les véhicules grand public. Si vous ne savez pas de quel type de différentiel est équipé votre véhicule, voici un petit test pour le savoir :soulevez la voiture pour que les roues motrices ne touchent pas le sol et faites tourner une des roues motrices à la main. Si la roue opposée tourne dans le sens opposé, votre voiture est équipée d'un différentiel ouvert. Si la direction est la même pour les deux roues, vous avez un différentiel à glissement limité (les différentiels de type Torsen sont une exception).
Les différentiels ouverts sont utilisés pour permettre aux roues motrices de tourner à une vitesse différente les unes des autres. Lorsque le véhicule se déplace en ligne droite, la vitesse de rotation est la même pour les deux roues. Cependant, en début de virage, la roue extérieure doit alors tourner plus vite que la roue intérieure. Le principe est assez simple :si l'on calcule la circonférence d'un cercle comme suit :(rayon X 2) X π, le rayon de la roue intérieure sera forcément plus petit que celui de la roue extérieure.
Maintenant, si les roues motrices sont directement connectées, la vitesse de rotation sera la même pour les deux, à tout moment. Dans une situation de virage, la roue extérieure serait incapable de tourner à une vitesse plus élevée que la roue intérieure. En pratique, cela se traduirait par une difficulté à amorcer le changement de direction et une tendance au sous-virage.
Un différentiel de type ouvert est donc installé pour permettre une vitesse de rotation différente des roues d'un même essieu. Pour y parvenir, un différentiel utilise des engrenages en étoile. Ces engrenages sont reliés directement au carter extérieur qui tourne avec la couronne dentée. En ligne droite, les pignons suivent le mouvement du carter, mais restent immobiles sur leur axe vertical de rotation, faisant tourner les roues à la même vitesse. Dans une courbe, les pignons croisillons tournent sur un axe vertical autour des pignons latéraux, permettant ainsi à la roue extérieure de tourner indépendamment de la roue intérieure.
Un différentiel ouvert essaiera toujours d'équilibrer le couple entre la roue gauche et la roue droite. La meilleure façon d'imaginer ce principe est de penser à ce qui se passe lors de la conduite sur une route enneigée. Lorsqu'un seul pneu est sur la chaussée tandis que l'autre roue roule sur une surface enneigée, l'un des pignons latéraux rencontrera beaucoup de résistance du côté de la roue sur l'asphalte et presque aucune résistance de l'autre roue. Dans ce cas, le le différentiel essaiera de l'équilibrer et tout le couple sera envoyé du côté ayant le moins de traction. Bref, la roue glissant sur la neige se mettra à tourner très vite et l'autre restera presque immobile. Si peu ou pas de couple est nécessaire pour faire tourner le pneu sur une surface glissante, presque aucun couple ne sera transmis de l'autre côté.
À tout problème, il existe une solution et il en va de même pour les problèmes liés à l'avoir et au différentiel de type ouvert. La solution ici s'appelle un différentiel à glissement limité. Bien qu'il existe plusieurs types de LSD différents, tous ont le même objectif :allouer plus de couple à la roue qui a une meilleure adhérence.
Les différentiels de type visqueux sont principalement utilisés pour gérer la différence de traction entre les essieux avant et arrière des véhicules à quatre roues motrices. Sur ce type de voiture, le différentiel est composé de deux arbres, un arbre d'entrée et un arbre de sortie, au lieu de trois. L'arbre d'entrée est constitué d'une série de plaques en forme d'hélice, tandis que l'arbre de sortie est conçu comme une boîte cylindrique entourant les plaques de l'arbre d'entrée d'une série de plaques perforées. Les deux types de plaques ne sont liées qu'à l'aide d'un fluide visqueux à base de silicone qui a la propriété de s'épaissir lorsqu'il est soumis à la chaleur.
Lorsque les deux essieux ont la même traction, les deux arbres tournent ensemble avec le fluide. Si l'un des deux essieux perd de l'adhérence et tourne plus vite que l'autre, cela crée des frottements. Cela augmente la température et donc la viscosité du fluide, qui verrouille alors les plaques entre elles, et transfère ainsi une partie du couple à l'essieu ayant le plus de traction.
Sur ce type de LSD, les pignons latéraux, le pignon ainsi que les pignons sont situés derrière deux anneaux de pression. Cette caractéristique est cependant spécifique aux modèles Kaaz LSD. Derrière chacun des anneaux se trouve une série de disques d'embrayage. La moitié des plaques est connectée à la cage et la seconde moitié, aux arbres gauche et droit.
Lorsque la pédale d'accélérateur est enfoncée, la cage du différentiel tourne sur un axe horizontal. Lorsque cela se produit, le pignon s'enfonce entre les deux anneaux de pression, les poussant vers l'extérieur et écrasant les différents disques d'embrayage l'un contre l'autre. Les plaques se verrouillent ensemble, permettant aux arbres de transmission de tourner à la même vitesse que la cage et partageant ainsi le couple uniformément entre les deux côtés.
Il est important de noter qu'il s'agit d'un principe propre aux appareils KaazLSD, grand nom du marché du LSD. La majorité des différentiels traditionnels de type embrayage utilisent un ensemble de ressorts entre les engrenages latéraux. Lorsque les engrenages du croisillon se déplacent, le ressort applique une pression qui écrase les engrenages latéraux contre les plaques pour les verrouiller au lieu de transmettre le couple équitablement entre les deux roues.
Il est important de noter que les différentiels de type embrayage sont divisés en trois sous-catégories :1 voie, 2 voies et 1,5 voies. Un LSD d'embrayage est alors catégorisé selon sa capacité à se bloquer – et à envoyer de la puissance aux deux roues – lors d'une accélération ou d'une décélération. Concrètement, une unité à sens unique ne fonctionne qu'en accélération. Avec un 2 voies, le système entre en action lors des accélérations et des décélérations. Enfin, un LSD 1,5 voies signifie que le différentiel ne se bloque que partiellement lors des décélérations mais totalement lors des accélérations. Sur un Kaazunit, cette caractéristique est déterminée en fonction de la conception du pignon et de la pression qu'il exerce sur les couronnes.
L'utilisation d'un différentiel 2 voies est fortement déconseillée si vous utilisez votre véhicule au quotidien. Il est principalement utilisé dans les courses de dragsters et le drifting . En bloquant les deux roues arrière lors du freinage, il est plus facile de faire glisser la voiture. Pour la plupart des propriétaires de voitures, un système à 1,5 voies est un bon compromis, surtout si vous souhaitez utiliser votre voiture au quotidien.
Un différentiel de type Torsen est une application entièrement mécanique. Sa capacité à limiter le patinage des pneus provient de ses paires de roues hélicoïdales et d'engrenages. Dans une situation de virage normale, lorsqu'aucun glissement ne se produit, le différentiel Torsen agit comme s'il s'agissait d'un différentiel de type ouvert standard.
Lorsqu'une des roues, la droite par exemple, perd son adhérence à cause de l'état de la route sur laquelle elle roule, c'est là qu'interviennent les couples de roues hélicoïdales et d'engrenages. Avec un différentiel ouvert, aucun couple ne serait dirigé vers la gauche. Dans le cas d'un différentiel Torsen, le couple serait réacheminé grâce à la roue hélicoïdale droite qui transmettrait son énergie à ses couples d'engrenages, ce qui fait que les pignons de synchronisation gauche transmettraient le couple à la roue gauche.
Comme expliqué plus haut, cela a pour effet de bloquer le flanc droit sur le gauche et d'envoyer une partie du couple à la roue la plus adhérente. La quantité de couple transmise dépend de la conception des engrenages car elle détermine directement le rapport de couple partagé. Par exemple, un différentiel Torsen avec un rapport de 5:1 allouera 5 fois plus de puissance à la roue avec la meilleure traction.
Les différentiels Torsen ont l'avantage de fonctionner en douceur. C'est un mécanisme vraiment efficace avec un seul inconvénient notoire. Puisqu'il est basé sur un rapport multiplicateur pour transférer le couple de l'autre côté, il ne transmet aucun couple si l'une des roues quitte le sol. En multipliant un facteur par 0, le résultat restera toujours 0. C'est aussi simple que cela. Un autre problème majeur est son prix. Souvent vendu à plus de 1 000 $, ce n'est pas vraiment une option économique.
Un différentiel à glissement limité apporte de réels avantages aux performances de votre voiture. Les exemples sont nombreux chez les constructeurs automobiles. Par exemple, après avoir proposé sa Sentra SE-R Spec V sans LSD, Nissan s'est vite rendu compte qu'avec un 2,5 litres produisant 180 lb-pi de couple, un LSD était plus que nécessaire pour transmettre efficacement la puissance du moteur aux roues avant. En fait, le SE-R a ensuite été proposé avec un LSD de type Torsen. Sans un bon LSD, une voiture FWD ne peut pas être poussée à ses limites. Lorsqu'il s'agit de trouver un différentiel à glissement limité qui correspond à vos besoins, il est toujours préférable de choisir en fonction de l'utilisation que vous souhaitez faire de votre voiture et de votre budget. En revanche, une chose est sûre :sans LSD, même la voiture la plus puissante du monde devient aussi inutile qu'une voiture sans pneus.
