Petit guide sur les différentiels

Voici un petit guide que j'ai trouvé sur un autre forum et que je me suis permis de traduire en francais.

Traduction libre de http://forums.thetoyz.com/index.php?showtopic=51953


Les bases
La fonction de base des différentiels est de permettre aux pneus de tourner à des vitesses différentes pendant que de la puissance leur est transmise. Ceci est important pour plusieurs raisons mais la plus importante est que dans une courbe, étant donné que chaque roue suit un rayon différent, la roue extérieure doit suivre un tracé plus long, et par conséquent, se déplacer plus vite. Dans le cas d’un essieu fixe, nous devons constamment trainer la roue extérieure, pousser la roue intérieure, ou pire les 2 à la fois quand nous devons tourner.

Un différentiel à la fois

Alors examinons comment un différentiel fonctionne et ce qu’il fait. Nous avons un arbre d’entrée (normalement relié à un arbre de transmission) où la puissance est appliquée et 2 arbres de sortie (vers les roues) vers lesquelles nous voulons acheminer la puissance. L’arbre d’entrée est couplé par le moyen d’un engrenage à une couronne, qui à son tour est reliée au boitier du différentiel. Les 2 arbres de sortie entrent dans le boitier de chaque côté et sont reliés aux soleils. Ici il est important de noter que les soleils tournent librement et ne sont d’aucune façon reliés au boitier. Cela signifie que si le boitier du différentiel tourne, les soleils, et par le fait même les arbres de sortie, ne tourneront pas. Pour les faire tourner, nous avons besoin de 2 pièces supplémentaires (les satellites et les essieux de satellites). L’essieu de satellite relie le satellite au boitier et au soleil. Alors en gros nous avons un gros sandwich. Nous avons les soleils qui presse les satellites des 2 côtés et les satellites qui sont reliés au boitier/arbre d’entrée (via la couronne) d’où proviens la puissance.

Alors maintenant ceci était bien théorique et intéressant mais faisons quelque expérience pour bien comprendre comment le tout fonctionne.


Expérience #1

Nous avons un véhicule placé sur une base (aucun contact entre le sol et les roues) avec un différentiel entre les 2 roues. Nous allons appliquer de la puissance à l’arbre d’entrée qui va ensuite faire tourner la couronne/boitier qui à son tour va faire tourner les essieux de satellite (MAIS PAS LES SATELLITES EUX-MÊMES). Étant donné que les satellites sont reliés aux soleils, les arbres de sorties (les 2) vont tourner. WOOHOO c’est ce que nous voulions! Cependant notre véhicule ne roule pas sur une base, il roule sur le sol, il tourne et le sol est parfois inégal et il y a différent niveau de traction et etc.

Expérience #2

Nous avons notre véhicule de nouveau placé sur une base. Nous tournons l’arbre de sortie de droite. Nous avons maintenant l’arbre de gauche qui tourne dans le sens contraire et l’arbre d’entrée qui ne tourne pas du tout. QUOI!! Et bien, c’est ici que la portion différentiel entre en jeux. Vous voyez, un différentiel est comme ma femme, il essais de garder le budget familial toujours balancé alors si je réussi à la convaincre d’aller au resto (coûteux), je vais avoir seulement du riz pour les 2 prochain jours (pas cher).Le différentiel fait la même chose. Il n’y à pas d’entrée de l’arbre d’entrée (0) et une entrée positive du côté droit (+2). Alors pour balancer le budget, il doit avoir un mouvement négatif du côté gauche (-2). 2-2 = 0 (budget balancé, la madame est contente). Pour y arriver, ont se sert des satellites. Si un soleil tourne dans un sens, l’autre doit tourner dans le sens contraire et les satellites font exactement ça. Ajouter au tout un mouvement vers l’avant (le boitier et tout) et vous obtenez une légère différence de rotation entre la roue gauche et celle de droite. Une chose qu’il faut se rappeler, aucune énergie n’est perdue, si vous avez moins de puissance sur la roue de droite, vous en avez plus sur celle de gauche ou vice-versa.




Expérience #3 La roue barrée
Disons que nous nous promenons tranquillement quand une de nos 2 roues (oui nous avons une voiture à 2 roues) se bloque, complètement. Ce qui se passe maintenant est bon et mauvais à la fois. Premièrement, le soleil de la roue bloquée ne bouge plus du tout, ce qui veux dire que les satellites vont devoir passer de immobile à pleine vitesse en quelques millisecondes. Ceci place un stress énorme sur le différentiel qui prend alors la pression supplémentaire de la roue bloquée et applique cette pression supplémentaire à la roue qui tourne toujours. Le résultat est que la roue qui tourne accélère rapidement et avec beaucoup de force. C’était le bon côté. Le mauvais côté est que cette accélération de la roue qui tourne va probablement vous faire perdre de la traction et vous faire déraper, ce que vous auriez peut-être fait de toute façon étant donné que vous avez barré une roue. Aucune énergie n’est perdue dans le différentiel, elle est distribuée entre la gauche et la droite de la manière la plus égale possible. Également jusqu’à quel point, c’est ici que les huiles à différentiel entrent en jeu.

Alors maintenant vous comprenez ce que fait un différentiel et comment il fonctionne. Alors en quoi consiste les huiles à différentiel et leurs différentes consistances?

Consistance des huiles à différentiels
Jusqu’à maintenant nous avons complètement ignoré le fait qu’il y ait de l’huile à différentiel. L’huile ajoute un niveau de friction aux satellites et par le fait même nous permet d’ajuster à quel degré nous voulons que la rotation de chaque roue sois indépendante ou fixe. Une huile très légère donnera une sensation que les roues sont très indépendantes nous donnant en réalité une distribution de la puissance indépendante très efficace. Cela n’est peut-être pas désirable, spécialement pour les roues avant (pensez différence de traction entre la roue intérieure et extérieure). Je ne veux pas que ma roue intérieure ait beaucoup plus de puissance que la roue extérieure étant donné que cela mène au sous-virage. Par contre, je ne veux pas que ma roue extérieure ait beaucoup de puissance que ma roue intérieure car cela mène au survirage. Ce que je recherche est un juste milieu. Avec une huile épaisse, les satellites ne fonctionnent pas si bien et sont empêchés de permettre aux roues de tourner trop indépendamment. Alors une partie de la trainée et de la poussée que nous avons enlevée en installant le différentiel peut être remise en utilisant une huile épaisse, ce qui est exactement ce que nous recherchons. Maintenant nous pouvons ajuster l’indépendance de 2 roues entre elles en utilisant différentes huiles.

Mettons le tout ensemble

Prenons un arrangement typique d’un buggy 1/8 et mettons de la 5000wt en, 7000wt au centre et 2000wt en arrière. Ceci est une configuration assez standard alors f****ons la un peu.

IMPORTANT : Ces 3 différentiels travaillent comme 1 étant donné que les entrées du différentiel avant et arrière sont reliées au sorties du différentiel central.

Alors mettons de l’huile 50 000wt en avant et voyons ce qui se passe. Bien, à ce point ci, nous avons un essieu presque barré en avant donc beaucoup de sous-virage et pas beaucoup de différentialité (nouveau mot) ici. Mais quel est l’effet sur le reste du système ? Le différentiel avant du côté de son arbre d’entrée est plus difficile à tourner. La raison pour cette différence très simplifiée est dans la dynamique des fluides, et donc dans la résistance sur l’arbre d’entrée (beaucoup de physique bien au-delà de ce guide). Alors l’arbre de sortie du différentiel central du côté avant est plus difficile à tourner, alors qu’est-ce que le différentiel central fait ? Il applique la puissance qu’il ne peut pas appliquer à l’avant à l’arrière, donnant à l’arrière plus de puissance faisant en sorte que le véhicule pousse plus de l’arrière ajoutant au sous-virage que nous avons obtenu en mettant de l’huile 50 000wt en avant.

Alors en changeant l’huile du différentiel avant, nous avons affecté le comportant de l’arrière. Dans ce cas-ci, il y a une solution facile, mettre de l’huile plus épaisse au centre, rendant la balance entre l’avant et l’arrière moins indépendante forçant de la puissance qui n’irait pas à l’avant vers l’avant.

Ceci bien sûr n’est pas une situation réaliste, je voulais simplement illustrer qu’en changeant l’huile d’un différentiel, il faut considérer l’effet sur les autres. Il s’agit d’un gros système.

Une petite vidéo oldschool mais qui explique bien