Les différents différentiels à glissement limité

Plan de l'article :

Différentiel à glissement limité TORSEN
Crown-Gear / pignons en couronne
Embrayages multidisques pilotés
Visco-coupleur
Multidisque mécanique
Haldex
Différentiel électronique

Les différentiels à glissement limité permettent d'éviter une trop grande différence de rotation entre deux axes, ça peut être ceux d'un même essieu (roues gauche et droite) ou encore le lien entre deux essieux (avant et arrière, différentiel central). Le but est donc d'éviter d'avoir l'effet pervers d'un différentiel standard : si une roue est délestée (qu'elle n'a plus de prise sur la route ou très peu) alors c'est cette dernière qui va recevoir toute la puissance. En effet, un différentiel classique induit que la roue qui est le moins freinée / qui a le moins de grip est celle qui reçoit le plus de couple. Logique, la puissance (ou plutôt le couple) passe par le chemin le plus facile.
Pour éviter cela, on a fait différents systèmes qui permettent de faire une sorte de pontage entre les deux axes quand ces derniers ont un différentiel de rotation trop élevé, et pour cela il existe plusieurs systèmes, voyons les principaux. Notez que certains servent plutôt pour les différentiels centraux (avant / arrière) et d'autre pour un même essieu (gauche / droite).

Différentiel à glissement limité TORSEN

Système 100% mécanique.

C'est l'un des plus connus et les plus appréciés par les amateurs de belles mécaniques. Il s'agit ici de lier par des pignons les deux arbres de sortie, de telle manière qu'il est alors impossible d'avoir un écart de vitesse important entre les deux arbres (le glissement possible est donc limité entre les deux). Le lien est donc permanent et il est physique. On ne peut pas le moduler par l'électronique (à part u npeu en jouant sur les freins / ESP, mais rien côté différentiel), la puissance est répartie de manière naturelle grâce à la pignonnerie.
Il peut servir de différentiel central (ex : Quattro d'ancienne génération) comme de différentiel sur le train avant (ex : sportives traction).

J'aurais pu aussi placer le Torsen au milieu d'un essieu entre les roues gauche et droite

Crown-Gear / pignons en couronne

Système 100% mécanique.

Remplaçant le Torsen sur les Quattro depuis quelques années, ce différentiel est tout aussi mécanique et passif que le Torsen, pas besoin de le piloter. Il est dit d'asymétrique car le couple maxi envoyé à l'arrière n'est pas le même que celui envoyé sur l'avant (contrairement au Torsen qui est symétrique). Ici on peut envoyer maximum 85% sur l'arrière ou 70% sur l'avant (valeurs qui ne sont donc pas identiques = asymétrique).

Ici la modulation entre la répartition avant / arrière s'effectue par le biais des embrayages verts et rouges (visco-coupleur : s'embraye tout seul si surchauffe dans la cloche). La puissance arrive du moteur par l'axe violet qui fait tourner une couronne (violette aussi). Cette couronne est liée aux couronnes des essieux avant et arrière par le biais de petits pignons (violets foncés).

Quand un des arbres s'emballe (perte de motricité) le multidisque se sert naturellement et induit une connexion solide entre le moteur et le train arrière.

Embrayages multidisques pilotés

Système mécanique pilotés électroniquement

Chaque demi-train est relié au différentiel (qui est classique par ailleurs, c'est à dire à "glissement illimité" si je peux m'exprimer ainsi), on peut alors relier la roue au différentiel en embrayant plus ou moins le dispositif d'embrayage. Bien évidemment c'est un système électro-hydraulique façon Haldex qui est employé ici.

Visco-coupleur

Système 100% mécanique.

Ici on relie les deux arbres par un embrayage multidisque débrayé. On fait baigner le tout dans une huile spéciale mélangée à du silicone. Si il y a une différence de rotation importante entre les deux arbres, le frottement des embrayages (car il se touchent un peu quand même malgré qu'ils soient débrayés) va échauffer l'huile. En chauffant, l'huile va s'épaissir / se dilater et donc faire le lien entre les embrayages : le pontage / l'embrayage s'effectue donc ici grâce à de l'huile dont les propriétés changent selon la température.

En chauffant l'huile se dilate et accentue le lien entre les disques de l'embrayage multidisque : on a alors un lien physique qui s'établit qui réduit alors le glissement entre les deux arbres.

Multidisque mécanique

Système 100% mécanique

Comme avec le visco-coupleur, il n'y a rien d'électronique ici. On ne va cependant pas utiliser d'huile qui se dilate à la chaleur mais un système de pignonnerie qui va faire en sorte de générer un mouvement quand il y a un différentiel de vitesse trop important entre les deux axes. Ce petit mouvement va alors verrouiller un embrayage multidisque qui va alors faire un lien entre les deux axes : ce lien limite alors le glissement possible entre ces derniers.

Le système fait en sorte d'écarter vers l'extérieur les embrayages afin de les faire se coupler entre eux : cela entraine un pontage entre les deux demi-trains par le biais de la cloche du différentiel

Haldex

Système électro-hydraulique piloté par l'électronique.

Le système est ici entièrement géré par l'électronique via un actionneur hydraulique (piloté électriquement évidemment). Il sert donc de différentiel central et embraye que quand l'électronique détecte que le train avant patine. Ce n'ets donc pas un système 4 roues motrice permanent (chez Audi ils disent qu'il est "disponible en permanence" historie de valoriser le système grâce au mot "permanent" qui est très important chez les amateurs de tout terrain. Bref, on cherche à nous embrouiller chez Audi).

Différentiel électronique

Système totalement électronique : rien de physique ! Mais il offre deux fonctionnalités ...

Ce système est particulier puisque c'est le seul de la liste à ne pas exister physiquement (ce sont juste des lignes de codes) ... En effet, il s'agit ici de programmer le calculateur d'ABS pour qu'il joue sur les freins en virage (torque vectoring) mais aussi quand il y a une perte de motricité (glissement limité).
Au delà d'apporter un différentiel à glissement limité, cela permet donc aussi d'avoir le fameux effet de vecteur (torque vectoring) qui permet d'envoyer plus de couple sur la roue extérieur au virage pour aider à faire pivoter l'auto (comme avec un char d'assaut, faire varier la vitesse de rotation des roues latérales permet une rotation).
Ce système n'est donc pas des plus nobles et les "spécialistes" n'en sont donc pas fans, ils préfèrent les différentiels 100% mécaniques un peu plus efficaces qui évitent en plus d'user les plaquettes et donc aussi de chauffer les jantes (ce qui peut faire cloquer la peinture sur ces dernières).
Pour finir on peut citer comme exemple le dispositif XDS de Volkswagen qui aide les GTi à ne pas trop souffrir pour les départs arrêtés (mais aussi d'offrir le torque vectoring sur les XDS+ plus récents).

Un différentiel standard envoie la majorité du couple sur la roue la plus délestée (celle qui a le moins de résistance). Grâce à cet effet on peut obtenir un effet de vecteur (torque vectoring) en jouant sur les freins. Exemple : si je souhaite avoir plus de couple sur la roue de droite il suffit que je freine la roue de gauche. La conséquence est donc d'avoir plus de couple sur la roue de gauche puisque le différentiel classique verra le couple se propager sur le chemin le plus facile à traverser (celui de la roue qui n'est pas freinée donc).