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Les transmissions 4x4...


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8 réponses à ce sujet

#1 Softroader

Softroader

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Posté 26 July 2006 - 17:57

Commençons par le commencement :P

Qu'est ce qu'un différentiel ? Quel est son rôle ?

Le différentiel est un système d'engrenage issu le l'horlogerie. Son rôle est de distribuer suivant une répartition fixe au frottement près (et oui !) tout en permettant une différence de vitesses entre ses sorties. Il existe différents types de différentiel du point de vue structure mais dans l'automobile, le principal type utilisé est le différentiel à pignons coniques, vient ensuite le différentiel à double train épicycloïdale assez souvent utilisé comme différentiel central (mais c'est quoi un différentiel central ?).
Maintenant, pour un tel dispositif est-il nécessaire ?
En virage, les 2 roues d'un même essieu ne décrivent pas un cercle de même diamètre, elles ne tournent donc pas à la même vitesse...il faut donc une certaine liberté entre celles-ci... et il est de même pour les essieux, d'où la présence d'un différentiel dit central (ou interpont) entre les essieux pour les transmissions 4x4 dites permanentes mais nous y reviendrons...

Maintenant, parlons répartition du couple. On aborde une notion pas toujours évidente. La base est simple, un roue ne peut pas transmettre plus de couple au sol qu'elle n'a d'adhérence. Ainsi le couple qu'une roue reçoit du différentiel est toujours inférieur à l'adhérence de celle-ci. Si on tente d'en passer plus, cela patine, l'adhérence chute, le couple transmissible (celui que la roue peut passer au sol) diminue et donc le couple que reçoit la roue diminue et le couple nécessaire à l'avancement diminue... Ainsi, plus cela patine, plus l'adhérence est proche de 0 et plus le couple que la roue reçoit est aussi proche de 0.

Maintenant, revenons à l'échelle du différentiel. Comme dit plus haut, un différentiel distribue le couple suivant une répartition fixe, ce qui veut dire que si le couple envoyé à une roue diminue, la roue opposée reçoit elle aussi moins de couple. Dans le cas extrème où une roue aurait une adhérence nulle et donc ne recevait pas de couple, l'autre roue n'en recevait pas non plus... d'où l'immobilisation si une roue est sur une plaque de glace et l'autre sur le goudron pour une auto 2 roues motrices.
Mathématiquement, le couple total que reçoit le différentiel est égale à 2 fois le couple transmissible avec l'adhérence la plus faible...

Posons C1, le couple que peut recevoir la roue 1, C2 le couple que peut recevoir la roue 2 et CT, le couple total que peut transmettre le différentiel.
On a alors:
C1=kC2 ou k est le facteur de répartition. k égale 1 pour un différntiel symétrique.
et CT=C1+C2...
Avec cela on comprend donc que CT dépend du couple qu'un roue peut transmettre ce que peut transcrire de la manière suivante:
En posant l'hypothèse que le différentiel est symétrique, c'est à dire que sa répartition est égale pour les 2 roues.
On obtient C1=C2=mini[C1,C2] et donc que CT=2 x mini[C1,C2]

Je sais, c'est des maths et c'est chiant :rire: :buzz:

Compliquons les choses et introduisons les frottements internes.
Quand les 2 roues tournent strictement à la même vitesse, tout le système d'engrenage interne est inactif, les frottements sont donc nuls mais ce n'est pas la cas en virage.

Posons l'hypothèse que la roue 1 est à l'interieur du virage, c'est donc elle qui tourne le plus lentement. A l'inverse, la roue 2 étant à l'exterieur, c'est donc elle qui tourne le plus rapidement.

Et les frottements dans tout cela ? Bien, ces frottements vont tendre à égaliser les vitesses des roues en s'opposant à l'effet du différentiel. Cela qui veut qu'ils vont essayer d'accélérer la roue la plus lente et ralentir la roue la plus rapide, ok ?
On a donc, au niveau des couples que reçoivent les roues, il y a des frottements qui vont s'additionner au niveau la roue la plus lente (sous force d'un apport de couple suplémentaire et l'autre des frottements qui vont se soustraire au niveau de la roue la plus rapide (sous forme de couple de sens inverse).

On a donc pour un différentiel symétrique:
C1=CT/2 + CF où CF est la moitié des frottements
C2=CT/2 - CF

Si on fait C1 - C2, il apparait une autre chose importante, la dissymétrie de couple:
C1 - C2 = 2CF

Mais cela veut dire quoi cette dissymétrie ?
Pour l'expliquer, j'ajoute ici une autre équation de base du différentiel:

W1 + W2 = 2Wb où W1 est la vitesse angulaire (la vitesse de rotation) de la roue 1 et W2 la vitesse angulaire de la roue 2. Enfin Wb est la vitesse angulaire du boitier de différentiel.

Les conséquénces ? Dans notre cas (la roue 2 tourne la plus vite), plus W2 se rapproche de 2Wb, plus W1 tend vers 0, toujours ok ?

Pour notre histoire de dissymétrie.
Si la roue 2 accélère et tend vers 2Wb car elle perd de l'adhérence, alors la roue 1 tend vers 0 ce qui veut dire qu'au niveau du couple la roue perdant de l'adhérence tend vers 0. ok ?

Introduisons cela dans la formule de la dissymétrie:

C1 + O = 2CF et donc C1 = 2 CF

Cela veut dire que la roue la plus lente reçoit un couple équivalent à aux frottement interne (CF c'est la moitié des frottements).

Mais alors pourquoi si une roue est sur de la glace et l'autre sur du bitume, l'auto reste immobilisée alors que cette dernière reçoit les frottements internes ? Simplement parce que ces frottements sont trop faibles (tellement qu'on peut facilement les négligeabler), bien inférieurs au couple nécessaire pour faire avancer l'auto...
Et c'est sur ce point -les frottements internes- que les différentiels à glissement limité vont agir...

Comme vous l'avez un peu vu les lois de base théoriques du différentiel ne sont plus tout à fait respectées avec les frottements internes... et cela ne s'améliore pas avec les glissements limités...

A noter que parfois le terme d'autobloquant est utilisé mais, il me parait un peu impropre car différentiel à glissement limité ne se bloque que partiellement, d'où le terme "limité"

Parlons du terme souvent entendu de "tarage". Pour un différentiel à glissement limité, ce terme représente le pourcentage de blocage du différentiel. Donc plus ce pourcentage est élevé, plus le blocage est complet. Ce tarage se calcule de la manière suivante:

T(%) = 100 x (C1 - C2)/CT
où C1 et C2 sont les couples respectivement de la roue lente et de la roue rapide comme définis dans le message précédent.

Ainsi, on voit que plus le tarage est important, plus la dissymétrie est important. Plus précisément, plus la tarage tend vers 100%, plus la dissymétrie tend vers CT.
Dans les véhicules du grand public, le tarage varie pour la majorité des cas entre 20 et 40% (c'est à dire que la roue lente reçoit 20 à 40 % du couple) alors que des autos de compétition vont bien au delà, dépassant parfois les 80%. Mais de telles valeurs limitent fortement voir annulent l'effet du différentiel, en particulier pour un couple total (CT) faible à basse vitesse, ce qui pose des problèmes de sollicitation des transmissions et des problèmes de facilité de comportement routier.

La solution est de concevoir un différentiel à glissement limité donc les frottements internes sont faibles quand le couple total est faible et qui croît ensuite. On peut alors jouer sur les frottements internes initiaux.
On peut représenter cela sur un graphique avec une droite d'équation suivante:

C1 (roue lente) = a x C2(roue rapide) + 2CFi où a (>1) correspond au coéfficient directeur de la droite, c'est à dire l'accroissement de frottements internes et CFi les frottements initiaux.

On retrouve la formule de base de la dissymétrie quand C2 est égale 0 avec C1 = 2CFi mais quand le couple C2 augmente (et donc CT), C1 augmente aussi mais de manière beaucoup plus rapide... (faudrait que je fasse cette courbe, c'est plus explicite)

Maintenant reprenons la formule du tarage avec nos nouvelles données.
On a:

C1 = a x C2 + 2CFi

CT = C1 + C2 donc CT = a x C2 + 2CFi + C2 = C2 x (a+1) + 2CFi

Ainsi on a = C1 - C2 = a x C2 + 2CFi - C2 = C2 x (a-1) + 2 CFi

Si on introduit cela dans la formule du tarage, on a:

T(%)= 100 x [C2 x (a-1) + 2 CFi]/[C2 x (a+1) + 2CFi]

CFi est très faible devant les autres couples, on peut donc le négliger.
on obtient donc:
T(%)= 100 x [C2 x (a-1)]/[C2 x (a+1)] = 100 x (a-1)/(a+1) ce qui est une constante caractéristique du glissement limité.

Ainsi la différence de couple entre la roue lente et la roue rapide est totalement indépendante de la différence de vitesses entre celle-ci, d'où des problèmes de d'auto-bloquage dès qu'il y a une différence de vitesses entre les roues se faisant sentir sur le comportement routier.

Je sais, que de maths...

#2 Softroader

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Posté 26 July 2006 - 18:24

Attaquons un peu la pratique.
Je commence donc par les différents types de différentiel à glissement limité mais je ne rentrerais pas trop dans les détails.
1/ les différentiels à glissement limité à plateaux ou à disques

Le principe est simple, des disques sont alternativement solidaires du boitier de différentiel et des arbres de sorties. Ces disques sont sous pression de ressorts ou de goupilles Belleville. Lorsqu'une roue perd de l'adhérence et donc qu'elle s'affole, au niveau du différentiel, les disques vont encore plus être sous pression via différents types de mécanisme, des systèmes de coniques qui écartent les planétaires ou des demi-boitiers internes du différentiel... (Je sais, ce n'est pas très clair mais là, mise à part un dessin) et donc solidariser partiellement les sorties et le boitier.

2/ les différentiels à glissement limité à engrenages hélicoïdaux

Le plus connu de ces différentiel est le TORSEN, voulant dire TORque SENsitive ou sensible au couple...
Il repose sur des engrenages hélicoïdaux qui sont connus pour avoir un très mauvais rendement (de forts frottements inertes). Combiné à l'irréversibilité du principe de la vis sans fin et de tout un ensemble de forces axiales, il forme un bon système, assez complexe à mettre au point et à construire (donc onéreux) mais il est assez faible dans le temps (peu de variations de ses caractéristiques).
A noter que sur des principes proches, certaines sociétés proposent des différentiels à glissement limité de ce type. C'est le cas du Quaife ATB et du Tractech Detroit Truetrac.
Torsen A
Image IPB
Torsen B
Image IPB

Il existe aussi un différentiel peu connu et utilisé, le différentiel à engrenages paradoxaux dit différentiel Mercier, une sorte de mélange entre des pignons classiques et des engrenages hélicoïdaux. Il s'avère plus simple que le TORSEN, d'une efficacité égale en inter-roues et supérieure en inter-pont, tout en pouvant plus facilement être asymétrique (c'est à dire ne pas avoir un répartition 50/50) initialement. Ce type de différentiel est par exemple employé sur le Concept car Renault Racoon.

3/ les différentiels à glissement limité Fergusson à visco-coupleur

Commençons par le visco-coupleur lui-même.
Un visco-coupleur est un boitier étanche, traversé par un arbre central contenant un embrayage multidisques baignant dans une huile à base de silicone aux caractéristiques physico-chimiques très stables (dont la forte viscosité). Les disques sont alternativement solidaires du boitier et de l'arbre central, tout en pouvant coulisser grâce à des cannelures. Ces disques sont nombreux (plusieurs dizaines) et ont un faible jeu entre eux.

Maintenant, comment fonction ce visco-coupleur ?

A la différence des autres différentiels, le taux de blocage (la dissymétrie) n'est pas dépendant du couple transmis au différentiel mais à la différence de vitesses des sorties. Ainsi, plus la différence est grande, plus la tarage augmente, ce qui implique que la différence de couple des sorties varie avec la différence de vitesses entre la roue lente et la roue rapide, ce qui comble le problème d'auto-blocage de différentiel à glissement limité pouvant se faire sentir sur le comportement.
En plus de la différence de vitesse, le taux de blocage d'un visco-coupleur dépend du nombre de disques, du jeux entre les disques et du remplissage en huile du boitier.

En détail, voilà comment fonctionne un visco-coupleur ?

Lors que la différence de vitesse augmente, les disques internes cisaillent l'huile et se frottent entre eux, le taux de blocage augmente et le report de couple (par le couple visqueux) augmente mais cela évolue avec le temps.
En effet, si la sollicitation dure, le visco-coupleur s'échauffe et l'huile se fluidifie, le report du couple diminue. Mais plus il s'échauffe, plus l'huile se dilate et fait augmenter la pression interne. En fait, l'effet de la pression et de la température sont opposé sur la viscosité de l'huile: la température la fluidifie alors que la pression la solidifie. A un moment, la pression interne prend l'ascendant sur la fluidification de l'huile fait largement augmenter le report du couple. Cette pression devient telle que les disques finissent par être solidaires entre eux. Il n'y a donc plus de différence de vitesses entre eux. On arrive à la régulation par effet "hamp". Comme il n'y a plus de différence de vitesses entre les disques, ils ne se frottent plus entre eux et donc n'échauffent plus l'huile, la dilatation diminue et la pression aussi. Ainsi le couplage chute, ainsi que le report de couple. C'est un système d'auto protection pour éviter de bruler l'huile...

Encore une fois, tout cela n'est qu'un compromis d'utilisation, assez souple pour ne pas se bloquer trop brusquement en étant très sensible, mais assez pour être efficace...
Il est possible de palier ce compromis par des systèmes pilotés par électronique qui consiste à pousser une parois du boitier, diminuant le jeux entre les disques, augmentant le taux de remplissage et la pression interne initiale. Ainsi, on peut faire varier la souplesse du visco-coupleur mais le montage est rare (Alfa Roméo 164 Q4)

Maintenant, il existe 2 types de montages avec le visco-coupleur:
- le différentiel Fergusson où un différentiel classique est couplé à un visco-coupleur, celui-ci n'ayant que le rôle de contrôler le glissement. Ce montage est à la fois utilisé pour les différentiels inter-ponts que pour les différentiels inter-roues.
Image IPB
- le visco-coupleur en "ligne directe", c'est à dire tout seul, où le visco-coupleur devient un transmetteur de couple dont le rôle est à la fois celui du différentiel (plutôt une sorte de roue-libre) et d'autobloquant. On trouve ce montage uniquement en tant que "différentiel" (le terme est impropre) inter-ponts dans les transmissions que je qualifie de pseudo-permanente mais nous y reviendrons.
Image IPB

4/ les systèmes hydrauliques

Les systèmes par visco-coupleur ont parfois des limites, temps de réaction parfois long, risque de surchauffe qui brule l'huile malgré la protection, parfois des difficultés de déblocage (lenteur de la baisse de température interne). Pour combler cela et pour permet plus de finesse de fonctionnement, les constructeurs sont parfois passés par des systèmes hydrauliques (des hydro-coupleurs) qui sur le fond, ont un fonctionnement proche du visco-coupleur. Ils reposent aussi sur la différence de vitesse des 2 sorties et non sur la différence de couple.
Le principe général est simple, une pompe (ou plusieurs) hydraulique réagit à la différence de vitesse. Cette différence de vitesse fait que la (ou les) pompe hydraulique crée une pression hydraulique, pression qui est envoyée sur un embrayage multidisques pour le serrer. Ainsi, plus la différence de vitesse est grande, plus la pression hydraulique est importante, plus le serrage de l'embraye multidisques est important, et donc plus le différentiel est bloqué. En gros comme avec un visco-coupleur sauf que la pression sur l'embrayage est du à des pompes hydrauliques.

Comme pour le visco-coupleur, 2 types de montages sont possibles:

- le montage différentiel + hydro-coupleur où il joue le rôle de glissement limité du "vrai" différentiel. Ce montage se trouve à la fois en tant que différentiel inter-ponts (rare) que différentiel inter-roues.
- le montage en "ligne directe", c'est à dire tout seul, où l'hydro-coupleur devient un transmetteur de couple dont le rôle est à la fois celui du différentiel (plutôt une sorte de roue-libre) et d'autobloquant. On trouve ce montage uniquement en tant que "différentiel" inter-ponts dans les transmissions pseudo-permanente.

A noter que l'hydro-coupleur ATC du Kangoo 4x4 (d'origine Nissan) est une exception. En effet, il n'y a pas d'embrayage multidisques. C'est directement la pompe hydraulique qui en se serrant sur elle-même fait directement office d'embrayage et de transmetteur de couple.

5/les systèmes pilotés

Là, on va faire simple. En gros, ceux sont la même chose que les visco-coupleur et les hydro-coupleurs mais dont le pilotage est électronique (j'en ai déjà parlé pour le visco-coupleur). C'est le système de commande de l'embrayage qui varie.
En effet, il y des systèmes de commande autres qu'hydrauliques et visqueux.

Il y a des commandes électro-magnétiques où la pression sur l'embrayage est faite via un système de solénoïdes qui crée un champ électro-magnétique. La "pression" est donc magnétique.
Il y a aussi des commandes électro-mécaniques où la pression sur l'embrayage est faite via une came commandée par un moteur électrique à pas.

Et comme pour les visco et hydro coupleurs, 2 montages sont possibles, en complément d'un différentiel ou en ligne directe.

6/le blocage de différentiel

Là, on arrive dans du matériel de franchissement.
Le principe est simple, bloquer totalement le différentiel mais il y a plusieurs moyens.

Le plus courant est un système de manchon qui coulisse sur un arbre de roue avec des doigts qui vient s'ancrer dans le boitier du différentiel, solidarisant ainsi cette arbre de roue avec le boitier et donc tout le mécanisme du différentiel et donc toute liberté. C'est donc tout ou rien.

Il y a aussi des systèmes d'embrayage multidisques que l'on bloque totalement. Il est ainsi possible de bloquer totalement un embrayage multidisques monté en ligne directe où il n'y a pas de vrai différentiel.

Maintenant je vais reparler de répartition de couple car contrairement à ce que beaucoup de monde croit, la répartition d'un blocage de différentiel n'est pas réellement de 50/50. C'est uniquement le cas lorsque les 2 sorties offrent la même résistance.

Reprenons, la formule de base du tarage.

T(%)= 100 x (C1-C2)/CT où C1 couple de la roue "normalement" lente puisqu'il n'y a plus de liberté et C2 couple de la roue "normalement" rapide.

Le tarage d'un blocage est de 100%, on a ainsi:

100%= 100 x (C1-C2)/CT ce qui veut dire C1-C2 = CT.

Prenons un cas extrême, la roue "rapide" n'a pas du tout d'adhérence et donc de couple transmissible, on a donc:

C1 = CT et donc la roue "lente" ayant de l'adhérence reçoit donc 100% de couple moteur.

Ainsi la répartition du couple avec un différentiel bloqué varie de 100/0 à 0/100 en fonction de la résistance (adhérence) des sorties, de manière quasi aléatoire et permanente.

7/ les antipatinages et gestions électroniques de motricité

Voilà un autre système permettant de reporter du couple sur la roue adhérente en empêchant la fuite de puissance. Ces systèmes sont simples, on applique des impulsions de frein sur la roue la plus rapide. Ces impulsions créent un couple de freinage qui sera reporté sur la roue la plus lente, créant un couple moteur.

Du fait que le différentiel est encore libre et parfaitement fonctionnel, la roue la plus lente va recevoir CT/2 + le couple de freinge et la roue la plus rapide reçoit CT/2 - le couple de freinage, pour un différentiel symétrique.

Je parle de roue rapide et lente mais avec un antipatinage, on peut décider laquelle va recevoir le plus de couple, indépendamment de la vitesse, contrairement aux autres systèmes. Ainsi, la roue rapide peut recevoir le plus de couple, même si ce n'est pas très logique.

Il est aussi possible d'agir sur la gestion moteur pour diminuer le couple que le moteur fourni, diminuant ainsi les besoins d'adhérence et donc le risque de rupture d'adhérence faisant chuté le couple transmis.

Aujourd'hui, l'électronique permet aussi de coordonner différents systèmes, antipatinage, système d'embrayage piloté et même des blocages synchronisés comme sur le Discovery III ou le Range Rover Sport avec le Terrain Response.
Il est aussi possible de coupler des systèmes entièrement mécaniques avec des antipatinages, genre blocage mécanique + antipatinage ou visco-coupleur + antipatinage.

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#3 Softroader

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Posté 27 July 2006 - 21:01

Ce n'est pas terminé....

Alors la suite...

Maintenant attaquons nous aux différents schémas de transmission intégrale, en ne m'attardant que sur le schéma de la partie centrale de la transmission qui est la clé des différenciations. Il est évident que quasiment tous les systèmes de glissement limité peuvent être appliqués aux différentiels de pont... entre parenthèses, un antipatinage aux 4 roues remplace les 3 différentiels à glissement limité...


Je commence par un truc bête, toute transmission aux 4 roues possède une boite de transfert +/- intégrée à la boite de vitesses. Les modèles qui se distinguent facilement de la boite de vitesses (en général avec des moteurs montés en long) sont souvent nommée boite de transfert mais celles quasi intégrées (souvent le cas avec les moteurs transversaux) sont nommée unité de transfert.

A ne pas confondre, comme souvent, avec la présence ou non d'un réducteur permettant une double gamme de rapport.

1/les transmissions enclenchables.
Ceux sont les tranmissions les plus simples, plutôt pour les véhicules tournés vers le franchissement grâce à une simplicité mécanique qui la rend robuste et facile à réparer.
Elles se caractérisent par l'absence de différentiel (ou assimilé) entre les ponts avant et arrière ce qui impose de rouler en 2 roues motrices sur les surfaces adhérentes comme le bitume pour ne pas engrenger des contraintes dans la boite/unité de transfert et dans les arbres de transmission avec risque de casse que cele engendre. C'est le conducteur qui choisit d'enclencher les 4 roues motrices quand cela est nécessaire.

A noter que même si la liaison entre le pont avant et arrière est débrayée en position 2 roues motrices, le pont non moteur est entraîné par les roues et donc n'améliore pas beaucoup la consommation. C'est là que les constructeurs ont introduit les moyeux débrayables. Ceux sont des moyeux qui permet de débrayer la liaison entre les arbres de roues (qui sont liés au différentiel de pont) et la roue elle-même. Ainsi, en position 2 roues motrices avec les moyeux débrayés, toute la transmission non utilisée n'est plus entraînée avec pour résultat un gain de consommation.

La majorité de ces transmissions repose sur une base de propulsion, c'est à dire que les roues arrière font avancer le véhicule et c'est le pont avant que l'on enclenche. C'est le cas de beaucoup de 4x4 orientés vers le franchissement. Cependant, l'inverse existe, c'est à dire des autos traction dont on peut enclencher le pont arrière. C'est le cas des Toyota Tercel 4x4, Honda Civic Shuttle 1.5 4x4, Panda 4x4 de 1ère génération, Lancia Y10 4x4, Citroën AX 4x4, Renault 18 break 4x4, ect. La liste n'est pas exhaustive.

2/les transmissions permanentes
On complexifie une peu les choses.
Comme son nom l'indique, les transmissions intégrales permanentes permettent de rouler en 4 roues motrices quelque soit la surface. Elles se caractérisent par la présence de 3 différentiels, un par pont et un au centre, l'inter-pont. Ce système est un peu plus lourd et complexe, donc un peu plus fragile et cher.

Cependant, tout n'est pas si simple, en effet la présence des 3 différentiels fait que si 1 roue perd de l'adhérence, l'auto se retrouve déjà immobilisée rendant l'intéret des 4 roues motrices faible.
Pour éviter cela, il y a plusieurs constructions possibles, en particulier au niveau inter-ponts:

- la présence d'un différentiel central blocable. En cas de mauvaises conditions d'adhérence, le conducteur bloque ce différentiel se retrouvant alors dans la même configuration qu'un 4x4 enclenchable en position 4 roues motrices et donc à ne pas utiliser sur le goudron. C'est par exemple le cas du Discovery I et II, du Range Rover jusqu'en 1989, des Audi Quattro jusqu'en 1989, Toyota Rav4 phase I.

- la présence d'un différentiel à glissement limité en inter-pont, en géneral un différentiel TORSEN, un différentiel contrôlé par un visco-coupleur ou tout autre système d'embrayage multidisques piloté ou non par électronique. Le conducteur n'a plus rien à faire, c'est le différentiel à glissement limité qui règle automatiquement son taux de blocage en fonction de l'adhérence. En général, le taux de blocage ne va pas jusqu'à 100% et donc dans les conditions extrèmes, c'est un peu moins efficace qu'un vrai blocage mais cela permet d'optimiser le potentiel d'adhérence même sur le goudron. C'est un type de transmission assez utilisées vers la fin des années 80, début des années 90 sur des berlines intégrales. Ce genre de transmission se retrouve sur les Lancia Integrale, Ford Escort et Sierria Cosworth 4x4, Renault 21 et Safrana Quadra, le Toyota Rav4 phase II, le Santa Fe (avant l'apparition du système TOD) mais aussi des 4x4 de renom comme le Range rover Classic de 1989 à sa disparition, le Gd Cherokee essence jusqu'en 1996 (en France).

- la présence d'un antipatinage étendu aux 4 roues. Dans ce schéma, les 3 différentiels sont libres (pas de glissement limité) et l'adhérence est gérée roue par roue via des impulsions de frein. Le conducteur n'a encore une fois rien à faire. C'est un système simpliste à efficacité variable. Cependant avec le temps, la logique de fonctionnement devient plus fine et l'efficacité est grandissante. On trouve ce type de transmission sur les BMW serie 3 X e46, les Mercedes 4 Matic de phase II (c'est à dire assez récentes), les Mercedes ML et Classe R, sur le BMW X5 phase I (avant le X-drive), le Cadillac SRX, le Discovery serie II (différent du Discovery II) phase I et phase II sans l'option blocage, Lexus RX300 phase 2.

Avec ces bases, quasiment toutes les combinaisons sont possibles:
- différentiel central à glissement limité + blocage (certains Land Cruiser de la série 80, le LC100 phase I et LC 120125 phase I).

- différentiel central à glissement limité + antipatinage (Quattro avec EDS, Range Rover P38 après 1997, Range Rover L322, Ford Mondeo TCS 4, Rav 4 II phase 2, RX 300 phase I).

- différentiel central blocable + antipatinage (Discovery serie II phase II avec option blocage, Land Rover Defender 90 et 110 avec l'option ABS/ETC).

- et l'ultime, différentiel central à glissement limité blocable + antipatinage (Land Cruiser 120 phase II, le LC100 phase II, le Touareg, le Cayenne, le dernier Gd Cherokee WK/WH).
Tous les exemples sont non exhaustifs.

3/les transmissions "4x4 automatique" et pseudo-permanentes
Dans cette catégorie, nous avons à faire à des transmissions qui passent de 2 roues motrices à 4 roues motrices toutes seules, sans intervention du conducteur. J'aurais pu les mettre dans les transmissions enclenchables, mais par habitude, je les distingue.

Elles se caractérisent pas l'absence d'un vrai différentiel inter-pont, remplacé en général, par un transmetteur de couple.

Personnellement je distingue les transmissions à enclenchement automatique et les pseudo-permanentes.

Les 1ère sont rares et sont plutôt une fonction d'une transmission plus complexe comme la position Auto de certaines versions du Control-Trac Ford monté sur certains Explorer et Expedition. Le système est du type on/off, tout ou rien. Lors qu'un pont perd de l'adhérence, l'électronique enclenche/crabote le second pont. En général cela fait un bruit sourd, genre "klong" pas toujours très rassurant.

Au contraire, les transmissions pseudo-permanentes sont plus courante, qu'elles soient électronifiées ou non. Le principe de base est le même. Un essieu perd de l'adhérence, le second s'embraye mais ici, cela se fait de manière progressive et proportionnellement à la perte d'adhérence.
Ainsi, le répartition du couple, et donc le taux de blocage du transmetteur de couple varie constamment en fonction de l'adhérence des 4 roues. Mais, il y a souvent un problème, au laché d'accélérateur et au freinage où le système ne reporte plus de couple, entrainant donc l'absence de frein moteur sur les 4 roues.

Heureusement, avec l'électronique, il devient possible de laisser un minimum de couple sur un train pour répartir au minimum le frein moteur mais ce n'est pas toujours fait.

De même, quand les conditions d'adhérence sont vraiment mauvaises, les variations de répartition de couple entre les 2 essieux peut devenir problèmatique et c'est pour cela que les constructeurs ont introduit la possibilité de la bloquer.

On trouve aujourd'hui beaucoup de SUV avec ce système, non électronifié; Jeep Gd Cherokee ZJ avec la boite de transfert NV 249 OD et WJ avec la boite de transfert NV 247, le système RBC chez Mazda, le système Syncro de certaines VW, le RT-4WD de Honda; ou électronifié, le système TOD (Torque On Demand) que l'on retrouve chez les coréens, le système Haldex que l'on retrouve chez VW et Volvo, le X-Drive BMW, ect...

De nouveaux systèmes sont aussi apparus où il n'y a plus qu'un différentiel (celui de l'avant par ses systèmes sont pour le moment basés sur des autos à base traction). Le différentiel arrière est remplacé par 2 transmetteurs de couple, un par roue arrière.
Ainsi la répartition peut varier entre l'avant et l'arrière mais aussi entre la roue arrière droite et la roue arrière gauche. Quand ces systèmes sont électronifiés, il est ainsi possible de faire varier cette répartition en virage pour participer activement au comportement routier. On trouve ce montage sur le Pontiac Aztec, le Buick Rendez-vousle Saturn Vue, le Pontiac Transport AWD, tous équipés du système Versatrac, hydraulique non électronifié. Honda/Acura utilise aussi un système similaire mais électronifié avec le système VTM-4 que l'on trouve sur le Pilot, le Redgeline et l'Acura MD-X. Une évolution de ce système est aussi présent sur l'Accord avec le SH-AWD.

Il est évident que ces systèmes peuvent aussi être combinés à un antipatinage étendu aux 4 roues...

A partir de tout cela, il y a des transmissions qui combinent 2 types de schémas, la possibilité de rouler en 2 roues motrices strictes comme une transmission enclenchable et soit une transmission permanente, soit une transmission à enclenchement automatique, soit une transmission pseudo-permanente.

Dans le 1er cas, on trouve la Super Select des Mitsubishi Pajero et la Selec Trac des jeep Cherokee (et Gd Cherokee ZJ et WJ aux US).
Il y a aussi la transmission Mercedes 4 Matic de 1ere génération mais qui elle ne laisse pas le choix au conducteur. Il existe en effet 3 modes en fonction de l'adhérence et de la sollicitation de l'accélérateur, propulsion, 4x4 permanent tout différentiel libre et 4x4 différentiel central (mais aussi arrière) bloqué, limité en vitesse de roulage.

Dans le second cas, comme cité précédemment, le système Control-Trac Ford.
Dans le 3ème cas, le système All-Mode du X-trail, celui du Pathfinder (qui est en fait une adaptation au tout-terrain de la transmission ATTESA-ETS des coupés et berlines Skyline dont la commande est électro-hydraulique et no électromagnétique comme sur le X-trail)), le système GM Auto-Trac, certaines version du TOD, en particulier chez Isuzu où il est possible de ne pas activer la fonction TOD.

Il est bien sûr possible que ces montages soit accompagnés d'un antipatinage.

Et voilà....

#4 _Invité*

_Invité*
  • Invités

Posté 09 January 2017 - 15:32

Merci beaucoup pour cet article très détaillé !
Il nous aura bien aidé à comprendre le principe des différents différentiels.
Chouette travail ! =)



#5 _Invité*

_Invité*
  • Invités

Posté 10 January 2017 - 18:12

Merci, gros travail... Vous imaginant vrai passionee je me permet une questtion...Rouler sur bitume sec avec le moayeux en possition look, du land cruiser 70, posse un problemed'ussure nefaste? Dans trois jours j'aurais mon premier toy et l'ancien propio a fait 80.000km roues avant pas free...Merci encore.

#6 _Invité*

_Invité*
  • Invités

Posté 18 January 2017 - 18:34

Relisez lentement cet excellent document : La réponse vous "sautera aux yeux " . Bonne lecture .Merci encore à l'auteur qui a pris le temps d'expliquer en toute simplicité les différents modes de transmissions .

 



#7 mp1000

mp1000

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Posté 27 April 2019 - 20:52

Maintenant, parlons répartition du couple. On aborde une notion pas toujours évidente. La base est simple, un roue ne peut pas transmettre plus de couple au sol qu'elle n'a d'adhérence. Ainsi le couple qu'une roue reçoit du différentiel est toujours inférieur à l'adhérence de celle-ci. Si on tente d'en passer plus, cela patine, l'adhérence chute, le couple transmissible (celui que la roue peut passer au sol) diminue et donc le couple que reçoit la roue diminue et le couple nécessaire à l'avancement diminue... Ainsi, plus cela patine, plus l'adhérence est proche de 0 et plus le couple que la roue reçoit est aussi proche de 0.******************************************

 

 

 

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#8 francky92

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Posté 09 May 2020 - 10:01

Bonjour et merci Sofrtrider pour ce travail bien détaillé et super intéressant.

Je possède un Q3 quattro et je pense avoir unproblème avec la boite de transfert.

Losque je démarre en mettant le pied dedans , j'ai de gros craquements comme si l'esp se mettait en service mais pas de voyant.

Cela se fait quelque fois en seconde mais lorsque la voiture est chargée. J'ai vérifié cardans, supports moteur - boite , les pneus sont neufs et la boite et l'haldex ont été vidangés, il a 60000 kms.

Je voulais vidanger la boite de transfert pour vérifier si il n'y a pas de la limaille mais je ne trouve pas les bouchons de remplissage et vidange.

Je vois une vis 6 pans (allen) en bas mais sur le dessus c'est pas visible car il y a le cata.

Merci de ton aide si tu peux répondre à ma demande.



#9 Stepquest

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Posté 09 May 2020 - 13:22

Salut à toi, as-tu une photo ou plusieurs de ce que tu vois ?


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