by Si vous avez déjà acheté une voiture de sport, vous entendrez souvent le terme « différentiel à glissement limité » (ou LSD) ; vous savez probablement que c’est mieux que de ne pas en avoir, mais on ne sait peut-être pas exactement ce que cela fait. En termes publicitaires dignes de Mad-Man : Chevrolet (en 1959) a proclamé que les voitures équipées de différentiels à glissement limité « Positraction » offraient une « protection contre les déviations » [sic] sur routes cahoteuses » et « traction positive dans la boue et la neige » qui… certes ne rendent rien de plus clair.
Les critiques modernes diront souvent qu’un LSD aide la voiture à « tourner » dans un virage, mais cela n’explique pas exactement comment fonctionne un glissement limité. Et pour cause : il n’y a pas de réponse claire, car il s’avère que la mise en place des différentiels à glissement limité a énormément varié au fil des décennies. Voici un aperçu de toutes les manières dont deux roues peuvent prendre des virages et de la manière dont l’antipatinage automatisé et les voitures électriques peuvent rendre obsolète le glissement limité.
Le calcul derrière les différentiels
Si vous avez déjà vu un disque tourner sur une platine, vous remarquerez que l’intérieur tourne beaucoup plus lentement que l’extérieur, même si le disque dans son ensemble tourne à la même vitesse. Cette différence de vitesse de rotation s’applique également aux roues d’un véhicule lorsqu’il effectue un virage : le train de pneus intérieur, qui a une distance plus courte pour effectuer un virage, patinera plus lentement que les pneus extérieurs. Si les deux roues tournaient à la même vitesse avec un seul essieu solide, tourner serait une épreuve et la roue intérieure crierait et sauterait en essayant de suivre la vitesse de la roue extérieure. C’est le problème que les différences sont censées résoudre, comme le montre joliment ce film informatif de Chevrolet de 1937.
Le but du différentiel est de permettre aux deux roues de tourner à des vitesses différentes. Le moyen le plus simple d’y parvenir est d’utiliser un différentiel ouvert, où les deux roues peuvent tourner de manière totalement indépendante. Le problème avec un différentiel ouvert est qu’une roue peut être complètement immobile et l’autre peut tourner à 100 % de la puissance délivrée par le moteur. Cela peut faciliter le blocage sur des surfaces glissantes, car une roue perd toute traction et patine tandis que l’autre ne fait rien. Dans les transmissions de grande puissance, un différentiel ouvert entraîne un « pelage d’une roue », où un pneu brûle tandis que l’autre ne fait pratiquement rien.
Glisser, glisser dedans
La solution à ce problème est un différentiel à glissement limité, qui limite de manière tout à fait prévisible le degré de glissement autorisé. Les différentiels à glissement limité existent depuis environ quatre-vingt-dix ans, le premier exemplaire ayant été commandé par Ferry Porsche. construit par ZF pour l’Auto Union Type C en 1935. Ce premier LSD était du type « à came et cliquet », qui consiste en un ensemble de cames qui appliquent une pression sur les cliquets de chaque côté du différentiel. Les cames ne s’engagent que lorsque le patinage des roues les oblige à s’engager d’un côté ou de l’autre.
Une version modernisée du type à came et cliquet à glissement limité connu sous le nom de «Suretrac“, a été utilisé dans la Subaru Impreza STI “bugeye” 2005. Subaru a utilisé cette conception pour les différentiels avant et arrière de la STI car “… ils ne sont activés que sous la conduite. [power] et ne pas réagir aux différences de vitesse des roues gauche et droite dans les virages en roue libre », ce qui contribue à réduire le sous-virage lors de l’accélération. En raison du nombre de pièces mobiles et du frottement élevé qui leur est associé, Les différentiels à came et à cliquet s’usent généralement rapidement et sont tombés en disgrâce.
La défense a tort
Un type beaucoup plus courant de différentiel à glissement limité est devenu de plus en plus populaire à la fin des années 1950 et au début des années 1960, connu sous le nom de plaque à glissement limité. Dans ce différentiel, une série de disques d’embrayage transfèrent la puissance à la roue qui patine, tout en permettant une rotation totalement libre lorsque cela n’est pas nécessaire. Ce système est connu sous différents noms commerciaux, tels que de Studebaker Double traction, Buicks Traction positive, De Pontiac Safe-T-Track, et bien sûr des Chevrolet Positrac.
Bien que Positrac ait considéré son utilisation comme un terme fourre-tout pour tous les systèmes à glissement limité, il (et les autres différentiels à glissement limité des années 1960 mentionnés ci-dessus) fonctionnent d’une manière spécifique. Sous tension, une pression est appliquée à un mécanisme qui applique une compression aux disques d’embrayage de chaque côté de l’arbre d’entrée. Le mécanisme (qui dans les voitures modernes est constitué d’une combinaison de ressorts et engrenages coniques) applique plus de force aux embrayages lorsque plus de couple est délivré au différentiel.
Ces disques d’embrayage glissent intentionnellement un peu (le degré auquel ils glissent peut être modifié en faisant varier le matériau de friction des disques), ce qui permet toujours au différentiel de fonctionner selon les besoins pendant la conduite et les virages normaux, mais ce n’est pas le cas. entier glissement, qui empêche le desserrage d’une roue dans des conditions extrêmes ou sous des charges de puissance élevées. En ligne droite à vitesse constante, les embrayages ne frottent pas du tout les uns contre les autres, ce qui réduit considérablement l’usure. Bien que les LSD à plaques soient présents dans les voitures de route depuis plus de soixante ans, ils sont encore utilisés aujourd’hui dans des applications à très hautes performances telles que La M2 CS de BMW. Cependant, leur simplicité a laissé place à de nouvelles améliorations avec l’avènement des systèmes d’édition et informatiques modernes.
Détection de couple
Une autre façon d’envoyer de la puissance à une paire de roues consiste à détecter le couple. Lorsque cela est effectué de manière mécanique, on parle de différentiel Torsen (ou hélicoïdal). Alors que la conception différentielle hélicoïdale a été inventée pour la première fois dans le partir Dans les années 1950, la science des matériaux nécessaire à leur construction fiable était complexe, de sorte que leur première application n’a eu lieu que dans les années 1950. Humvee au milieu des années 1980. Dans un Torsen (TORque SENsing), selon la société Torsen, « le frottement [of the differential] vient de nos dents en spirale uniques. L’engrenage hélicoïdal au centre du différentiel Torsen est hautement adaptable et fournit différents transferts de puissance lors de l’accélération et de la décélération.
Torsen affirme que cet engrenage unique « donne à Torsen la capacité de supporter de nombreux déséquilibres de traction dans des conditions d’accélération intenses, comme en sortie de virage… et permet une fourniture de puissance plus agressive… Pourtant, il peut toujours se différencier librement et en douceur à de faibles niveaux de couple, de sorte que la voiture est docile et facile à conduire et à manœuvrer. Les Torsens sont également silencieux et nécessitent généralement peu d’entretien, car les trains d’engrenages sont destinés à durer toute la vie de la voiture. Leur seul inconvénient est que lorsqu’une roue est complètement déchargée (en l’air), aucune puissance n’est transférée à l’une ou l’autre des roues.
Je ne vais pas prétendre comprendre exactement comment fonctionne l’engrenage hélicoïdal d’un Torsen. Cependant, les différentiels Torsen sont extrêmement populaires, comme il s’avère Faire travail. Alors que les LSD à plaques sont toujours populaires pour les applications de course extrêmement hautes performances où le confort est une réflexion secondaire (et les roues s’envolent parfois), le mélange de confort, de silence et de puissance de Torsens les rend beaucoup plus courants sur les routes hautes performances. voitures.
Remonter l’avenue électrique
La dernière innovation en matière de différentiels a bien sûr été la technologie. Bien que toutes les différences décrites ci-dessus acheminent la puissance mécaniquement (c’est-à-dire que la puissance absorbée se traduit par une puissance de sortie fixe, qui ne peut pas être modifiée), certains systèmes modernes peuvent le faire. élire comment ils acheminent le courant à la volée. Ceci est connu sous le nom de « vectorisation active du couple » et peut être réalisé de plusieurs manières.
La première voiture à mettre en œuvre la vectorisation active du couple fut la Honda Prelude Type-SH de 1997, ce qui lui donna le « « Système de transfert actif de couple » (ATTS). ATTS fonctionne en reliant un solénoïde électromagnétique pour un embrayage hydraulique (essentiellement une transmission automatique miniature) et en la fixant aux arbres de sortie ; le solénoïde augmente la pression sur l’embrayage nécessaire lorsque l’ECU de la voiture détecte un patinage des roues. Cette pression augmente le couple résultant sur l’arbre de sortie de la roue à grip, tout comme un glissement limité traditionnel.
Cependant, comme le système est contrôlé électroniquement, le courant peut être dirigé à volonté, contrairement à un glissement limité traditionnel ; ATTS a utilisé cette option pour fournir une puissance supplémentaire au extérieur volant (qui tournait déjà plus vite) dans les virages serrés, pour créer une action de direction positive et faire lacet activement la voiture dans le virage. (Mitsubishi a lancé un système similaire sur la Lancer Evolution appelé « Active Yaw Control » au cours de la même année modèle.)
L’évolution suivante est venue avec une vectorisation de couple entièrement électronique, comme Lexus Différentiel de vecteur de couple (vu pour la première fois dans la voiture halo RC F), qui utilise un moteur électrique sans balais pour faire varier la pression appliquée à un embrayage et changer la puissance. Celui-ci présente les mêmes avantages que les systèmes hydrauliques de Honda et Mitsubishi, mais avec une réponse nettement plus directe et moins d’espace et de poids.
Ces dernières années, le différentiel a été totalement supprimé sur certaines voitures. Dans la dernière NSX d’Acura, la puissance n’est pas acheminée d’une seule unité motrice vers chaque roue avant, mais roues avant chaque prends une moto. Cela évite l’étape du besoin d’un différentiel et applique simplement la traction (et le lacet) à la roue qui en a besoin, quand elle en a besoin. Cette innovation commence à trouver sa place dans un nombre croissant de véhicules électriques ; La dernière variante puissante de l’Air de Lucid, le Sapphire, a une paire de moteurs arrière spécifiquement pour aider au virage et pour aider à lancer activement le monstre autour d’une piste.
À mesure que les coûts des moteurs continuent de baisser, il est probable que de plus en plus de véhicules électriques hautes performances adopteront cette stratégie, car elle permet l’application du couple la plus directe, la plus immédiate et la plus puissante. Bien qu’il soit peu probable que les différentiels soient un jour complètement obsolètes, il est possible que compter les moteurs devienne plus courant que de se renseigner sur les Torsens par rapport aux types d’embrayage.
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