Comprendre le différentiel à glissement limité

Un différentiel à glissement limité (LSD) permet aux deux arbres de sortie de tourner à des vitesses différentes tout en limitant l'écart maximal entre eux. il est également connu sous le nom de différentiel autobloquant ou de blocage de différentiel.

Dans cet article, vous apprendrez à connaître la définition, les applications, le diagramme, les types, le fonctionnement, les avantages et les inconvénients du différentiel à glissement limité.

Qu'est-ce qu'un différentiel à glissement limité (LSD) ?

En déplaçant le couple entre les roues motrices, un différentiel à glissement limité (en abrégé LSD) permet des virages plus rapides. Cela permet à la voiture de tirer le meilleur parti de la puissance de son moteur en réduisant le patinage des roues et en maximisant la traction. C'est un type de différentiel qui permet à ses deux arbres de sortie de tourner à des vitesses différentes, mais limite la différence maximale entre les deux arbres.

Applications

Les applications de la boîte de vitesses différentielle à glissement limité sont couramment utilisées dans les véhicules tout-terrain et à traction intégrale hautes performances. Il est également utilisé à portée de main sur les routes verglacées ou en terre. Enfin, les différentiels à glissement limité sont couramment utilisés sur les voitures de performance telles que BMW, Audi, Lexus, Dodge, Cadillac et bien d'autres.

Schéma du différentiel à glissement limité :

Types de différentiel à glissement limité

Voici les types courants de différentiel à glissement limité.

LSD à valeur fixe :

Quel que soit le couple d'entrée au différentiel ou la différence de vitesse entre les deux sorties, la différence de couple maximale entre les deux sorties, Trq d, est une valeur constante dans ce différentiel. En règle générale, des ensembles d'embrayage à ressort ont été utilisés dans ce différentiel.

LSD à sensibilité de couple :

Des engrenages hélicoïdaux, des embrayages ou des cônes (un autre type d'embrayage) sont utilisés dans ces différentiels à glissement limité, et la force d'engagement des engrenages ou de l'embrayage est fonction du couple d'entrée fourni au différentiel (car le moteur applique plus de couple les engrenages ou les embrayages serrent plus fort et Trq d diminue).

Les LSD à détection de couple réagissent au couple de l'arbre de transmission, donc plus le couple d'entrée de l'arbre de transmission est élevé, plus les embrayages, les cônes ou les engrenages sont serrés ensemble et plus les roues motrices sont couplées. Certains contiennent une charge de ressort pour produire un couple minuscule de sorte que les roues motrices sont connectées de manière minimale avec peu ou pas de couple d'entrée (accélérateur arrière / boîte de vitesses au point mort / embrayage principal enfoncé). La quantité de précharge (donc de couplage statique) sur les embrayages ou les cônes est déterminée par leur état général (usure) et le serrage avec lequel ils sont chargés.

Embrayage, type conique ou plaque LSD :

L'embrayage est constitué d'un empilement de disques d'embrayage minces, dont la moitié est reliée à l'un des arbres moteurs et l'autre moitié au porte-crochet. Les piles d'embrayage peuvent être présentes sur les deux ou sur un seul des arbres d'entraînement. S'il n'y en a qu'un, les engrenages araignées relient l'arbre de transmission survivant à l'arbre de transmission embrayé. Les embrayages sont remplacés par une paire de cônes qui sont pressés ensemble pour fournir le même effet dans un type de cône.

2 voies, 1 voie, 1,5 voies :

Charge, à vide et dépassement sont les trois états de couple d'entrée. Le couplage est proportionnel au couple d'entrée en situation de charge, comme indiqué précédemment. La connexion est réduite à un couplage statique lorsqu'il n'y a pas de charge. Le comportement du LSD en dépassement (en particulier le relâchement rapide des gaz) indique s'il s'agit d'un système à sens unique, à 1,5 sens ou à deux sens.

Dans les sens avant et arrière, un différentiel à 2 voies aura le même couple limite Trq d. Cela signifie qu'en cas de freinage moteur, le différentiel fournira une action restrictive.

LSD à engrenage :

Les engrenages à vis sans fin et les engrenages droits sont utilisés pour transférer et différencier la puissance d'entrée entre deux roues motrices ou les essieux avant et arrière dans les différentiels à glissement limité mécaniques sensibles au couple. Cela ne doit pas être confondu avec les engrenages araignées biseautés les plus typiques que l'on trouve dans la plupart des applications automobiles. Les engrenages sont pressés contre les parois du carter de différentiel lors de l'application du couple, provoquant une friction. Le couple limite Trq d est créé par le frottement résistant au mouvement relatif des sorties.

Sensibilité à la vitesse :

En fonction de la différence de vitesse entre les deux arbres de sortie, des différentiels sensibles à la vitesse limitent la différence de couple entre les sorties, Trq d. Par conséquent, le comportement du différentiel pour des variations mineures de vitesse de sortie peut être assez similaire à celui d'un différentiel ouvert. Le couple limite augmente à mesure que l'écart de vitesse augmente. Comparé à un différentiel sensible au couple, cela se traduit par un comportement dynamique distinct.

LSD visqueux :

Parce qu'il repose sur le frottement hydrodynamique des fluides à haute viscosité, le type vicieux est souvent plus simple. Les huiles à base de silicone sont fréquemment employées. Une chambre cylindrique de fluide remplie d'une pile de disques perforés tourne en tandem avec le mouvement normal des arbres de sortie. La surface intérieure de la chambre est reliée à l'un des arbres de transmission, tandis que l'extérieur est relié au support de différentiel. Dans la pile, la moitié des disques sont connectés à l'intérieur, tandis que l'autre moitié est connectée à l'extérieur. Le mouvement différentiel amène les disques entrelacés à se déplacer les uns contre les autres à travers le fluide. Lorsque la vitesse de certains visco-coupleurs est maintenue, le fluide s'échauffe en raison du frottement.

LSD électronique :

Un ensemble d'engrenages planétaires ou coniques comparable à celui d'un différentiel ouvert et un pack d'embrayage similaire à celui d'un différentiel sensible au couple ou à pompe gérotor sont des caractéristiques communes d'un différentiel électronique à glissement limité. La force de serrage sur l'embrayage dans l'unité électronique est contrôlée de manière externe par un ordinateur ou un autre contrôleur. Cela permet de réguler le couple limite du différentiel, Trq d, dans le cadre d'un système complet de gestion du châssis.

Principe de fonctionnement d'un différentiel à glissement limité

Dans la plupart des cas, le différentiel type est suffisant. Sur les sols extrêmement glissants, comme les routes verglacées ou boueuses, un manque de puissance motrice, appelé force de traction, peut faire patiner les roues arrière car le différentiel typique entraînera la roue avec le moins de traction. La couronne dentée et le carter de différentiel entraîneront les pignons si une roue motrice est sur une chaussée sèche et l'autre sur de la glace ou de la boue. Les pignons, par contre, n'entraîneront pas les deux pignons latéraux.

Sur chaussée sèche, les pignons se promènent autour du pignon latéral correspondant à la roue lorsqu'ils sont entraînés par le carter de différentiel. Les pignons entraînent la roue qui patine et la voiture ne bougera pas en conséquence. La quasi-totalité de la puissance du moteur est envoyée à la roue coulissante via le différentiel conventionnel. Les blocages de différentiel peuvent être utilisés pour résoudre ce problème. Les blocages de différentiel résolvent les problèmes de traction en distribuant la même quantité de puissance aux deux roues tout en permettant au véhicule de tourner normalement.

Le différentiel à glissement limité (LSD) dans le boîtier du différentiel limite le régime différentiel entre deux roues, deux rondelles de butée et un disque d'embrayage. Lorsque la résistance du différentiel gauche est supérieure à celle de la roue, le différentiel droit tourne. Cela fait grimper les dents de l'élément d'embrayage différentiel du côté droit sur les dents de l'élément d'embrayage différentiel du côté gauche. En conséquence, deux éléments d'embrayage s'éloignent l'un de l'autre.

En conséquence, les rondelles de butée sont poussées contre les engrenages latéraux. En raison du frottement entre les engrenages latéraux et les rondelles de butée, le régime des arbres de l'essieu arrière se rapproche du carter de différentiel. C'est pourquoi on parle d'effet à glissement limité.

Regardez la vidéo ci-dessous pour en savoir plus sur le fonctionnement du différentiel à glissement limité :

Avantages et inconvénients du différentiel à glissement limité LSD

Avantages :

Vous trouverez ci-dessous les avantages des LSD différentiels à glissement limité dans leurs diverses applications :

• Un différentiel à glissement limité améliore les performances et la vitesse de la voiture en augmentant la quantité de traction qu'il crée.
• Un différentiel à glissement limité améliore la sécurité d'un véhicule en donnant au conducteur plus de contrôle sur le véhicule.
• Considérez comment un différentiel typique (ou "ouvert") se comporte dans des scénarios tout-terrain ou enneigés où une roue commence à patiner. Avec un différentiel typique, la roue sans contact ou glissante obtiendra la majorité de la puissance (sous forme de rotation à faible couple et à haut régime), tandis que la roue de contact restera immobile par rapport au sol.

Inconvénients :

Malgré les bons avantages du LSD, certaines limitations subsistent. Vous trouverez ci-dessous les inconvénients d'un différentiel à glissement limité.

• La conception est complexe
• Les coûts de maintenance sont élevés

• Conclusion

Le différentiel à glissement limité LSD, également connu sous le nom de différentiel autobloquant ou de blocage de différentiel, est un meilleur moyen d'obtenir des virages plus rapides. Il permet aux voitures de tirer le meilleur parti de la puissance de leur moteur en réduisant le patinage des roues et en maximisant la traction. C'est un type de différentiel qui permet à ses deux arbres de sortie de tourner à des vitesses différentes mais limite la différence maximale entre les deux arbres. C'est tout pour cet article, où la définition, les applications, le diagramme, les types, le fonctionnement, les avantages et les inconvénients du différentiel à glissement limité sont discutés.

J'espère que vous apprendrez beaucoup de la lecture, si c'est le cas, veuillez partager avec d'autres étudiants. Merci d'avoir lu, à bientôt !