DIFFÉRENTIEL : PRINCIPE ET FONCTIONNEMENT

 Parfois on pourrait se dire qu'une auto ce n'est qu'un châssis sur lequel on greffe quatre roues dont deux mobiles pour pouvoir tourner. Et bien non, ce n'est hélas pas si simple car beaucoup d'éléments entrent en compte contrairement à ce qu'on pourrait croire au premier abord, et le différentiel en est un ...

Voici une belle illustration 3D d'un différentiel. Si votre cerveau a l'âme d'un ingénieur vous pourrez peut-être essayer de comprendre le fonctionnement précis de ces engrenages.

C'est quoi ?

On y pense pas mais lorsque l'on entame un banal virage, un mécanisme ingénieux agit sur la vitesse de rotation des roues. Car comme vous pouvez le voir par vos propres yeux sur le schéma ci-dessous, les roues de droite et de gauche ne vont pas parcourir la même distance. Ça parait bête mais ça change tout ! Et ce n'est pas qu'une question de confort... Le système a donc pour rôle de gérer cette problématique.

 
Notez que le différentiel ne sert pas seulement pour les virages, il permet aussi d'avoir des vitesses de rotation différentes entre le train avant et arrière (sur les 4X4 donc). Car si il faut bien répartir la puissance sur les deux roues avant sur les tractions, il faut faire la même chose sur quatre roues quand il s'agit de tout terrain


Voici le différentiel d'une voiture à moteur transversal, il est limite intégré à la boîte. Le couple est fourni aux roues par deux cardans : un qui part vers la gauche et l'autre vers la droite (sur l'image on voit le trou qui permet d'envoyer le couple à gauche)


De cet angle là on voir mieux le mécanisme interne du différentiel


On a affaire ici à quelque chose de bien plus sérieux : un différentiel arrière de BMW M4. La position n'a donc rien à voir avec ce qui est plus haut (moteur "transversal / traction" contre moteur "longitudinal / propulsion"). Ici le différentiel est donc à l'arrière entre les roues (au lieu de l'avant) et il est autrement plus gros en terme de calibrage ... Notez en bleu et jaune qu'il s'agit de disques le fameux Torque Vectoring. En revanche, le différentiel au milieu est de conception très classique.

Fonctionnement

Ce système peut à la fois être utilisé pour corriger le problème de différence de rotation entre les deux roues avant, mais aussi pour gérer la vitesse de rotation entre les essieux avant et arrière.

Le principe consiste en un système de pignons astucieux qui va mécaniquement faire en sorte que les roues puissent tourner à une vitesse différente, avec plus de puissance délivrée à la roue qui subit le moins de résistance. Car la roue extérieure au virage a besoin de prendre plus de vitesse puisqu'elle doit parcourir plus de distance pour une même durée.

Les effets pervers

Si ce mécanisme fonctionne parfaitement dans des conditions normales, on peut vite s'amuser à le piéger ! Donc la roue qui a le moins de grip avec la route bénéficie de plus de puissance ? Placez alors votre auto avec une des roues du train avant dans le vide (ex : nid de poule) ou sur une surface très glissante (verglas), elle devrait alors tourner dans le vide si vous accélérez, tandis que l'autre ne bougera pas (comme si elle n'était plus entraînée par le moteur). Toute la puissance est déportée sur cette roue qui au final ne nous sert à rien puisqu'elle n'a pas du tout de motricité.

Pas de différentiel = insécurité

Les première autos n'avaient pas de différentiel, comme beaucoup d'autres éléments d'ailleurs. La conséquence ? Une tenue de route hasardeuse couplée à une sérieuse tendance à sous virer (tirer tout droit en virage malgré le braquage des roues). Enfin, l'usure des pneus devient assez chaotique sans parler de la mécanique ...

Blocage de différentiel / glissement limité

J'imagine donc qu'après avoir lu les lignes du haut vous devinez d'avance à quoi sert le blocage du différentiel. En effet, ça sert à bloquer / limiter la différence de rotation entre les roues.
Le but étant d'éviter l'effet indésirable décrit plus haut en forçant les roues à toutes tourner de la même manière. De ce fait, un 4X4 équipé d'un blocage de différentiel peut se sortir d'un mauvais pas avec seulement une seule roue située sur un sol ayant du grip.
Notez donc qu'il existe un blocage du différentiel à 100% (50% de couple sur chaque roue d'un essieu ou entre deux essieux) mais aussi et surtout (bien plus répandu) un différentiel à glissement limité qui laisse cette fois une certaine marge entre la vitesse de rotation de chacun des axes.

Blocage de différentiel électronique ?

Les constructeurs ont vite compris qu'ils pourraient économiser en programmant l'ESP d'une autre manière ... En effet, au lieu de s'appuyer sur un différentiel à glissement limité mécanique et couteux, ils se sont dit que les plaquettes pourraient faire le job elles-mêmes par le pilotage d'un calculateur. En effet, les autos modernes ont la capacité de freiner les roues de manière indépendante. De ce fait, si une roue commence à patiner trop l'étrier reçoit comme ordre de calmer ses ardeurs en freinant. SI cela permet de faire des économies de fabrication, en réalité c'est moins efficace qu'un différentiel "en dur" sans oublier que vos plaquettes s'useront plus vite ...