4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6

CHAPITRE 4
DIFFÉRENTIEL ET BOÎTIER DE TRANSFERT
Introduction
Les constructeurs des premiers véhicules motorisés découvrirent rapidement que le comportement routier en virage se détériorait si les roues motrices devaient tourner à des vitesses
identiques. Le dispositif présent dans toutes les automobiles et qui autorise cette différence de vitesse est appelé différentiel. En plus du différentiel, qui distribue le couple au besoin à chacune
des roues, les véhicules à transmission intégrale possèdent un boîtier de transfert chargé de transmettre le couple aux roues motrices avant et arrière.
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h
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4.1 FONCTIONNEMENT DU DIFFÉRENTIEL
Avant de diagnostiquer un pro- Figure 4.1 Distances parcourues par les roues intérieures et extérieures
blème puis de réparer un différentiel, il faut d’abord connaître son
fonctionnement. Pour comprendre
le fonctionnement de l’ensemble, il
faut commencer par étudier chacun
de ses composants.
RÔLE DU DIFFÉRENTIEL
Le différentiel partage l’énergie du
moteur selon les besoins de chacune des roues motrices. Lorsque le
véhicule
effectue
un
virage
(figure 4.1), la roue située à l’intérieur de la courbe parcourt dans un
même temps une distance plus
courte; elle doit donc tourner plus
lentement que celle placée à l’extérieur. Sans différentiel, les arbres de
roues seraient soumis à une torsion
importante dans les virages. Le différentiel compense aussi la différence de vitesse entre deux arbres de
roues si, en raison de l’usure inégale
ou de pressions de gonflage différentes, le pneu d’un côté du véhicule n’a pas exactement le même
diamètre que celui du côté opposé.
90°
11,8 m
(39 pi)
9,4 m
(31 pi)
7,5 m
(24,6 pi)
6m
(20 pi)
185/75-14
25,5 po
Un tour
80,11 po
6,69 pi
En plus de sa fonction principale,
l’ensemble appelé différentiel assume aussi les tâches secondaires suivantes :
– réduction constante de la vitesse des arbres de roues par rapport à celle de l’arbre d’entrée;
– changement de la direction de l’énergie lorsque le moteur est monté longitudinalement
dans le véhicule (renvoi d’angle).
4.2
Mécanique automobile
Module 17
DIFFÉRENTIEL ET BOÎTIER DE TRANSFERT
CHAPITRE 4
La fonction « différentielle » peut être assumée par un différentiel sphérique ou par un différentiel
à train planétaire. Le différentiel dit sphérique est d’usage courant pour les ponts des automobiles;
vous verrez que celui à train planétaire sert notamment dans les boîtiers de transfert.
LOCALISATION DU DIFFÉRENTIEL
La configuration du véhicule détermine la po- Figure 4.2 Pont rigide (Moog Automotive)
sition de montage du différentiel. Avant de
poursuivre, il importe de bien s’entendre sur la
terminologie. Souvent, ce nom sert aussi bien
à désigner le différentiel que l’ensemble constitué des engrenages, du carter et des demiarbres de roues. Pour éviter la confusion, dans
Pont
rigide
le cas des véhicules à propulsion, on utilisera
les expressions « pont rigide » et « pont
suspendu ». L’expression « pont rigide »
(figure 4.2) désigne l’ensemble formé du carter
du pont arrière et de tous les composants qu’il
renferme (différentiel, arbres de roues, etc.).
L’expression « pont suspendu » ne désigne Figure 4.3 Pont suspendu (Moog Automotive)
que le carter du différentiel et ses éléments internes (figure 4.3). Ce type de pont, fixé au
châssis, ne se trouve que dans les automobiles à propulsion à suspension arrière indéDemi-arbres
pendante. Un « pont suspendu » ne supporte
pas les roues et n’est donc pas influencé par
les oscillations des roues. L’entraînement des
roues s’effectue par des demi-arbres externes.
Le différentiel des véhicules à traction avant
est toujours logé à l’intérieur du carter de la
boîte de vitesses, que le moteur soit longitudinal ou transversal. Comme ces véhicules
n’ont pas d’ensemble de différentiel distinct,
ils ne possèdent pas de pont avant. L’expression « boîte-pont » sert souvent à désigner
l’ensemble renfermant la boîte de vitesses et
le différentiel.
Module 17
Mécanique automobile
Châssis
Pont
suspendu
4.3
CHAPITRE 4
DIFFÉRENTIEL ET BOÎTIER DE TRANSFERT
L’orientation du moteur dans le véhicule détermine Figure 4.4 Différentiel intégré à la boîte de vitesses
(Ford)
le type d’engrenage qui assure la démultiplication :
– lorsque l’orientation est longitudinale, le différentiel renferme un couple conique qui change
Transversal
de 90° la direction de l’énergie en plus de démultiplier la vitesse;
– lorsque l’orientation est transversale, le transfert de l’énergie s’effectue par deux pignons à
denture hélicoïdale; les arbres de la boîte de vitesses sont parallèles aux arbres de roues
(figure 4.4).
TYPES DE DIFFÉRENTIELS DES AUTOMOBILES À
PROPULSION
Les deux types de différentiels sphériques sont :
– à porte-différentiel démontable, aussi nommé
pont banjo (figure 4.5);
– à porte-différentiel incorporé (figure 4.6).
Pignons à
denture
hélicoïdale
Chacun de ces types de différentiels peut être standard, antipatinage ou autobloquant.
Un différentiel de type démontable possède un carter
indépendant du pont arrière. Ce carter renferme tous
les composants du différentiel (figure 4.5). Ce type de différentiel se trouve surtout dans des camionnettes et des véhicules utilitaires.
Figure 4.5 Composants d’un différentiel de type démontable (Ford)
Carter
du pont
Plaque de
maintien
Demi-arbre
Roulement à
rouleaux coniques
Satellite
Planétaire
Carter du
différentiel
Axe des
satellites
Joint
torique
Pignon
Couronne
Boîtier
Manchon
Écrou de
réglage
4.4
Flasque
Cale
Chapeau de
roulement
Roulementguide
Support
du pignon
Mécanique automobile
Déflecteur
Anneau
d'étanchéité
Module 17
DIFFÉRENTIEL ET BOÎTIER DE TRANSFERT
CHAPITRE 4
Pour le différentiel de type incorporé, tous les éléments du différentiel s’attachent directement au
carter du pont arrière. L’accès aux composants internes s’effectue par un couvercle boulonné à l’arrière du carter.
Figure 4.6 Composants d’un différentiel de type incorporé (Ford)
Axe des
satellites
Satellite
Dispositif de
verrouillage
en C
Boîtier
Planétaire
Chapeau de
roulement
Couronne
Carter
du pont
Roulement à
rouleaux coniques
Pignon
Roulement à
rouleaux coniques
Flasque
Manchon
Anneau
d'étanchéité
Demi-arbre
CONSTRUCTION
Les pièces principales de ces deux types de différentiels sont pratiquement identiques; la différence ne provient que de la position des fixations du boîtier et de l’alésage du pignon d’attaque.
Pignon d’attaque
Le pignon d’attaque est l’engrenage de commande du différentiel. Il est relié à l’arbre de transmission par une bride d’accouplement ou un flasque. La bride d’accouplement ou le flasque est relié
au pignon par des cannelures, tandis qu’un écrou autobloquant fixe le tout. Le pignon d’attaque
transmet un couple important et il doit être supporté par des roulements robustes à rouleaux coniques; son montage au carter du différentiel s’effectue selon l’une des méthodes suivantes :
– à cheval;
– en porte-à-faux.
Module 17
Mécanique automobile
4.5
CHAPITRE 4
DIFFÉRENTIEL ET BOÎTIER DE TRANSFERT
Montage à cheval
Pour ce type de montage, deux roule- Figure 4.7 Montage à cheval du pignon d’attaque (Ford)
ments sont situés à l’avant du pignon
d’attaque et un troisième à l’arrière
Satellite
(figure 4.7). Les deux roulements à
Couronne
rouleaux coniques placés l’un près de
l’autre à l’avant du pignon absorbent
toute la poussée axiale (avant-arrière)
et une partie de la charge radiale
(haut-bas). Un troisième, appelé
Boîtier
Pignon
roulement-guide, est monté dans le
Roulements à
carter et supporte l’extrémité avant du
rouleaux coniques
pignon. Ce roulement n’absorbe que
Anneau
la charge radiale.
d'étanchéité
Montage en porte-à-faux
Les roulements à rouleaux coniques de
Roulementce type de montage sont plus espacés
guide
Manchon
l’un de l’autre afin d’allonger le bras de
levier du roulement avant pour l’aider
à supporter la charge radiale (figure 4.8). Les deux roulements sont disposés à l’avant du pignon
d’attaque et absorbent également la poussée axiale. Les deux montages présentent des avantages
comparables et le choix de l’un ou l’autre revient aux concepteurs.
Figure 4.8 Montage en porte-à-faux (Ford)
Couronne
Satellite
Arbre
de roue
Pignon
Anneau
d'étanchéité
Roulements à
rouleaux coniques
4.6
Mécanique automobile
Module 17