Comment fonctionne un différentiel à glissement limité ?

Si vous avez déjà réglé une voiture, il y a de fortes chances que vous sachiez ce qu’est un différentiel à glissement limité. Toutefois, les plus nocives d’entres nous peuvent se demander comment fonctionne un différentiel à glissement limité. Bien qu’il s’agisse d’un élément essentiel de toute voiture, les différentiels existent depuis plus de 4 000 ans et sont en fait une ancienne invention chinoise. L’utilité d’un différentiel est de permettre le transfert de puissance de l’entrée : le moteur ou l’arbre de transmission, vers les sorties : les arbres de transmission vers les roues, tout en permettant aux sorties de se déplacer indépendamment l’une de l’autre.

Si les deux roues tournaient toujours à la même vitesse, la roue intérieure traînerait, ou inversement la roue extérieure patinerait, dans les virages, ce qui affecte la tenue de route et le confort. L’inconvénient d’un différentiel conventionnel est que, comme les sorties peuvent se déplacer indépendamment l’une de l’autre, la puissance a tendance à être transférée vers le chemin de moindre résistance.

Cela signifie qu’il est facile de faire patiner une roue à l’accélération, ce qui ruine l’accélération de la voiture et sa capacité à prendre des virages. C’est là que le différentiel à glissement limité entre en jeu.

Qu’est-ce qu’un différentiel à glissement limité et pourquoi est-il nécessaire ?

Comme mentionné précédemment, le point faible d’un différentiel ouvert normal est qu’il est possible de faire tourner une roue. Et si une roue perd de l’adhérence sur un différentiel ouvert classique, toute la puissance est dirigée vers cette sortie, ce qui signifie qu’une roue tourne comme une folle tandis que l’autre roue ne reçoit pratiquement aucune puissance.

C’est évidemment la dernière chose que l’on souhaite lors d’une accélération en ligne droite ou dans un virage. Comme son nom l’indique, un différentiel à glissement limité, ou LSD, limite le glissement entre les deux sorties à certains moments, ce qui signifie qu’il y a toujours au moins une certaine traction sur les deux roues. Le fait que les deux roues soient entraînées augmente la traction, ce qui améliore l’accélération et la maniabilité.

La différence que peut faire un LSD est énorme, en particulier sur une voiture équipée d’un moteur réglé. Il peut faire la différence entre faire patiner les roues dans les trois premiers rapports et bénéficier d’une traction totale sur tous les rapports. Sur route, sur circuit ou sur piste de dragster, un LSD peut vraiment transformer la voiture.

Quels sont les différents types de différentiels à glissement limité ?

Différentiel ouvert

La plupart des voitures standard sont équipées d’un différentiel ouvert, en particulier les modèles non performants. Bien qu’il rende la conduite confortable et facile, lorsqu’une roue perd de l’adhérence, l’autre en fait autant, perdant ainsi toute adhérence. Il s’agit d’un problème sérieux lorsque l’on recherche des performances maximales. Ce problème s’amplifie avec l’augmentation de la puissance, et les différentiels ouverts sont la principale raison pour laquelle le mythe de l’inutilité des voitures à traction avant à partir de 250 ch existe. Pour être honnête, sans un LSD, n’importe quelle voiture de grande puissance peut avoir du mal à obtenir de la traction.

Différentiel à glissement limité Torson

Ce type de différentiel est récemment devenu très connu dans le monde du tuning grâce au différentiel ATB (Automatic Torque Biasing) de Quaife, qui équipe la Focus RS Mk3 et de nombreuses voitures performantes. Bien qu’ils soient surtout connus sur ces voitures, les différentiels Torsen ont été utilisés sur un certain nombre de voitures, y compris la plupart des Toyota RWD sportives des années 90 à nos jours, la Honda S2000 et la Civic Type R, la S15 Silvia, la plupart des Rover Turbos des années 90, et bien d’autres encore.

Cette configuration est un agencement complexe d’engrenages qui fonctionne presque à l’inverse d’un différentiel ouvert ; un différentiel Torsen applique la puissance à la sortie qui a le plus d’adhérence plutôt qu’à celle qui en a le moins. L’application de la puissance à la sortie ayant le plus d’adhérence, combinée à la force et à la nature routière générale du différentiel Torsen, en fait le différentiel parfait, mais il y a un inconvénient : les deux roues doivent être en contact avec le sol à tout moment pour que le différentiel fonctionne.

Sur la route, ce n’est que rarement un problème. C’est pourquoi ce type de différentiel est un choix populaire pour une voiture de route rapide. En revanche, lorsqu’il s’agit de repousser les limites sur circuit, cela peut poser problème. Le mode de fonctionnement des différentiels Torsen ATB les rend très peu adaptés à la dérive, mais pour une voiture de route rapide, ils sont de loin les meilleurs.

Différentiels verrouillés/soudés/à tiroir

Bien que basique et peu adaptée à la route, une voiture équipée d’un différentiel bloqué ou soudé, ou d’un spool, peut être utilisée à de nombreuses fins de performance. Les drifters et les drag racers à budget limité utilisent souvent des différentiels soudés, car ils suppriment la fonction de différentiel et obligent les deux sorties à tourner à la même vitesse à tout moment en soudant les engrenages du différentiel. C’est une bonne chose pour la traction et le contrôle, mais la maniabilité générale peut en souffrir, en augmentant le sous-virage en conduite normale et, sur les voitures à roues motrices, en augmentant le survirage lorsque l’on dépasse les limites de la traction.

L’autre inconvénient de forcer les deux sorties à se déplacer constamment à la même vitesse est que les roues traînent et tremblent dans les virages à très basse vitesse. La plupart des gens considèrent qu’un différentiel soudé est une option peu maniable, mais de nombreuses voitures de course utilisent un élément qui a la même fonction, un tiroir. Le tiroir remplace entièrement les éléments internes du différentiel par une seule unité solide qui assure une transmission égale aux deux roues à tout moment.

Bien qu’en théorie cette situation soit loin d’être idéale, de nombreuses voitures de compétition de haut niveau ont utilisé des spools au fil des ans, y compris des voitures très performantes de Cosworth, Porsche, Subaru et bien d’autres.

Différentiel à glissement limité visqueux

La majorité des différentiels à glissement limité des véhicules de série sont des unités visqueuses, qui contrôlent le glissement par l’intermédiaire d’un fluide visqueux dans un boîtier étanche, ce qui rend plus difficile le glissement d’une roue, un peu comme si l’on marchait dans de la boue épaisse ou des sables mouvants. Les sorties peuvent se déplacer indépendamment l’une de l’autre, mais pas aussi facilement qu’à l’air libre, et plus vous essayez de vous déplacer rapidement, plus il est difficile de le faire ou, dans cette application, moins le glissement est autorisé.

Les principaux inconvénients des visco-coupleurs sont que la majorité des visco-coupleurs standard permettent un glissement important, ce qui peut être une bonne chose pour un conducteur quotidien, mais présente moins d’avantages en termes de performances par rapport aux diffs du marché secondaire. Le principal problème, en particulier sur les voitures anciennes, est que les viscocoupleurs perdent de leur efficacité avec l’âge et la chaleur ; sur de nombreuses voitures anciennes, les viscocoupleurs sont usés à un point tel qu’ils sont à peine plus efficaces qu’un différentiel ouvert. Bien qu’il soit possible de fabriquer une version performante d’un différentiel à viscocoupleur, ce n’est pas l’idéal et c’est pourquoi il est beaucoup plus rare.

Différentiel à glissement limité plaqué

Il s’agit du LSD de choix pour toutes les applications de sport automobile, ainsi que pour les amateurs de drift, de drag et de trackday, mais les unités de performance sont généralement moins faciles à utiliser que les unités Torsen sur la route. Comme pour les autres types d’autobus, le degré et la vitesse de verrouillage sont réglables en fonction de l’application, et certaines voitures, les BMW en particulier, sont équipées de série d’un autobus à plateau, bien que le verrouillage soit beaucoup moins important que celui d’un autobus à plateau de seconde monte.

Les LSD plaqués fonctionnent grâce à plusieurs plaques de friction qui limitent le glissement, de la même manière qu’un embrayage, et tout comme les embrayages performants, un LSD plaqué fortement surévalué peut être assez dur dans son fonctionnement, se bloquant rapidement et rendant la voiture nerveuse lors d’une conduite lente, tout en rendant la voiture plus difficile lors d’une forte accélération en raison de sa capacité à transmettre immédiatement la puissance sans glissement. Tout comme un embrayage, les différentiels plaqués peuvent s’user avec le temps en cas d’utilisation intensive et de forte puissance, mais la plupart des modèles courants peuvent être facilement reconstruits, et les différentiels plaqués restent l’autobloquant de choix pour les voitures très sollicitées.

Qu’est-ce qu’un différentiel central ?

Selon que votre voiture est à deux ou à quatre roues motrices, vous devez déterminer le nombre de différentiels dont vous disposez. Les voitures à deux roues motrices en ont un à l’avant ou à l’arrière, en fonction des roues motrices. Les voitures à quatre roues motrices ont un différentiel pour chacune des roues avant et arrière, ainsi qu’un différentiel central. Les différentiels avant et arrière fonctionnent comme expliqué plus haut, mais le différentiel central a une fonction différente : répartir le couple entre les roues avant et arrière.

Les différentiels centraux sont réglés pour donner une certaine répartition du couple entre l’avant et l’arrière, généralement autour de 35-65 à l’avant et à l’arrière, ce qui donne généralement à la voiture une bonne adhérence et un bon équilibre sans trop de sous-virage ou de survirage, mais cela varie d’une voiture à l’autre. De nombreux véhicules modernes à quatre roues motrices sont équipés d’un différentiel central réglable, généralement par l’ECU, et parfois par le conducteur. Les différentiels centraux réglables peuvent généralement modifier la répartition du couple entre 50/50 et 100 % RWD, en fonction de ce que l’ECU ou le conducteur décide.

Différentiel à glissement limité 1 voie ou 2 voies ?

La plupart d’entre vous ont déjà entendu des expressions telles que « 1 voie, 1,5 voie et 2 voies » lorsque l’on parle de différentiel. Il s’agit d’une explication de base sur la manière dont le différentiel à glissement limité est réglé pour fonctionner et donc sur la manière dont la voiture se comporte. Un différentiel à 1 voie est réglé pour se bloquer uniquement à l’accélération ; les deux roues sont donc toujours entraînées lors de l’accélération, mais lors de la décélération, le différentiel se comporte comme un différentiel ouvert.

Un différentiel à 1,5 voies se bloque à l’accélération et aussi partiellement à la décélération ; il est généralement le plus efficace pour une utilisation sur circuit et constitue un bon outil polyvalent. Un différentiel à deux voies se bloque à la fois à l’accélération et à la décélération. Bien qu’il soit apprécié pour le drifting et souvent utilisé dans les courses de dragster, certaines personnes le trouvent trop impitoyable pour une utilisation sur route rapide et sur circuit, car il induit trop facilement un sous-virage ou un survirage.

On entend parfois parler d’un différentiel à trois voies, mais il s’agit d’un autre terme pour désigner un différentiel verrouillé/soudé/à tiroir, comme mentionné plus haut dans ce dossier.

Rapports de différentiel

Tout comme le changement des rapports de boîte de vitesses ou de la taille des pneus, le changement du rapport du différentiel arrière peut avoir une incidence considérable sur l’accélération et la vitesse de pointe. Bien que pour certaines voitures, des rapports de différentiel alternatifs soient disponibles sur le marché de l’après-vente, la méthode la plus courante consiste à échanger le rapport de différentiel contre un autre modèle de la gamme.

Les modèles à transmission automatique ou de moindre puissance sont les plus courants pour trouver des différentiels à rapport alternatif pour votre voiture, et de nombreux grands constructeurs, Nissan par exemple, utilisent le même style de différentiel depuis de nombreuses années sur d’innombrables voitures, ce qui rend le choix des rapports presque infini, à condition que vous puissiez trouver celui que vous voulez.

En quoi les différentiels à glissement limité du marché secondaire diffèrent-ils de ceux de l’équipementier ?

La majorité des véhicules routiers sont équipés de différentiels « ouverts » standard. Comme nous l’avons déjà mentionné, ces différentiels permettent aux deux roues motrices de tourner à des vitesses différentes.

Les différentiels autobloquants du marché secondaire sont généralement plus complexes et plus coûteux à fabriquer, mais ils sont beaucoup plus efficaces pour répartir la puissance et améliorer la traction et la tenue de route. Les équipementiers eux-mêmes font régulièrement appel à des fabricants d’autobloquants tels que Quaife pour leurs gammes de modèles haute performance.

Pourquoi améliorer son différentiel à glissement limité ?

Nous recommandons l’installation d’un différentiel à glissement limité à tous ceux qui aiment conduire sur route rapide ou faire de la course sur circuit. Si vous souffrez régulièrement d’un manque de traction, de couple, de sous-virage ou de survirage, l’installation d’un LSD permettra d’éliminer ces caractéristiques indésirables.

Quels sont les autres éléments à prendre en compte lors de l’amélioration de votre LSD ?

Nous recommandons de vérifier la géométrie de la suspension et la trajectoire du véhicule pour s’assurer que tout est droit et vrai. Il est également recommandé de vérifier les pneus pour s’assurer que la bande de roulement est suffisante, que les pressions sont correctes et qu’il n’y a pas trop d’incohérence entre une roue motrice et l’autre. Un LSD mettra probablement en évidence tout ce qui n’est pas correct.

Les LSD améliorés présentent-ils des inconvénients ?

Il est peu probable qu’un LSD de qualité correctement monté présente de réels inconvénients. Comme nous l’avons déjà mentionné, assurez-vous que vous achetez le bon type d’autobloquant en fonction de l’utilisation prévue de votre véhicule.

Quelles sont les causes de défaillance ou d’inadaptation des différentiels ?

Les différentiels ouverts d’usine peuvent tomber en panne pour un certain nombre de raisons. L’augmentation de la puissance ou de l’adhérence naturelle d’une voiture en modifiant la composition des pneus, leur largeur ou la géométrie de la suspension ne sont que quelques-uns des facteurs qui peuvent conduire à une telle défaillance. Beaucoup de gens recherchent la puissance ; cependant, les voitures peuvent devenir impraticables car la configuration standard d’un véhicule ne peut pas faire face à des charges de puissance aussi élevées. En raison de leur conception, les différentiels à plaques peuvent tomber en panne de la même manière que les différentiels ouverts standard. L’ATB est intrinsèquement solide en raison de sa conception et du nombre de surfaces de contact. Des entreprises comme Quaife sont tellement confiantes dans la conception de leur ATB qu’elles offrent une garantie à vie, même pour une utilisation en sport automobile.

FAQ sur le différentiel à glissement limité