Différentiel

Le différentiel est l'ensemble d'engrenages qui permet aux deux roues d'un essieu moteur de tourner à des vitesses différentes tout en se partageant la puissance du moteur. C'est l'un des organes essentiels mais discrets de la chaîne cinématique : sans lui, les roues intérieure et extérieure seraient contraintes de tourner au même rythme, ce qui est impossible en virage, puisque la roue extérieure doit parcourir un trajet plus long. Le différentiel résout ce conflit, laissant chaque roue tourner aussi vite que son trajet l'exige tout en continuant d'entraîner les deux.

Le différentiel ouvert classique y parvient grâce à un train compact de pignons coniques. Le couple moteur arrive à la couronne, boulonnée à un boîtier ; à l'intérieur du boîtier, de petits pignons satellites engrènent avec les pignons planétaires fixés à chaque demi-arbre. Lorsque la voiture roule en ligne droite, l'ensemble tourne d'un seul bloc et les deux roues tournent à la même vitesse. En virage, les satellites se mettent à tourner sur leur propre axe, permettant à un planétaire de tourner plus vite et à l'autre plus lentement, la différence étant répartie de sorte que la moyenne corresponde à l'entrée. Cet agencement élégant ne requiert aucune intervention du conducteur et fonctionne automatiquement.

Le différentiel assure habituellement une seconde mission : la réduction finale. L'association du petit pignon d'attaque et de la grande couronne fournit le rapport de pont, dernière étape de démultiplication entre le moteur et les roues, multipliant le couple et fixant la vitesse de rotation de l'arbre de transmission par rapport aux roues. Sur les voitures à propulsion et à transmission intégrale, cela se produit dans un carter de pont distinct, tandis que sur les voitures à traction avant, le différentiel est intégré à la boîte-pont aux côtés de la boîte de vitesses.

La grande limite du différentiel ouvert est intimement liée à la propriété même qui le fait fonctionner. Parce qu'il répartit le couple de façon égale et suit le chemin de moindre résistance, si une roue perd son adhérence, sur la glace, dans la boue ou simplement décollée du sol, cette roue patine librement et le différentiel ne transmet presque aucun couple à la roue qui dispose encore de motricité. Il peut en résulter une voiture immobilisée avec une roue qui tourne inutilement dans le vide tandis que l'autre reste figée, un défaut frustrant en conditions glissantes ou en tout-terrain.

Plusieurs solutions répondent à cette faiblesse et définissent une famille de dispositifs apparentés. Un différentiel autobloquant fait appel à des disques, des engrenages ou un accouplement visqueux pour transférer davantage de couple à la roue qui adhère dès que le patinage débute. Un différentiel à blocage peut solidariser rigidement les deux demi-arbres afin que les deux roues tournent ensemble quelle que soit l'adhérence, qualité prisée en tout-terrain exigeant. Les systèmes électroniques reproduisent ces effets en freinant la roue qui patine. Conjointement à l'essieu qu'il dessert et au rapport de pont qu'il fixe, le différentiel est central dans la manière dont un véhicule transmet sa puissance au sol, conciliant le besoin de liberté en virage et le besoin de motricité.