Les Differentiels en Modelisme sur une Voiture RC

Les différentiels font partie de ces organes de transmission que l’on retrouve sur n’importe quelle voiture radiocommandée.

Principe de base

Pièces maîtresses du système de transmission, ils permettent de faire passer toute la puissance moteur aux roues, donc au sol, en organisant la vitesse de rotation des roues.  Concrètement, ils permettent aux roues motrices  d’adopter des vitesses de rotation différentes en virage pour optimiser la tenue de route d’un véhicule.

Dans les faits, la présence d’un différentiel sur un essieu revient à augmenter la vitesse de rotation de la roue externe en virage. Cela revient également à optimiser la tenue de route. Car sans différentiel, votre voiture aurait une tendance naturelle à vouloir filer tout droit lorsqu’elle aborde un virage. Cet organe de transmission intervient à ce moment là pour réguler la différence de rotation des deux roues d’un même essieu, partant du fait que la roue intérieure au virage parcourt toujours une distance plus faible que celle qui est extérieure à ce même virage.

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Selon qu’elle est une propulsion (roues arrière seulement motrices), une traction (roues avant seulement motrices) ou une voiture à transmission intégrale (4×4), une voiture radiocommandée possède 1, 2 voire 3 différentiels.

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Le rôle du différentiel sert essentiellement à équilibrer la vitesse des roues lorsque votre auto arrive en courbe. Le type de différentiel employé et son réglage peut modifier totalement la tenue de route du véhicule.

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Les 4 Types de Différentiels

A bord des voitures radiocommandées, on en recense généralement 4. Avec pour commencer les différentiels à pignons droits, encore appelés différentiels à taille droite, qui sont les plus simples d’entre-eux. On peut encore les rencontrer sur certaines voitures de loisir, mais ils ont été proscrits au fur et à mesure sur les voitures de compétition. Sauf dans certaines catégories comme la catégorie Piste 1/8ème thermique (propulsion) ou leur fluidité de fonctionnement fait merveille pour rouler sur le bitume. Extérieurement, ces différentiels sont presque semblables aux modèles désormais plus classiques à pignon coniques. Une différence apparaît toutefois. Elle se loge au niveau des planétaires qui font partie intégrante d’un seul et même axe. Les différentiels à taille droite font appel à 4 satellites, voire à 6 satellites sur certaines voitures de piste. A viscosité d’huiles silicone ou à dureté de graisse équivalente, ils conservent une souplesse sans équivalent qui rend les autos très facile à piloter sur tous les types de terrains. La contrepartie de tout ça, c’est que ces différentiels pèchent au niveau de la motricité. Et lorsque les circuits exigent une certaines dureté au niveau des réglages, ils avoueront vite leur limite et ne pourront jamais être aussi fermes qu’un différentiel classique à pignons coniques  ! De même, leur remplissage peut s’avérer un peu plus laborieux que celui des différentiels classiques. Ils perdront par conséquent plus rapidement leur viscosité, ce qui nuira à leur efficacité. En revanche, ils sont réputés pour leur robustesse.

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Extérieurement, rien ne différencie vraiment un différentiel à pignons droits d’un modèle à pignons coniques.

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Sur un différentiel à taille droite, la partie engrenage des 2 planétaires est solidaire d’un seul et même axe.

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Les satellites d’un différentiel à pignons droits figurent généralement au nombre de 4, voire de 6 sur certaines autos de piste conçues pour rouler sur le bitume.

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Un différentiel à taille droite conserve une souplesse de fonctionnement sans équivalent. En revanche, la motricité offerte s’inscrit nettement en retrait face à un différentiel à pignons coniques.

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A dureté de graisse ou d’huile comparable, un différentiel à taille droite apparaîtra toujours plus souple au toucher par rapport à un différentiel à pignons coniques.

Les plus répandus : les références actuelles

Il s’agit cette fois des différentiels dits : à pignons coniques. Ces modèles sont composés de 2 planétaires et de, 2, 4, voire 6 satellites ou plus. La majorité d’entre-eux possédant 4 satellites. Ce sont les différentiels de référence sur les voitures de compétition et même de loisir.  Avec ces modèles, vous avez l’assurance d’avoir une motricité optimale en toute circonstance. On ajuste leur dureté en changeant le grade de l’huile contenue au sein de leur corps ou la dureté de la graisse adoptée.

A l’ouverture d’un différentiel à pignons coniques, on identifie les planétaires à leur taille. Car ce sont toujours les plus gros pignons du système interne. Les satellites, pour leur part, sont maintenus entre eux au sein du corps par un ou deux axes lisses en forme de croix.

Avec l’usure, ils peuvent nécessiter un calage de leurs pignons impliquant des micro rondelles à placer derrière les satellites ou les planétaires.

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Les différentiels à pignons coniques sont les modèles les plus couramment utilisés à présent sur les voitures radiocommandées.

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Un différentiel à pignons coniques se compose de 2 planétaires et de plusieurs satellites. Généralement au nombre de 2 ou de 4 selon le profil de l’auto. Augmenter le nombre de satellites revenant à augmenter la motricité qui sera délivrée aux roues.

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Les planétaires  du différentiel à pignons coniques sont toujours les plus gros pignons que l’on distingue à l’intérieur du corps du différentiel.

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Les satellites sont généralement maintenus en place par deux axes lisses en forme de croix.

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A dureté équivalente, un différentiel à pignons coniques sera beaucoup plus constant dans le temps au niveau de la dureté par rapport à un modèle à taille droite.

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Certains différentiels à pignons coniques peuvent avoir bien plus de 4 satellites internes, voire seulement 3 d’entre eux comme c’est le cas ici sur ce différentiel de marque Tamiya. La multiplication des satellites entraînant de facto l’augmentation de la motricité.

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Sur des buggies propulsion (2 roues arrière motrices), il peut être intéressant d’avoir un nombre de satellites inférieur à 4 pour obtenir une voiture plus facile à piloter. Notamment sur surfaces glissantes.

Les Différentiels autobloquants

Bien que n’étant quasiment plus employés de nos jours, l’historique de la voiture radiocommandée et du modélisme en a connu plus d’un. Le plus célèbre d’entre eux et sans doute le plus efficace étant le fameux différentiel Torsen qui fut et qui demeure toujours employé de nos jours sur les voitures de rallye à l’échelle 1. Ce type de différentiel permet de limiter l’emballement et le patinage de l’une des roues d’un même essieu lorsque celle-ci ne parvient plus à rester en contact avec le sol. Cette perte d’adhérence pouvant être provoquée par un apport trop important de puissance aux roues ou par une difficulté de la suspension à pallier au revêtement du sol.

Dans un tel cas de figure, un différentiel comme le différentiel Torsen détectera immédiatement la situation et réagira en conséquence en se durcissant, et même en allant jusqu’à se verrouiller totalement pour rétablir la perte de motricité. Techniquement, ce style de différentiel ne possède plus de satellites habituels mais plutôt une cascade de pignons internes hélicoïdaux torsadés dont la taille des dents exprimée en degrés va également agir sur sa capacité à durcir le différentiel.

D’autres modèles de différentiels appelés plus communément autobloquants ou à glissement limité sont également d’actualité sur les voitures radiocommandées. Leur principe de fonctionnement reste similaire. Ils conduisent dans tous les cas à un blocage plus ou moins prononcé du système dès qu’une roue se met à délester et à perdre sa motricité.  Ces différentiels peuvent mettre en avant plusieurs dispositifs pour se durcir, comme un système de visco coupleur qui implique une partie hydraulique, ou un système de tampons qui agit progressivement pour freiner la vitesse de rotation des satellites.

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Emprunté aux voitures de rallye à l’échelle 1, le différentiel Torsen fut employé sur les voitures radiocommandées dans les années 80 à 2000. Ce modèle à pignons torsadés se durcit dès qu’une roue perd sa motricité, pour aller jusqu’à au verrouillage total.

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Selon le degré d’inclinaison donné aux engrenages, le différentiel Torsen se verrouillera plus ou moins tôt.

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Les différentiels Torsen peuvent aussi bien se monter à l’avant que sur la partie centrale de la transmission. Et même à l’arrière sur une voiture 4 roues motrices.

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Les différentiels autobloquants classiques fonctionnent comme un Torsen. Ils appliquent une force interne, généralement sur les satellites, qui peut aller jusqu’au blocage du différentiel pour rétablir la motricité dès lors qu’une roue d’un même essieu perd le contact avec le sol, ou dès lors qu’un apport de puissance aux roues s’avère trop important.

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Voici un autre exemple de différentiel autobloquant dédié aux voitures de tout terrain à l’échelle 1/6ème. Sur ce différentiel, les carrés métalliques vont exercer une pression progressive sur les satellites jusqu’à durcir progressivement le différentiel en fonction de la vitesse des roues. Autrement, dit, toute roue qui se mettra à patiner de manière excessive entraînera le durcissement du différentiel pouvant aller jusqu’au blocage de celui-ci.

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Il y a quelques années, la catégorie TT 1/8ème thermique avait vu débarquer un nouveau type d’autobloquant avec les différentiels de type Tractive.

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En compétition, toujours en TT 1/8ème thermique, les différentiels autobloquants de type Tactyl ont connu eux aussi leurs heures de gloire !

Les différentiels à billes

Ils équipent plutôt les voitures des catégories électriques et les châssis appelés à évoluer sur le bitume. Leur principe de fonctionnement reste identique à celui des modèles autobloquants. C’est à dire se durcir au fur et à mesure que les pertes de motricité surviennent. Leur conception diffère entièrement de celle d’un différentiel classique à pignons, puisque dans ce cas, les pignons ont été remplacés par des billes lubrifiées. Plus sensibles à la poussière, ils possèdent l’avantage d’être facilement réglables en dureté sans être forcé de recourir à une extraction ni à un démontage du différentiel, et sans être obligé d’intervenir sur l’huile ou la graisse. Le réglage de dureté s’effectuant ici en agissant sur une vis qui vient comprimer un ressort qui est située à l’intérieur de l’une des noix de sortie.

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Les différentiels à billes sont très prisés des disciplines électriques de piste. Ils permettent de modifier leur dureté initiale sans aucun démontage depuis le châssis de l’auto.

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La petite mécanique interne des différentiels à billes est plus complexe que celle d’un différentiel à pignons. L’assemblage demandera davantage de soin, et les billes auront tendance à s’user plus vite avec le phénomène de friction. Celles-ci devront être lubrifiées avec le la graisse.

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Le corps d’un différentiel à billes est complètement différent de celui d’un différentiel à pignons. 

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Le réglage de dureté  d’un différentiel à billes s’effectue en accédant à la vis qui se trouve à l’intérieur de l’une des 2 noix de sortie du différentiel.

Les Réglages du Différentiel et leur incidence sur la tenue de route

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Selon les réglages adoptés au niveau des duretés de différentiels, une voiture radiocommandée pourra avoir un comportement routier totalement méconnaissable sur une même piste donnée.

Généralités

Le réglage de votre ou de vos différentiels va agir directement sur la tenue de route de votre voiture radiocommandée, et donc sur sa tenue de route et sur ses performances.

Voici à présent les règles invariables à retenir concernant le réglage des différentiels.

Plus généralement, durcir un différentiel en mettant de la graisse ou de l’huile plus dure ou en serrant le tarage de la vis d’un différentiel à billes, équivaut à augmenter son efficacité. Il en résultera une meilleure motricité aux roues sur l’essieu concerné.

Mais attention ! Tout dépend du type d’auto que vous allez piloter, et surtout du résultat que vous souhaitez obtenir sur un terrain ou sur un circuit donné !

Sur une propulsion (4×2 arrière) : Il n’y a qu’un seul différentiel implanté sur la cellule arrière. Durcir le différentiel reviendra à augmenter la motricité à l’accélération, mais en contrepartie, l’auto sera beaucoup plus délicate à piloter. Assouplir le différentiel vous permettra d’assainir la conduite et d’obtenir des décrochages moins brutaux du train arrière, notamment en sortie de courbe à la ré-accélération. Pour avoir une auto encore plus facile, vous pouvez aussi envisager d’enlever 2 des 4 satellites présents dans le différentiel. Une technique bien connue des pilotes en compétition.

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Le différentiel unique qui équipe une voiture propulsion demandera un réglage spécifique, généralement plus souple pour obtenir une auto facile à piloter. Mais le différentiel en question pourra être durci s’il s’agit d’une voiture appelée à rouler sur du bitume ou sur des surfaces accrocheuses.

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Les voitures de piste 4 roues motrices imposent des réglages un peu particulier dans la mesure où elles ne possèdent pas de différentiel central. Quand elles sont équipées d’un différentiel à l’avant, celui-ci pourra être durci pour réduire l’efficacité du train en question, ce qui par contagion rendra le train arrière plus stable.

Sur une traction (4×2 avant) : Durcir le différentiel avant va augmenter sa motricité aux roues, mais va faire aussi sous virer davantage l’auto.  Autrement dit, elle s’inscrira moins facilement dans un virage et aura davantage tendance à élargir la trajectoire lorsque vous accélérez dans le virage en question.

Assouplir le différentiel avant vous permettra de retrouver une auto qui engage un peu plus en courbe, même si cela se fera un peu au détriment de la motricité et de l’efficacité à l’accélération

Sur une 4 roues motrices : il est possible d’obtenir tout un panel de réactions en chaîne selon ses préférences de pilotage. Et il ne faudra pas perdre de vue que l’action de chaque différentiel aura une conséquence globale sur la conduite, mais aussi sur la faculté que la voiture aura d’être stable et de tenir la route, ou au contraire de devenir vive ou paresseuse en virage !

Sur un châssis 4 x 4, l’action de durcir le différentiel avant va revenir à faire sous virer l’auto dans les virages, mais à augmenter sa motricité à l’accélération. Autrement dit : celle-ci s’inscrira moins et moins vite en courbe.

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Une voiture radiocommandée 4 roues motrices exigera globalement d’avoir des différentiels plus fermes en huile pour renforcer la motricité.

Remplir son différentiel avant avec une huile ou une graisse plus souple redonnera de la vivacité en courbe à l’auto. Mais cela se fera au détriment de la motricité à l’accélération.

Si vous durcissez le différentiel arrière d’une voiture 4 roues motrices, vous renforcerez la motricité à l’accélération, mais en contrepartie, l’auto sera plus délicate à piloter car elle aura davantage tendance à vouloir décrocher de ce même essieu.

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Raffermir le différentiel arrière d’une voiture radiocommandée 4 x 4 lui offrira davantage de motricité à la ré-accélération. Mais la voiture sera plus délicate à maîtriser.

Sur un 4 x 4, rouler avec un différentiel arrière souple peut s’avérer gagnant sur des surfaces très glissantes pour stabiliser l’auto en sortie de courbe lorsqu’on ré-accélère.

A l’inverse, durcir le différentiel arrière peut s’avérer une option intéressante à entreprendre sur des pistes ou des terrains qui accrochent naturellement. Comme par exemple sur une piste en herbe, ou sur un terrain en terre meuble, et encore davantage pour rouler sur le bitume. Votre auto aura ainsi un bien meilleur comportement et une tenue de route plus saine.

Au niveau du différentiel central, durcir celui-ci revient à augmenter globalement la motricité de tout le véhicule et son efficacité en virage . Mais plus vous le durcissez, plus la voiture deviendra délicate à piloter. Le tout étant de trouver le point d’équilibre idéal. L’autre conséquence qui découle de durcir ce différentiel, c’est que le train arrière deviendra plus délicat à contrôler si vous durcissez trop !

Si vous assouplissez le différentiel central, la tenue de route va devenir plus facile et le train arrière sera plus facile à maîtriser en sortie de courbe. En contrepartie, la motricité sera moins bonne et l’auto s’inscrira avec moins d’efficacité en courbe.

Plus généralement, on pourra assouplir le différentiel avant ou durcir le différentiel arrière, voire aussi un peu le central pour aider une voiture à tourner en virage si celle-ci est naturellement du genre paresseuse !

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Sur une auto pourvue d’une transmission 4 x 4, assouplir le différentiel avant favorisera l’inscription en courbe.

Si votre auto vous paraît trop vive, vous devrez songer à la calmer un peu pour retrouver de la sérénité à la conduite.

Dans ce cas, vous pourrez durcir un peu son différentiel avant, voire aussi assouplir un peu son différentiel arrière et le central.

 

 

 

 

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