Qu’est-ce que le différentiel d’une voiture et comment fonctionne-t-il ? Cette curieuse vidéo datant de près d’un siècle l’explique parfaitement

Le différentiel est un composant mécanique situé sur l’essieu moteur de la grande majorité des voitures qui transmet essentiellement le couple aux roues tout en leur permettant de tourner à des vitesses différentes sans perdre l’adhérence, par exemple dans les virages.

Si vous êtes un passionné de mécanique et que vous voulez savoir comment sont nés les différentiels, comment ils fonctionnent et quels en sont les principaux types, ne manquez pas la vidéo suivante de Chevrolet : vieille de 85 ans, d’une durée de moins de 10 minutes et avec plus de 17 millions de vues sur YouTube, elle explique tout à la perfection.

Qu’est-ce qu’un différentiel ?

Cette vidéo Chevrolet de 1937 (que vous pouvez sous-titrer automatiquement si l’anglais n’est pas votre fort) est un cours de mécanique sur le fonctionnement d’un différentiel pour ceux qui ne sont pas familiarisés avec cette technologie.

Mais il explique aussi en termes simples pourquoi les différentiels sont apparus, quels sont les problèmes qu’ils résolvent et comment ils ont évolué depuis leurs origines. Comme le dit le narrateur, « le différentiel a l’air compliqué, mais une fois qu’on en a compris le principe, il est étonnamment simple ».

Cet élément mécanique ingénieux a marqué un avant et un après avec son arrivée. En effet, auparavant, les roues des véhicules étaient fixées sur leurs essieux et, même si dans la plupart des cas elles pouvaient tourner librement, une seule était pour ainsi dire « reliée » au moteur.

Cela signifiait que dans les virages, sur des surfaces à faible adhérence (ou les deux en même temps), l’une des deux roues ne tournait pas correctement, ce qui déstabilisait le véhicule et le rendait dangereux dans certaines situations (conditions météorologiques défavorables, par exemple).

Fonctionnement du différentiel

Parfois, les roues d’un même essieu ne tournent pas ou ne doivent pas tourner à la même vitesse pour qu’un véhicule avance efficacement, comme sur des surfaces glissantes ou dans des virages plus ou moins serrés, où les roues intérieures et extérieures ne tourneront pas à la même vitesse.

Si c’était le cas, si elles recevaient toutes deux la même répartition de 50 % de l’énergie du moteur et maintenaient une vitesse identique, l’une des deux perdrait de l’adhérence ou gaspillerait de l’énergie.

On peut le voir très simplement avec l’exemple des « motards acrobates » au début de la vidéo : lorsqu’un véhicule prend un virage, par exemple vers la droite, la roue droite parcourt un chemin plus court que la roue gauche ou extérieure et doit également tourner à une vitesse plus faible.

Pour résoudre ce problème, les différentiels permettent aux roues d’un même essieu de tourner à des vitesses différentes, comme leur nom l’indique.

Pour ce faire, ils discriminent la roue qui perd de l’efficacité à un moment donné, en maintenant la traction maximale possible sans gaspiller d’énergie, qui peut être dirigée vers la roue opposée tant qu’elle conserve sa capacité de traction.

La grande majorité des voitures ont besoin d’un différentiel sur l’essieu moteur pour pouvoir prendre des virages correctement et en toute sécurité. Dans le cas des véhicules 4×4, ils en ont deux (un sur chaque essieu) ou même trois (un sur chaque essieu et un central).

Il existe aujourd’hui plusieurs types de différentiels, les plus courants étant les différentiels électroniques. Pour n’en citer que quelques-uns, il existe des différentiels autobloquants ou verrouillants, très efficaces et utilisés, entre autres, dans les modèles de voitures de sport.

Dans ce cas, le différentiel reçoit la force qui sort de la boîte de vitesses dans un engrenage appelé « pignon d’attaque », qui fait tourner une couronne sur laquelle est vissé un ensemble de pignons (satellites et planétaires), qui sont précisément ceux qui rendent possible la différence de rotation.

En ligne droite, les pignons satellites sont immobiles, tandis que les pignons planétaires tournent à la même vitesse. Cependant, dans les virages, les satellites commencent à tourner et entraînent les pignons planétaires à des vitesses différentes. Un différentiel autobloquant est donc un différentiel qui permet aux satellites de « passer outre » la rotation des pignons planétaires en les bloquant selon les besoins.

D’autres types de différentiels plus modernes que ceux présentés dans la vidéo sont les différentiels ouverts dans lesquels la répartition de la rotation de chaque roue est totalement variable (une roue peut tourner et l’autre non) tandis que la « répartition du couple » est constante à 50 %.

Il existe également d’autres différentiels qui ne sont ni entièrement ouverts ni entièrement fermés, tels que les différentiels à glissement limité (LSD), les différentiels à couplage contrôlé électroniquement ou les différentiels dits de Torsen (abréviation de Torque-Sensitive).

Ces derniers sont basés sur un système purement mécanique qui permet la différence de rotation entre les deux sorties, mais qui est en même temps capable de transmettre plus de couple à la roue qui a le plus d’adhérence. Ils sont principalement utilisés dans les véhicules à traction avant très puissants ou dans les 4 roues motrices (bien qu’ici ils doivent parfois être couplés à une assistance électronique).