Gearhead 101: Comment fonctionnent les 4 roues motrices à temps plein et la traction intégrale

{h1}

Bon retour à Réducteur 101 - une série sur les bases du fonctionnement des voitures pour les néophytes de l'automobile.


La dernière fois, nous avons expliqué en détail le fonctionnement des 4 roues motrices à temps partiel et pourquoi il est avantageux que les quatre roues propulsent la voiture dans des situations de faible traction. Aujourd'hui, nous nous attaquons aux 4 roues motrices à temps plein, ainsi qu'à la traction intégrale (aka AWD).

Dans les deux systèmes de transmission, les quatre roues alimentent la voiture tout le temps et, comme nous le verrons, ils accomplissent cet exploit en utilisant un système de transmission similaire. Mais il existe également des différences entre les 4 roues motrices à temps plein et la traction intégrale, que nous expliquerons ci-dessous.


Commençons!

Les avantages et les inconvénients des 4WD et AWD permanents

Comme nous l'avons discuté en détail dans notre article sur les 4 roues motrices, l'un de ses avantages par rapport aux 2 roues motrices est que le fait d'avoir quatre roues en mouvement tout le temps augmente considérablement la traction dans les situations de faible traction comme la neige, la boue et la saleté meuble. Si, par exemple, vos roues arrière heurtent une zone à faible traction sur la surface de conduite, vos roues avant peuvent se trouver sur une zone à forte traction. En recevant de l'énergie, ils peuvent aider à maintenir votre véhicule en mouvement plutôt que vos roues arrière à tourner pendant que votre voiture reste à l'arrêt.


Tout va bien, mais pourquoi voudriez-vous que les quatre roues reçoivent la puissance du moteur même sous Ordinaire conditions de conduite? Pourquoi voudriez-vous 4WD sur à plein temps, au lieu de simplement l'allumer en cas de besoin?



La principale raison est une meilleure manipulation. Le fait que les quatre roues déplacent la voiture lui permet de mieux prendre les virages et offre une meilleure stabilité directionnelle lorsque la voiture se déplace dans un état stable. Une meilleure tenue de route dans des conditions de conduite normales se traduit par une conduite plus sûre. L'amélioration de la maniabilité est l'une des raisons pour lesquelles vous voyez la traction intégrale sur les voitures de sport et les berlines de luxe.


Une autre raison est la commodité. Supposons que vous conduisez sur une route comportant des segments de glace et de neige, mais qui est généralement sèche. Au lieu d'avoir à engager et à désengager votre 4 roues motrices à temps partiel lorsque vous frappez et quittez ces endroits glissants, avec les quatre roues en marche tout le temps, vous n'avez pas à y penser. Vous conduisez simplement.

Le gros inconvénient des 4 roues motrices et de la traction intégrale à plein temps est qu'ils consomment beaucoup plus de carburant que les 4 roues motrices à temps partiel, car le moteur doit transférer la puissance aux quatre roues, tout le temps.


Comment fonctionnent les 4WD et AWD à temps plein

Les quatre roues motrices et les quatre roues motrices à temps plein font donc bouger la voiture tout le temps. Mais cela soulève la question: comment ces systèmes de transmission font-ils cela sans soulever la voiture lors de la conduite sur des surfaces de conduite à forte traction?

Comme nous en avons discuté dans le article sur les 4 roues motrices à temps partiel, lorsque vous engagez les 4 roues motrices, la boîte de transfert verrouille les arbres de transmission avant et arrière ensemble. Ils envoient la même quantité de puissance, ou RPM, aux différentiels avant et arrière. Lors d'un virage sur chaussée sèche, les roues avant sont forcées par une bonne traction et une bonne géométrie de tourner plus vite que les roues arrière. Mais comme l’arbre de transmission avant va à la même vitesse que l’arbre de transmission arrière, une grande tension est créée qui peut éventuellement conduire à ce que l’on appelle un blocage ou un enroulement de la transmission. Cela peut gravement endommager votre voiture.


Alors, comment les 4WD et AWD à temps plein évitent-ils ce problème?

En ajoutant un troisième différentiel au milieu de la transmission.


Tout comme sur les véhicules 4 roues motrices à temps partiel, les 4 roues motrices et traction intégrale à temps plein ont à la fois un différentiel avant et arrière sur les essieux avant et arrière qui permet aux roues gauche et droite de se déplacer à des vitesses différentes lors d'un virage. Cela empêche le saut de roue qui se produirait avec les quatre roues en mouvement.

Illustration de diagramme à quatre roues motrices à temps plein 4wd.

Pour éviter le blocage de la transmission qui se produirait en raison des vitesses différentes que les roues avant et arrière doivent parcourir lors d'un virage, un différentiel central est placé entre les arbres de transmission avant et arrière. Cela permet aux arbres de transmission avant et arrière d'envoyer de la puissance aux roues avant et arrière, mais leur permet de se déplacer à des vitesses différentes lors d'un virage. Problème de liaison de transmission résolu.

Le différentiel central est donc ce qui permet aux 4 roues motrices et à traction intégrale à plein temps d'envoyer de la puissance aux quatre roues en même temps, tout le temps.

Quelle est alors la différence entre les 4 roues motrices à plein temps et les roues motrices?

Qu'est-ce qui rend les 4 roues motrices à temps plein non la traction intégrale: un différentiel central à verrouillage

La plupart du temps, les 4 roues motrices permanentes fonctionnent à peu près de la même manière que la traction intégrale: le différentiel central envoie la puissance du moteur aux roues avant et arrière tout le temps. Le différentiel central permet aux arbres de transmission avant et arrière de se déplacer à des vitesses différentes, permettant au véhicule de fonctionner normalement, même lors des virages sur des surfaces de conduite normales.

Mais en permettant aux roues de se déplacer à des vitesses différentes, vous sacrifiez une certaine traction dans le processus, en particulier dans des conditions de faible traction comme la boue, la neige et la saleté. C'est particulièrement le cas si le différentiel central est un différentiel ouvert. Rappel de notre article précédent que le flux de puissance des différentiels ouverts suit le chemin de moindre résistance. Dans les environnements à faible traction, ce n'est pas un bueno. Voici pourquoi.

4 roues motrices à temps plein avec illustration de différentiel à centre ouvert.

Supposons que vous soyez dans un véhicule à quatre roues motrices ou à traction intégrale permanent avec un différentiel central ouvert. Vous remontez votre allée et les roues avant ont heurté une plaque de neige glacée. Vous pensez que 'j'ai AWD! Cela ne devrait pas être un problème. » Mais il est. Ces roues avant ont le moins de traction et représentent par conséquent le chemin de moindre résistance. Ainsi, le différentiel central va envoyer toute la puissance aux roues avant, ce qui les fait patiner sur place tandis que vos roues arrière restent assis sur une chaussée sèche et ne bougent pas du tout. Pour monter dans l’allée, ce serait bien que ces roues arrière reçoivent de la puissance.

Pour résoudre ce problème, la plupart des véhicules 4WD et AWD à prise permanente utilisent un différentiel central à glissement limité (LSD) ou Torsen. Ces types de différentiels vous offrent l'avantage de différentiels à centre ouvert - permettant aux roues avant et arrière de se déplacer à des vitesses différentes lors d'un virage sur chaussée sèche - mais lorsqu'un jeu de roues heurte une partie lisse, au lieu d'envoyer toute la puissance à ces roues, cela enverra toujours de la puissance à celles sur chaussée sèche.

Ainsi, dans notre scénario de voie d'accès enneigée, un véhicule à 4 roues motrices ou à traction intégrale à plein temps avec un LSD central enverrait une partie de la puissance du moteur aux roues arrière qui ont de la traction au lieu de tout cela aux roues avant qui n'ont pas de traction, vous permettant pour faire monter votre voiture dans l'allée.

Les différentiels à glissement limité améliorent définitivement la traction par rapport aux différentiels ouverts. Pour la plupart des scénarios 4WD, les LSD sont tout ce dont vous avez besoin pour une traction adéquate. Mais les LSD ne fournissent toujours pas optimal traction parce que la plus grande partie de la puissance va toujours aux roues avec moins de traction. Il y a encore un risque de patinage des roues.

C'est là que les 4 roues motrices à temps plein se séparent de la traction intégrale. Les véhicules à 4 roues motrices à prise permanente ont un différentiel central verrouillable intégré à la boîte de transfert. Lorsqu'un conducteur l'engage, le différentiel central bloque les arbres de transmission avant et arrière ensemble de sorte qu'ils tournent à la même vitesse, fournissant ainsi des quantités égales de couple aux roues arrière et avant. Fondamentalement, un véhicule à 4 roues motrices à temps plein avec le différentiel central verrouillé agit comme un véhicule à 4 roues motrices à temps partiel lorsque le 4 roues motrices est engagé.

4 roues motrices à temps plein avec illustration de différentiel central verrouillé.

Dans notre scénario d'allée enneigée, un véhicule 4 roues motrices à plein temps avec le différentiel central verrouillé enverra des quantités égales de puissance aux roues avant et arrière. Au lieu que les roues arrière ne bougent pas du tout (comme sur un différentiel central ouvert), ou juste un peu (comme sur un LSD central), les roues arrière bougeront à un bon clip, vous permettant de monter votre véhicule en toute sécurité. allée.

Certains véhicules à 4 roues motrices à prise permanente augmentent les capacités de traction dans les situations de faible traction en ayant des options pour verrouiller le différentiel arrière, ou même les différentiels avant et arrière, transformant le véhicule en un vrai 4 × 4.

De nombreux véhicules à 4 roues motrices à temps plein ont également la possibilité de passer en mode Lo-gear, ce qui vous permet de fournir plus de puissance à vos roues tout en roulant à des vitesses inférieures.

Tout comme vous ne voudriez pas que les arbres de transmission avant et arrière se déplacent à la même vitesse dans un véhicule à 4 roues motrices à temps partiel sur des surfaces de conduite normales, vous ne voulez pas qu'ils se déplacent à la même vitesse dans un 4 roues motrices à plein temps. véhicule sur des surfaces de conduite normales. Vous voudrez désengager le différentiel central verrouillé lorsque vous êtes sur des surfaces à forte adhérence.

Les véhicules à traction intégrale n'ont pas l'option d'un différentiel central verrouillable, de sorte qu'ils n'offrent pas autant de traction dans les scénarios glissants que les véhicules à 4 roues motrices. Alors que la traction intégrale peut aider à améliorer la tenue de route sur les surfaces de conduite normales et peut améliorer la traction sur les routes pluvieuses et un peu sur les routes enneigées, vous ne voudriez pas prendre un véhicule à traction intégrale hors route. C’est à cela que sert les 4 roues motrices fiables.

Eh bien, voilà. Les bases du fonctionnement permanent des 4WD et AWD. Sur ce, nous avons pratiquement couvert la transmission d’une voiture. Ensuite dans notre Gearhead série 101: la transmission.