Bruit différentiel et Vibration: Voici comment diagnostiquer le problème
pourquoi les différentiels* échouent-ils si souvent?
* notez qu’en raison des différences fondamentales entre les différentiels dans les essieux arrière et les différentiels incorporés dans les transmissions FWD, cet article se concentrera uniquement sur les différentiels utilisés dans les essieux arrière des véhicules RWD. Notez cependant que de nombreux problèmes et leurs solutions qui s’appliquent aux essieux RWD s’appliquent également aux différentiels utilisés dans les essieux avant des véhicules 4WD.
contrairement à la croyance populaire, les différentiels n’échouent pas souvent., À condition qu’une lubrification adéquate soit disponible en tout temps et que le différentiel soit correctement installé, la plupart des différentiels durent plus longtemps que les véhicules sur lesquels ils sont montés.
cependant, l’expérience de cet auteur a montré qu’en l’absence de travaux de réparation antérieurs ayant été effectués sur un différentiel défectueux, la plupart, sinon tous les problèmes de différentiel courants sont directement liés à des procédures d’assemblage de mauvaise qualité lors de l’assemblage initial en usine., Considérez ceci: des sources réputées affirment que les fabricants américains produisent environ 12 millions de différentiels destinés à être utilisés sur les véhicules 4WD et AWD chaque année. Cela équivaut à 32 876 unités par jour, 1 370 unités par heure, ou plus précisément, 22.83 unités par minute. Notez que ces chiffres excluent les différentiels produits pour une utilisation sur les voitures de tourisme ou les voitures musclées à forte puissance.,
les statistiques ci – dessus peuvent sembler sans importance, mais le but est le suivant: il est tout simplement impossible de mettre en place correctement chacun des millions de différentiels tout le temps-même avec les méthodes de production de masse hautement raffinées et les contrôles rigoureux d’assurance/contrôle de la qualité dont les fabricants sont fiers. Ainsi, il y a de très bonnes chances qu’un pourcentage important de véhicules soient vendus et exportés vers les marchés internationaux avec des différentiels construits pour échouer: le tristement célèbre « Chevy Shake* » en est un bon exemple.,
* Le terme « Chevy Shake” fait référence à de fortes vibrations sur de nombreux camions et VUS Chevrolet qui ne peuvent être guéries qu’en remplaçant le différentiel par un remplacement correctement configuré.
bien que certains lecteurs puissent trouver ce qui précède quelque peu intéressant, le fait est que tout cela concerne à la fois comment et pourquoi les différentiels échouent sur des véhicules relativement nouveaux et/ou à faible kilométrage, ce qui soulève cette question-
comment les différentiels échouent-ils, exactement?,
bien que les défaillances soudaines et catastrophiques des rapports soient extrêmement rares sur les applications standard qui ne sont pas abusées, la plupart des défaillances différentielles impliquent des gémissements, des grincements ou des grondements lors de l’accélération lorsque le différentiel est chargé, des bruits similaires lorsque le véhicule roule en roue libre ou, dans les cas graves, un grondement
Nous avons tous entendu des différentiels usés ou endommagés émettre ces bruits, mais on ne sait pas toujours quelles sont les causes des vibrations qui semblent émaner de l’essieu arrière., Dans certains cas, les vibrations sont corrélées avec des bruits mécaniques lors de l’accélération ou de la décélération, mais les techniciens expérimentés conviendront que dans de nombreux cas, les remèdes standard ne guérissent pas les vibrations persistantes. Pour le bénéfice de ceux qui sont nouveaux dans le commerce de réparation automobile, les « remèdes standard” comprennent l’équilibrage ou le remplacement des roues/pneus arrière, la reconstruction, le rééquilibrage ou le remplacement de l’arbre de transmission, et le remplacement des bagues de Manille et d’autres bagues/composants de suspension qui incluent parfois des amortisseurs et des ressorts à lames.,
Les points ci-dessus couvrent beaucoup de terrain, et bien qu’il ne soit pas toujours facile de distinguer la cause et l’effet lorsqu’il s’agit de diagnostiquer les problèmes différentiels, vous pouvez supprimer beaucoup de conjectures de l’équation Si vous connaissez et comprenez les termes de base qui se rapportent à la réparation différentielle., Ci-dessous sont quelques-
les Termes et les mots que vous devez comprendre
source de l’Image: https://www.chevyhardcore.com/tech-stories/drivetrain/rearend-gear-swap/
L’image ci-dessus montre une typique différentiel couronne avec certains labels ajouté. Bien que « talon” et « Orteil » soient largement explicites, les deux autres termes (avec plus de suivants) peuvent ne pas être clairs si vous n’avez pas eu beaucoup d’exposition à la réparation/reconstruction différentielle., Commençons par –
côté entraînement
Il s’agit de la face (ou du côté) des dents d’engrenage qui sont en contact avec les dents du pignon lorsque le différentiel est chargé à l’accélération, ou pendant les conditions de croisière lorsque la puissance constante est nécessaire pour maintenir l’élan des véhicules. Dans ces conditions, le pignon est l’engrenage d’entraînement, et la couronne est le pignon mené.,
côté Côte
Il s’agit du côté (ou de la face) des dents de la couronne dentée qui sont en contact avec le pignon lorsque la puissance du moteur est retirée du différentiel, par exemple lorsque le véhicule roule en roue libre. Dans ces conditions, la couronne dentée devient l’engrenage d’entraînement, et le pignon devient l’engrenage entraîné car, dans des conditions de cabotage, le différentiel est chargé par la rotation des roues, au lieu de par le moteur via l’arbre de transmission.,
engrenages hypoïdes
Dans un train d’engrenages hypoïdes tel que le pignon et la couronne d’un différentiel, les engrenages sont configurés de telle sorte que leurs axes centraux ne se coupent pas à angle droit. Cette disposition permet d’avoir deux dents sur le pignon et deux dents sur la couronne dentée en contact l’une avec l’autre, contrairement aux engrenages à coupe droite où une seule dent sur chaque engrenage peut être en contact l’un avec l’autre.
Jeu
Il s’agit de la quantité de rotation qui peut se produire sur un engrenage d’un ensemble sans que l’autre engrenage de l’ensemble ne tourne., Cette distance est spécifique à l’application* et est d’une importance cruciale sur tous les différentiels, car un jeu insuffisant provoque le blocage des engrenages, tandis qu’un jeu excessif provoque une usure mécanique excessive. Notez que le jeu inadéquat et excessif peut provoquer des bruits mécaniques variables.
*notez que cette distance est mieux mesurée avec une jauge à cadran placée à angle droit par rapport à une dent d’engrenage annulaire.
remarque: le jeu différentiel est quelque peu analogue aux jeux de soupapes., Bien qu’il y ait un jeu important entre un lobe de came et un suiveur de came ou un poussoir, les différentes résistances et masses alternatives dans un train de soupapes empêchent les suiveurs de came et les lobes de came de claquer les uns dans les autres pour créer le bruit de taraudage typique que nous aimons tous détester.,
bien que les différentiels n’impliquent pas de masses alternatives, les résistances intégrées dans un différentiel correctement configuré maintiennent une situation dans laquelle une dent du pignon entre en contact avec une dent de la couronne dentée au moment exact où une dent du pignon perd le contact avec une dent de la couronne dentée. Cela élimine le bruit mécanique tout en maintenant les dents d’engrenage en contact les unes avec les autres sur la plus grande surface de contact possible si le différentiel est correctement configuré.,
Si toutefois, le jeu est excessif, il y a un bref moment pendant lequel deux dents d’engrenage perdent le contact l’une avec l’autre avant que le contact entre les deux dents d’engrenage suivantes ne soit établi. Le résultat est que les dents d’engrenage claquent les unes dans les autres sur les côtés d’entraînement ou de côte des dents d’engrenage annulaire (en fonction des conditions de fonctionnement), ce qui crée les bruits pleurnichards dans les différentiels que nous aimons tous détester.,
pré-charge des roulements
il s’agit des charges qui doivent être appliquées aux roulements pour empêcher les composants en rotation qui sont supportés par ces roulements de se déplacer dans un axe autre que leurs axes de rotation. Ainsi, si toutes les pré-charges de palier dans un différentiel sont correctes, tous les composants rotatifs dans ce différentiel ne tourneront que autour de leurs axes de rotation et b) ne pourront pas Orbiter leurs axes de rotation ou se déplacer dans des axes longitudinaux, radiaux ou transversaux par rapport à leurs plans de rotation.,
précharge de rotation totale (TTP)
cette valeur est également spécifique à l’application et se réfère à la quantité de force (couple) requise pour faire tourner le pignon via l’écrou du pignon avec une poutre de déviation ou une clé dynamométrique numérique. Cette mesure a une énorme valeur diagnostique, mais pour être fiable, les valeurs TTP doivent être obtenues avec l’arbre de transmission, les roues et les freins retirés du différentiel. Alors que les valeurs TTP d’environ 1,7 Nm à environ 2.,8 Nm sont typiques pour la plupart des véhicules SUV et 4WD, la valeur obtenue sur tout différentiel doit être comparée à des informations de service fiables pour cette application spécifique si des diagnostics erronés doivent être évités.
en pratique, le TTP d’un différentiel est établi par une combinaison de pré-charges de roulement et de jeu, le jeu étant fonction de la façon dont (ou non) le train d’engrenages est mis en place., Par conséquent, n valeur TTP qui dépasse une valeur spécifiée indique des pré-charges de roulement excessives et/ou un jeu insuffisant, tandis qu’une valeur TTP inférieure à celle spécifiée indique des pré-charges de roulement insuffisantes et/ou un jeu excessif.
Tous les termes ci-dessus et leurs définitions portent directement sur la façon de diagnostiquer les problèmes de différentiel, ainsi que sur la façon de configurer un différentiel pendant les procédures de réparation/assemblage., Cependant, un terme très important, « modèle de contact d’engrenage” n’a pas été discuté, alors regardons comment vous pouvez utiliser ce terme dans-
diagnostic des problèmes différentiels
L’image ci-dessus montre un modèle de contact presque parfait*. Dans cet exemple, les zones sur les dents d’engrenage où la peinture de marquage jaune s’est usée s’étendent sur toute la longueur et la profondeur totale des dents d’engrenage, ce qui est l’état souhaité**.,
* Les motifs de Contact sont obtenus en enlevant toute trace de lubrifiant de la bague et des pignons avec un solvant approprié avant de peindre les deux côtés de toutes les dents de la couronne avec une peinture de marquage spéciale ou, à défaut, une peinture en aérosol de haute qualité. Une fois la peinture séchée, le différentiel est légèrement chargé pour assurer un bon contact entre les dents d’engrenage, mais notez que les meilleurs résultats sont obtenus lorsque le différentiel est mis en rotation par au moins un tour complet de la couronne dentée via l’écrou de pignon., Notez que si le motif de contact du côté entraînement des dents de la couronne dentée est acceptable, il est presque certain que le motif de contact du côté côte des dents de la couronne dentée sera également acceptable. Il n’y a aucune garantie de cela cependant, donc les deux modèles de contact doivent être obtenus avant de condamner un différentiel ou de le mettre en service.
** notez que comme une couronne dentée donnée aurait pu être fabriquée de l’une des deux manières suivantes, il n’est parfois pas possible d’obtenir le type de motif de contact indiqué ci-dessus., Une méthode de fabrication consiste à couper chaque dent d’engrenage séparément, tandis que l’autre méthode consiste à couper plusieurs dents d’engrenage simultanément. Dans la première méthode, il arrive parfois que certaines dents sont coupés plus profond que les autres, tandis que dans la deuxième méthode, toutes les dents sont coupés à la même profondeur. Par conséquent, des tolérances appropriées doivent être faites lors de la mise en place d’un différentiel qui a une couronne dentée avec des profondeurs de dents inégales pour éviter un jeu excessif ou insuffisant entre la couronne et le pignon.,
en termes de diagnostic, cependant, le modèle de contact est l’aide la plus précieuse que vous aurez parce que ce modèle est une fonction directe de la façon dont le différentiel est configuré, alors considérons l’image ci-dessous –
source de L’Image: https://www.chevyhardcore.com/tech-stories/drivetrain/rearend-gear-swap/
modèles que vous êtes le plus susceptible de voir sur les différentiels bruyants, mais pour comprendre comment ces types de modèles de contact se produisent, vous devez comprendre comment les engrenages du pignon et des anneaux sont positionnés les uns par rapport aux autres., Regardons comment cela se fait-
Pignon
Le pignon est soutenu par deux roulements, dont la pré-charge sont établies par un écrasable entretoise entre eux. Lorsqu’un différentiel est configuré, cette entretoise est écrasée en serrant l’écrou du pignon; si l’entretoise est trop écrasée, vous obtenez un jeu excessif. Inversement, si l’entretoise n’est pas suffisamment écrasée, vous obtenez un jeu insuffisant, donc en écrasant cette entretoise, vous pouvez ajuster la position du pignon par rapport à la couronne., Notez cependant que l’écrou de pignon et l’entretoise sont strictement à usage unique; si le réglage n’est pas correct lors de la première tentative, l’entretoise et l’écrou doivent être remplacés pour chaque tentative ultérieure.
couronne dentée
la couronne dentée est habituellement un composant distinct qui boulonne sur le transporteur de couronne dentée, qui est soutenu par deux incidences – un de chaque côté de la couronne dentée., Les pré-charges de ces roulements sont établies par des cales et/ou des entretoises de chaque côté de la couronne dentée, de sorte qu’en enlevant les cales d’un côté pour ajuster la position de la couronne dentée, des cales d’épaisseur égale doivent être ajoutées de l’autre côté pour maintenir les pré-charges de roulement correctes., Notez que sur certains différentiels, la position de la couronne est contrôlée par de grands écrous verrouillables au lieu de cales et/ou d’entretoises, ce qui nous amène au sujet de-
interprétation des motifs de contact
bien que l’espace limité empêche une discussion complète des motifs de contact et de leurs effets, il convient de mentionner que-
- Les motifs de Contact qui tendent vers le bord extérieur (talon) de la couronne ont plusieurs effets majeurs en dehors de provoquer des bruits de gémissements., Il s’agit notamment du fait que le jeu excessif qui en résulte fait que le pignon se déplace d’avant en arrière le long de l’axe longitudinal des véhicules dans des conditions alternées de charge et de roue libre. Ceci, à son tour, provoque la destruction des roulements de l’arbre de pignon, ce qui entraîne de graves vibrations semblables à celles de l’arbre de transmission, car les roulements détruits ne peuvent pas supporter l’arbre de pignon., Vous pouvez également vous attendre à ce que le lubrifiant see qui fuit au-delà du joint d’arbre de pignon endommagé
- Les motifs de Contact qui tendent vers le bord intérieur (orteil) des dents de la couronne dentée peuvent être le résultat d’un décalage de la couronne dentée insuffisant (trop petit) ou d’un pignon trop profond., Dans les deux cas, il y aura un jeu insuffisant et, plus probablement qu’autrement, des signes évidents d’usure mécanique sévère sur les dents des deux engrenages – mis à part des gémissements, des grincements ou des grondements dans toutes les conditions de fonctionnement
- Les motifs de Contact qui tendent vers le haut des dents de la couronne indiquent que le décalage de la couronne par rapport au pignon est excessif, ce qui entraîne un jeu excessif et des bruits mécaniques tels que des gémissements pendant les conditions de charge et de cabotage., Notez cependant que les décalages excessifs de la couronne ne produisent généralement pas de vibrations, ce qui soulève cette question-
devriez-vous tenter des réparations?
en pratique, il existe deux principes directeurs lors du diagnostic des pannes et des procédures de réparation/reconstruction sur les différentiels. Le premier est le modèle de contact, et le second est un jeu – ou l’absence de jeu.,
ces deux principes portent directement l’un sur l’autre, et bien qu’il soit relativement facile de diagnostiquer les défauts différentiels basés uniquement sur ces principes, établir / obtenir la quantité correcte de jeu, un bon modèle de contact et la précharge de rotation totale spécifiée en même temps est une autre question, et encore plus lorsque vous n’avez jamais construit,
bien sûr, ce n’est pas la même chose que de dire que vous ne pourriez pas le faire si vous avez essayé, mais votre employeur ne vous permettra presque certainement pas d’apprendre à réparer ou à reconstruire un différentiel sur le véhicule d’un client payant., Néanmoins, le fait est que si tout le monde peut apprendre à réparer ou à reconstruire des différentiels, l’exécution de ces procédures selon les normes de l’industrie nécessite une formation et une pratique dédiées (et beaucoup de pratique), ce qui nous laisse avec ceci-
Conclusion
Si vous n’avez pas eu la formation requise, cet auteur déconseillerait d’essayer de réparer un différentiel comme une expérience juste pour voir si vous pourriez le faire., Cependant, vous pourriez faire la meilleure chose suivante, qui est d’apprendre à diagnostiquer avec précision les problèmes et les problèmes liés aux différences, car cela vous donnerait deux avantages majeurs par rapport à vos collègues.
la première est que vous seriez en mesure d’identifier les vibrations et autres problèmes de transmission que personne d’autre dans l’atelier ne pourrait, et la seconde est que vous seriez en mesure de fournir aux clients qui ont des problèmes avec les différentiels sur leurs véhicules avec des diagnostics clairs et sans ambiguïté des causes de leurs problèmes,