Différentiel central Quattro en Lego

[RemiChaptalPSI]

Bonjour a tous,

je me presente je suis en classe préparatoire au lycée Chaptal (Paris) en filiere PSI (Physique et Science de l'ingénieur).
Avant la fin de l'année je doit faire un exposé et une modelisation du systeme Quattro d'Audi. Ce systeme (pour ce qui ne savent pas) est un systeme a 4 roues motrices sur les audi qui distribue le couple sur le train avant ou arriere en fonction des besoins pour ameliorer la motricité
Voici mon probleme:

je veux faire un différentiel central mecanique (comme le différentiel Haldex mais lui est visco coupleur avec huile pas mecanique) qui lorsque les roues avant perdent les pedales ou patinent un peu le couple passe au roue arriere puis inversement (25-75 puis 40-60 puis 50-50 par exemple) en fait dans la realité (mecaniquement) lorsque les roue avant s'emballent un des sattelites du differentiel se deplace et vient forcé sur un "embrayage" qui appuit un disque arriere qui comunique le couple a l'arriere et moins a l'avant.

pour les differentiels arriere et avant j ai opté pour des differentiels TORSEN (TORque SENsor) facilement realisablent en LEGO

ce que dit le site Lors du patinage d'une roue, les planétaires qui s'affolent, s'éloignent très légèrement des satellites, augmentant la pression sur les disques. Cette pression augmente ainsi les frottements internes et donc ralentit la roue qui patine et transfère du couple à la roue ayant de l'adhérence. L'efficacité du différentiel à glissement limité est exprimée en pourcentage de report de couple (elle est fonction de la conicité des planétaires et satellites, et du pré-tarage). Elle varie généralement entre 20 et 75 %. Ce type de différentiel est principalement utilisé dans les ponts avant ou arrière.

j'ai trouvé une video sur internet de differentiel central en LEGO auto http://www.dailymotion.com/video/x8z88k ... ?start=202 mais le probleme est que le couple est renvoyé sur le train qui est libre qui patine le plus comme un vulgaire differentiel basique


je cherche tout simplement a faire l'inverse ce qui serait... Parfait.



Merci de votre aide, par ailleur j'ai un tres vieux lego technic un grand camion noir type americain avec une grue jaune a l'arriere pour ramaser des troncs d'arbre. Une derniere precision, un differetiel central torsen ferait il l'affaire? Probablement que oui mais je prefaire utiliser ce que je cherche et ai expliqué plus en haut.

Bon week end a tous et merci

Rémi

[tango zoulou]

Ouch ! De la mécanique pur.
Ton projet est très intéressant et je vais essayer te t'aider le plus possible.

Premièrement, j'ai déjà fait un système pour l'embrayage en lego : http://www.techlug.fr/Forum/topic6538.html
Ça te sera utile je pense.

Deuxièmement, le différentiel torsen (qui existe déjà aussi) est déconseillé car il travail seulement quand les deux essieux sont entrainés (d'où l’intérêt). Il te faut un différentiel normal mais avec l'axe des satellites qui sort de la cage.

Si tu veux, je vais essayer d'en faire car j'ai compris le principe. Mais ça risque d'être assez volumineux.

[Vince88]

Est-ce que c'est ce que tu cherche ?

[RemiChaptalPSI]

Merci pour vos réponses. Cependant je crois que je n'a pas tout tres bien compri du systeme Quattro

Premierement: Differentiel central: est ce bien un differentiel Torsen qui reparti le couple entre le train avant et arriere ?

Deuxiemement: differentiel arriere et avant: 1) si c 'est un differentiel normal, alors le couple est transmit a la roue qui a le moins d'adhérence donc -> Inutile
2) je cherchere un differentiel qui transmette plus de couple a la roue qui a le plus d'adhérence. Tu me conseils donc un
differentiel avec l'axe des satellites qui sortent de la cage ? Je suis desolé je ne voie pas trop peux tu m'en dire
d'avantage? (ps je metrise le vocabulaire Satellites, planetaire....)
et quand tu parles des deux essieux entrainés, c est par exemple a l'avant l'essieu droit et celui de gauche, ou alors quand l'essieu (pour moi les deux roues ensembles) je veux dire quand le train avant et arriere tournent

Merci beaucoup de votre aide. Bne soirée

[gmt]

Très intéressant et très complexe, je me permet de rajouter cette vidéo signée audi.

[tango zoulou]

Premierement: Differentiel central: est ce bien un differentiel Torsen qui reparti le couple entre le train avant et arriere ?

Non, justement il faut un différentiel central qui puisse tourner facilement pour mesurer le couple.

Tu me conseils donc un
differentiel avec l'axe des satellites qui sortent de la cage ? Je suis desolé je ne voie pas trop peux tu m'en dire
d'avantage? (ps je metrise le vocabulaire Satellites, planetaire....)

Si j'ai bien compris ton problème, il faut retirer du couple à l'essieu qui patine le plus.

Quand un essieu (avant ou arrière) tourne plus que l'autre, il entraine plus vite son planétaire du différentiel central.

Les satellites tournent donc sur eux même. C'est cette information que l'on va récupérer pour gérer les embrayages.

Mais comment récupérer cette information ?

Il faut commencer par faire sortir l'axe du planétaire.

Ensuite, il faut mesurer le mouvement de cet axe (mais pas l'angle !).
J'ai une idée de comment faire mais c'est impossible à expliquer. Il faut attendre que j'en fasse un prototype.

Mon système agira sur une couronne mis autours du diff.

Cette couronne agira directement sur les embrayages.

CQFD


Voilà ce à quoi je pense . Maintenant, je fait me mettre au travail mais ça va prendre beaucoup de temps.

[iop farmer]

Ah un sujet bien technique comme j'aime

Bon alors en réfléchissant au système, je dirais que les embrayages ne sont pas pilotés, juste tarés... du coup pas besoin de traiter une quelconque information provenant des satellites (ça simplifie l'étude pour la phase 1: fonctionnement normal)

Ma grosse question est à propos du wtf des planétaires en prise à un endroit différent de la denture des satellites du genre le diamètre est différent... le diamètre a beau être différent, le nombre de dents reste le même, du coup je ne comprend pas l’intérêt de cette chose.
EDIT: J'ai appris un truc en le faisant en LEGO... mais j'ai encore des doute sur le fait que ce soit parfaitement sain comme conception mais ça a l'air de fonctionner...

avec les pièces qui me sont tombées sous la mais ça donne ça... juste pour comprendre que ça fonctionne...



Maintenant, je cherche à comprendre la répartition des couples et des vitesses...

si je resserre un peu les deux pièces blanches (désolé j'ai pas appris le Bescherelle des noms des pièces ) on est d'accord que ça simule des frottement qu'on peut rapprocher de ceux engendrés par les embrayages (qui sont en fait juste des freins avec l'hypothèse que j'ai faite au début). Le seul hic c'est que sur le modèle audi, ce couple de freinage est plus important pour le pont arrière que pour l'avant (je n'ai pas encore compris le but de ce choix).

Ce faisant je me rend compte qu'il est plus difficile de faire tourner le planétaire rouge que le jaune. J'en déduis que le couple transmissible par le rouge (arrière car grand planétaire) est plus grand que celui transmissible par le jaune (avant, petit planétaire). ça colle avec la théorie Audi pour l'instant

Le problème maintenant est que mon modèle ne tourne que sur un secteur angulaire... et ça c'est pas top top pour un différentiel

Maintenant j'ai du mal avec l'étude dynamique et le changement de répartition du couple, mais j'ai dans l'idée que cette histoire de frein y est pour beaucoup....

[tango zoulou]

Plusieurs critiques :

-On ne cherche pas seulement à donner plus de couple à l'arrière, on cherche aussi à s'adapter.
Par exemple, si les roues arrières patinent sur un obstacle (roche mouillé), il faut mettre toute la puissance sur les roues qui tiennent bon, donc avants.
Et vice et versa. Mais quand tout tourne bien, on répartie le couple sur les deux essieux (apparemment plus à l'arrière.)

-ton système utilise un parfait illegal build , aussi bien legotique que mécanique (tu freine l'essieu, c'est une perte d'energie !)

-un secteur d'angle pour faire plusieurs Km, c'est pas top.

C'est pas pour rien qu'il faut un système complexe !

[iop farmer]

Eh Relax, j'ai précisé que c'était pour raisonner je sais très bien que ça ne vaut rien dans un moc et je doute que ce soit le but à ce stade... et pour l'illégal build, c'est dommage de se fermer des portes à cause de rêgle quand on peut raisonner pratiquement sans forcer sur les pièces. ça ce n'est que mon point de vue


"tu freine l'essieu, c'est une perte d’énergie !" et quand Audi freine une roue dans les virage c'est pas de la perte? les différentiels à glissement limités perdent aussi de l'énergie et l'intégralité des systèmes mécaniques réels si on pousse un peu le raisonnement je trouve aussi cette pratique un peu barbare, mais la preuve en est que ça se fait.


Pour en revenir au sujet des freins, le problème est que c'est du frottement sec qu'on considère, et donc le couple engendré ne dépend pas de la vitesse de rotation... Voilà pourquoi ça demande encore de la réflexion

Pour toi ce sont bien des embrayages pilotés? c'est vrai que ça permet d'élargir les possibilités mais je ne demande qu'une démo pour être convaincu

[tango zoulou]

"tu freine l'essieu, c'est une perte d’énergie !" et quand Audi freine une roue dans les virage c'est pas de la perte? les différentiels à glissement limités perdent aussi de l'énergie et l'intégralité des systèmes mécaniques réels si on pousse un peu le raisonnement je trouve aussi cette pratique un peu barbare, mais la preuve en est que ça se fait.

Il doit y avoir quelque chose qui m’échappe en effet : si on freine, on libère de l’énergie sous forme de chaleur, laquelle provient forcement de la transmission par transformation.

Pour toi ce sont bien des embrayages pilotés? c'est vrai que ça permet d'élargir les possibilités mais je ne demande qu'une démo pour être convaincu

En fait, je viens de réfléchir à nouveau sur le problème : ça ne peut pas marcher.
Je contais réduire le couple fournis sur l'essieu qui patine grâce à un embrayage et en fournir plus avec un autre sur l'autre essieu.
Déjà on observe une baisse de puissance en temps normal , mais en plus le différentiel anéantirait tout la puissance car le planétaire vide tournerait à la place de l'autre.

Bref, j'ai parlé trop vite.

Je vais analyser la vidéo posté par gmt pour mieux comprendre.

[Nico71]

Au vu de ce schéma :



Et des différentiels lego disponibles, je crois que la première étape du projet est de faire un différentiel comme celui d'audi, forcément avec des engrenages plus gros mais qui acceptera le système d'embrayage par la suite (le problème reste la roue dentée jaune avec les dents à plat)

En tout cas, c'est un sujet passionnant et pas encore exploité en lego, donc j'espère qu'il aboutira ! En attendant, je suis ça avec attention.

[waldorf]

Très belle pièce , et j'adore ce genre de videos !! , très bien expliqué et imagé .

Cela n'a plus grand chose a voir avec un différentiel conventionnel . Ici c'est la noix des satellites qui est l'arbre d'entrée moteur , et non une couronne .
Très subtil aussi , les variations de couple , mais pas de vitesse , grâce a des chemins de dentures de différents diamètres .
Ce système et très complexe car les 4 freins , la transmission , et les différentiels ,interagissent grâce a l'électronique de façon autonome et permanente .( Elle régule la pression d'huile des disques d'embrayage )

[iop farmer]

Ok J'ai regardé un peu partout pour voir, finalement, il y a bien un contrôle électronique des disques de freins avant arrière du différentiel...

Ce qui veut dire que le système n'est pas entièrement mécanique (mon hypothèse était fausse) et que du coup je trouve le concept un peu moins passionnant

Pour construire le système je pense que s'orienter vers une structure à axe parallèles pourrait faciliter la création, au détriment de la compacité. et à chaque bout refaire des freins progressif comme celui de tango zoulou par exemple. et après la gestion ça doit pas être sorcier à élaborer.

voilà aux vrai moceurs de jouer

[waldorf]

Après il y a pleins de systèmes qui donnent le même résultats ; " Torsen " est un modèle déposé parmis tant d'autres .

J'ai vus des reproduction en lego de Detroit Locker ( en fait c'est un différentiel auto-débloquant )

D'autres différentiels entièrement mécaniques existent aussi comme le True trac , le Quaife , Eaton , Track Lock et bien d'autres .

Un modèle qui devrais être intéressant a construire en lego , quoique vraiment très large comme dans la réalité , est le différentiel ZF vectoriel , la cage centrale est classique , s'ajoute a cela une réduction épicycloïdale de chaque coté et quelque babioles .

[vivelevent]

Si on résume pour essayer de comprendre:
En situation normale, les essieux, peut importe leurs vitesses, reçoivent une certaine quantité de couple (60/40), donc la vitesse de rotation des satellites ne change pas la répartition du couple dans cette phase. (par exemple, en virage, la répartition du couple reste inchangée)
Si cette hypothèse est correcte, cela signifie que dans les phases de virages, le couple appliqué sur les satellites est nul, car ils ne font pas s'élever l'une ou l'autre des couronnes, et donc ils ne modifient pas la répartition du couple via les embrayages. Est-ce exacte?
Dans le cas où l'un des essieu à une perte de motricité, il accélère, et met les satellites en mouvement, qui du fait du couple appliqué dessus, appuient sur l'une ou l'autre des couronnes pour la mettre en contacte avec l'un ou l'autre des embrayages et ainsi délester l'essieu en difficulté du surplus de couple le faisant patiner et donc accélérer.

Dans cette analyse, il y a un hic, tanto la vitesse de rotation n'est pas prise en compte, tanto elle l'est.

Plusieurs hypothèses de réponse:
-soit la vitesse de rotation des planétaires en courbe est suffisamment faible pour être négligée (j'en doute)
-Soit c'est plus la variation de vitesse que la vitesse qui est prise en compte, cela signifierais que la rapidité de mise en rotation des satellites dans les virage est faible.
-Soit c'est leur contrôle électronique du couple sur chaque roues grâce aux freins qui compense en virage (j'en doute)
-Soit je me suis planté dans mon analyse (fort probable )

Pour s'en assurer il faut:
Vérifier les couple sur les satellites en virage et en perte de motricité.
Faire une reproduction "bête" du différentiel pour voir si le principe fonctionne réellement.

À ce propos:
à mon avis le différent diamètre des couronnes sert juste à tarer la répartition 60/40 du couple, la grande couronne recevant plus de couple du fait de sa taille que la petite (Couple=Force*Distance)
La différente taille des embrayages permet elle aussi de faire varier le couple transmis, mais qu'en situation de perte d'adhérence car a force de repoussement égale sur les couronnes (de planétaires) , le gros embrayage pourra transmettre plus de couple que le petit.