Ponts, différentiel, réducteurs finaux et rapport de réduction

Le pont : changer de direction et réduire encore

À la sortie de la boîte, l'arbre tourne dans l'axe du tracteur. Les roues, elles, tournent sur un axe transversal. Le pont fait ce renvoi d'angle grâce à un couple conique : un pignon d'attaque qui engrène avec une grande couronne. Ce couple réduit encore le régime, typiquement d'un facteur 3 à 5. Un pignon d'attaque de 12 dents avec une couronne de 48 dents donne un rapport de 4. Le réglage de ce couple conique est délicat : la distance conique et la précharge des roulements se règlent par cales, en contrôlant la portée des dents avec du bleu de Prusse. Un couple conique mal réglé siffle en charge, puis s'écaille. Le pont arrière est le plus sollicité ; sur un tracteur à quatre roues motrices, un pont avant plus petit reçoit le couple via un arbre longitudinal et un embrayage d'enclenchement.

Le différentiel, l'organe qui autorise le virage

En virage, la roue extérieure parcourt plus de chemin que la roue intérieure : elle doit tourner plus vite. Si les deux roues étaient reliées rigidement, l'une des deux devrait glisser. Le différentiel, logé au centre de la couronne, répartit le couple entre les deux demi-arbres tout en leur permettant des vitesses différentes. Il se compose de deux planétaires (un par demi-arbre) et de deux ou quatre satellites montés sur un axe solidaire de la couronne. En ligne droite, les satellites ne tournent pas sur eux-mêmes : tout le boîtier tourne d'un bloc. En virage, ils roulent sur les planétaires et absorbent la différence. Le revers : le couple va toujours vers la roue qui résiste le moins. Une roue dans la boue tourne à vide pendant que l'autre, sur sol dur, reste immobile.

Le blocage de différentiel

Pour sortir d'un passage boueux, on rend les deux demi-arbres solidaires : c'est le blocage de différentiel. Une pédale ou un bouton commande un crabot ou un embrayage multidisque qui verrouille un planétaire sur le boîtier. Les deux roues tournent alors exactement à la même vitesse, et le couple se répartit selon l'adhérence de chacune. Ce blocage doit être engagé à l'arrêt ou à très faible vitesse, roues alignées, et déverrouillé avant de tourner : en virage bloqué, les pneus arrachent le sol, la direction devient dure, et le crabot peut casser. Les tracteurs récents déverrouillent automatiquement le différentiel au-delà d'une vitesse donnée ou dès qu'on appuie sur une pédale de frein. Un blocage qui ne s'engage plus a souvent une commande hydraulique en cause : pression insuffisante, joint de piston usé ou électrovanne muette.

Les réducteurs finaux

Après le différentiel, le couple est déjà important. Pour ne pas surdimensionner tout le pont, les constructeurs placent une dernière réduction au plus près de la roue : le réducteur final. La solution la plus courante est un train épicycloïdal logé dans le moyeu : un planétaire central entraîné par le demi-arbre, trois satellites portés par un porte-satellites relié à la roue, et une couronne fixe. Le rapport de ce train vaut 1 + (dents de la couronne / dents du planétaire). Avec une couronne de 60 dents et un planétaire de 15 dents, on obtient 1 + 4 = 5. Le réducteur final divise donc encore par 5 le régime et multiplie par 5 le couple. Il tourne dans sa propre huile, à contrôler par un bouchon de niveau roue tournée dans la bonne position. Une fuite au joint de moyeu se voit par une trace grasse sur la jante.

Calculer la réduction totale et la vitesse

Le rapport de réduction total est le produit des rapports successifs. Prenons : boîte 2,75 dans le rapport engagé, couple conique 4, réducteur final 5. Réduction totale = 2,75 × 4 × 5 = 55. Le moteur à 2 200 tr/min donne donc une roue à 2 200 / 55 = 40 tr/min. Pour passer à la vitesse d'avancement, il faut la circonférence de roulement du pneu. Un pneu arrière de 1,80 m de diamètre a une circonférence de 3,14 × 1,80 = 5,65 m. À 40 tr/min, la roue parcourt 40 × 5,65 = 226 m par minute, soit 226 × 60 / 1 000 = 13,6 km/h. Ce calcul sert aussi dans l'autre sens : si le compteur affiche une vitesse fausse après un changement de pneus, c'est que la circonférence programmée dans le calculateur ne correspond plus.

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