Refection d'un pont Ford 9"

[nanard289]

Bien que déjà décrit en long et en large dans différents forums (surtout US), la réfection d'un pont - que ce soit à l'occasion d'un changement de rapport du couple conique ou plus simplement des roulements - fait appel à une procédure et un outillage particulier que des motoristes traditionnels ne connaissent ou ne disposent pas toujours. Voici donc en images une piqûre de rappel sur quelques étapes clefs qui décrivent cette opération.

La première difficulté à vaincre est d'identifier correctement son pont car sous une même appellation commerciale, différents modèles cohabitent avec des spécificités variées. Pour résumer les principales variantes, il y a des ponts avec des demis arbres comportant 28, 31 ou 35 cannelures (ces variantes conditionnent le diamètre des roulements du différentiel). Ensuite, le support du pignon à queue est soit du type standard, soit du type "Daytona" (modèle avec roulement renforcé). Une fois l'identification faite, la deuxième difficulté sera de choisir dans le commerce un kit de réfection qui sera plus ou moins complet et de qualité variable. On notera au passage que les roulements à rouleaux coniques de fabrication chinoise n'ont pas (encore) la même notoriété que les roulements Timkem qui sont toujours excellents et bien qu'un peu plus chers, je vous conseille de privilégier. En cas de doute, il faut d'abord démonter le pont à refaire et noter la référence des roulements avant de commander le nouveau kit.

Le pont peut se décomposer en quatre parties principales. Il y a tout d'abord le boitier principal en fonte (il existe aussi des versions "compétition" en alliage léger) qui reçoit les deux paliers du différentiel. Dans ce boitier vient s'installer le différentiel qui supporte la couronne dentée. Ce différentiel est guidé par deux gros roulements à rouleaux coniques, montés tête bêche pour supporter la forte réaction axiale induite par le couple conique. Devant le boitier principal vient se boulonner le nez du pont (ou la cartouche) qui va supporter deux roulements à rouleaux du pignon à queue. La dernière partie est constituée par le pignon à queue avec son yoke qui reçoit le croisillon de l'arbre de transmission. Spécificité du pont Ford, le nez du pignon à queue comporte un roulement supplémentaire fixé dans le boitier principal pour améliorer le guidage.

 

 

Principaux éléments constitutifs d'un pont Ford. La barre rapportée en profilé d'acier, fixée par deux vis sur la cartouche permet d'avoir un bras de levier conséquent pour desserrer ou serrer le gros écrou qui maintien le yoke sur le pignon à queue (couple de serrage autour de 270 mN).

 

 

 

Vue du différentiel supportant la couronne dentée.

 

Avant de commencer le démontage, on va repérer (si ce n'est pas déjà fait) les chapeaux de palier du différentiel (coté droit et coté gauche) pour garantir un bon remontage ultérieur. On va ensuite démonter les plaquettes frein des bagues filetées et desserrer d'un tour les quatre grosses vis de fixation des chapeaux de palier. Faire cette opération avec le plan de joint des chapeaux à l'horizontale. Desserrer ensuite les deux grosses bagues filetées d'un demi tour chacune puis sortir les quatre vis de palier et déboiter les chapeaux. Soulever l'ensemble différentiel couronne, bagues de roulement et bagues filetées et le déposer sur l'établi. Retourner le boitier du pont (c'est plus facile car il vient de perdre 10 kg) et après avoir fixé un bras de levier (genre morceau de cornière), dévisser le gros écrou du yoke. Démonter ensuite la cartouche avec le pignon à queue en dévissant les cinq vis 3/8" qui la maintiennent (clé de 9/16" ou de 14 mm par défaut) sur le boitier.

 

 

Le démontage du pignon à queue est rendu possible en boulonnant un bras de levier sur la cartouche ... et en utilisant une grande clef.

 

Sortir le yoke du pignon à queue et son gros joint Spi. Extraire le pignon à queue de la cartouche avec un maillet (on remettra le gros écrou pour protéger le filetage). La cage interne du roulement à rouleaux coniques une fois déboitée et le petit tube à écrasement contrôlé (crush sleeve en patois) vont tomber également coté yoke. Démonter à la presse les deux cages externes des roulements à rouleaux qui sont dans la cartouche (il faut faire une petite plaquette en acier que, l'on glissera en biais à l'intérieur de la cartouche pour que le piston de la presse puisse s'appuyer dessus). Avec un décolleur de roulement, sortir la cage interne du pignon à queue.

 

 

Ici, après avoir glissé le décolleur je peux sortir à la presse la cage interne du roulement du pignon à queue. Toutefois, l'effort important à fournir m’amènera à vérifier le diamètre exact du pignon à queue pour constater qu'il avait un bon centième de millimètre en trop.

 

L'opération suivante consiste à installer les nouveaux roulements: les bagues externes sont pressées dans la cartouche et la première bague interne est pressée sur le pignon à queue.

 

 

La mise en place à la presse de la bague interne du roulement à rouleaux sur le pignon à queue se fait avec un tube de grosse section qui prend appui sur la bague du roulement. On remarquera que l'arbre du pignon a queue a été toilé pour retirer un petit centième de millimètre et être ainsi au milieu de la tolérance H7p6 (montage pressé).

 

Après avoir mis un peu de graisse dans les rouleaux prisonniers sur les cage internes, on peut remonter le pignon à queue dans la cartouche en installant entre les deux cages un nouveau "crush sleeve". Pour la mise en place de la deuxième cage interne, j'utilise un bout de tube que j'installe à la place du yoke et je serre une première fois avec l'ancien écrou de yoke pour ne pas user le revêtement antifuite de l'écrou neuf du kit.

 

 

Au fur et à mesure que l'on va serrer le gros écrou du yoke, les rouleaux coniques auront de moins en moins de jeu entre les bagues internes et externes et vont entrer en contrainte que l'on dénomme "précharge des roulements". Cette valeur de précharge doit s'ajuster dans une fourchette comprise entre 12 et 25 lbs/inch pour des roulements neufs. Plus le couple à transmettre est important, plus la précharge doit être grande. Ce couple relativement faible en valeur absolue n'est pas mesurable avec une clé dynamométrique standard (du moins pas avec les miennes). Les vieux mécanos expérimentés font ce réglage de précharge au bout des doigts. Il faut que l'arbre puisse tourner, mais pas librement! N'ayant pas une grande expérience dans ce domaine, j'ai contourné la difficulté en faisant la mesure du couple résistant façon balance romaine avec une règle et une grosse douille en guise de curseur! Valeur visée: 2,5 mN soit environ 800grammes au bout de 33cm. D'un autre coté, pour obtenir cette modeste précharge, il faut écraser le crush sleeve comme une bête et serrer l'écrou de yoke à 270 mN ... ça commence à faire!

 

A suivre ...

[joul28]

Heureux qu'il passe entre tes mains, encore un début de description bien détaillée et du très bon boulot

[Cobra 44]

Très intéressant comme sujet

J'aime bien ton établi...tu as tout à porté de main

[salseroloco]

Toujours passionnant, vivement la suite.

[nanard289]

Très intéressant comme sujet

J'aime bien ton établi...tu as tout à porté de main

 

 

J'aime bien ton humour et ton sens de l'observation. C'est certainement l'indice de l'étau qui a du te mettre sur la piste de l'établi

[Cobra 44]

 

J'aime bien ton humour et ton sens de l'observation. C'est certainement l'indice de l'étau qui a du te mettre sur la piste de l'établi

Ton établi ressemble à celui de mon père, rien ne se jette

[nanard289]

Le pignon à queue étant remonter dans son support avec des roulements neufs et une bonne précharge, il faut maintenant positionner précisément sa denture par rapport à celle de la couronne. Pour cela, on va travailler sur deux axes. L'axe longitudinal en avançant ou reculant le boitier du pignon avec ces cales de réglages (fournies avec le kit de réfection) et l'axe transversal en déplaçant l'ensemble couronne et différentiel à l'aide des deux grosses bagues filetées situées de part et d'autre des paliers.

 

 

 

 

L'objectif d'un bon calage vise à optimiser les surfaces de contact des dents de chaque engrenage pour obtenir le meilleur rendement (c'est à dire avec le moins de frictions possibles) et donc la meilleure longévité du couple.

Ouvrons ici une parenthèse pour rappeler que le rendement moyen d'un couple conique se situe entre 96 et 97 %, soit une perte (essentiellement thermique) de 3 à 4%. En circulation routière on peut évoluer gentiment avec une puissance moyenne de 75 kW (environ une centaine de chevaux) ce qui se traduit par une dissipation thermique du pont comprise entre 2,5 et 3 kW. En utilisation intensive sur circuit par exemple, la puissance moyenne transitant par le pont peut atteindre 300 kW (voir plus pour les big blocks) et les pertes bondissent alors à 12kW; de quoi chauffer une grande maison! On voit donc l'intérêt qu'il y a pour ceux qui font du circuit à installer une pompe à huile et un radiateur pour aider à évacuer les calories dissipées. Fin de la parenthèse.

Avant de remonter la couronne et le différentiel, avec une toile-émeri fine (300), je fais un polissage de la base des chapeaux de palier sur un marbre pour compenser en partie la légère ovalisation qu'ils subissent au fil du temps.

 

 

Début du toilage de la porté des chapeaux de palier: il reste encore quelques défauts de planéité à gommer.

 

Le procédé du toilage peut paraitre "barbare", mais en se guidant sur une surface de référence bien perpendiculaire (ici un Vé fait l'affaire) on obtient un résultat propre et précis. L'exemple choisi ici est un palier de vilebrequin d'un petit moteur qui avait pris un poil d'ovalisation

 

Le réglage transversal de la couronne permet d'ajuster le jeu d'entre dents (le fameux backlash en patois). Ce jeu doit être compris entre 15 et 25/100èmes de mm et sa valeur influe également sur la zone de la surface de contact entre les dents. Il faut donc combiner ces deux paramètres - calage longitudinal cartouche et backlash - pour obtenir l'emprunte idéale.

Pour mettre en évidence la surface de contact des dents entre elles, on utilise de la peinture visqueuse (la gouache va très bien) que l'on dispose entre quelques dents "témoins". On fait ensuite tourner le pignon à queue dans les deux sens, en freinant la rotation de la couronne pour que les dents aient un minimum de friction entre elles. L'emprunte obtenue sera alors comparée avec un tableau type qui nous indiquera quelles sont les corrections éventuelles à apporter.

 

 

Ici ma première tentative en partant avec le calage initial qu'il y avait en place avant le changement des roulements. On voit que l'emprunte de la face concave n'est pas idéale et qu'elle porte trop à l'intérieur de la denture.

 

 

Ici, après quelques séances de démontage, les corrections apportées donnent finalement une zone de contact centrale correcte.

 

Procédure de contrôle du backlash.

 

Quelques remarques ou observations pour conclure. Ce pont Ford respire la santé dans sa réalisation et la simplicité dans sa conception, ce qui a contribué à le rendre très populaire aux USA. Son inconvénient majeur est d'être initialement prévu pour un essieu arrière rigide dont les débuts remontent aux origines de la vie automobile. HTM propose ici une conversion intéressante pour qu'il soit adaptable sur un essieu à roues indépendantes, même si la mise en oeuvre requiert un minimum de précautions.

Le couple conique ici en place, d'un rapport de 4.11 à 1 (9 x 37) est ici extrêmement costaud. La couronne de 37 dents procure à la fois une usure régulière de la denture (37 est un nombre premier et les dents ne tombent pas régulièrement en face les unes des autres) et un gros module de la dent (beaucoup de ponts ont des couronnes comprenant entre 45 et 60 dents). Ce rapport de pont peut paraitre très court, mais associé à une boite type T5 au rapport final de 5 ème super long (0.63), cela revient à avoir un rapport de pont de 2.6 quand on a un rapport final de boite de 1/1!

L'auto bloquant du différentiel parfois symbolique sur les américaines est ici beaucoup plus convaincant.

 

L'autobloquant est constitué d'une plaque de pression et de ressorts qui agissent sur un pignon de satellite monté sur un cône mâle.

 

Le cône mâle s'emboite dans un tambour conique également. Les gorges servent de mini réservoirs d'huile et réduisent la surface de friction pour éviter les réactions trop brutales en cas de reprise d'adhérence de la roue patineuse.

[Cobra 44]

Très intéressant Nanard et très bien résumé

Va falloir que je me décide un de ces jours à déposer mon pont car mon entre dents est trop important

[joul28]

Toujours passionnant et admiratif de ces connaissances techniques. Super boulot Bernard.

[blue427]

Merci de ton expérience Nanard,

encore un sujet très intéressant et détaillé

tout comme cobra44, j'aime beaucoup ton établi

[nanard289]

 

.... Va falloir que je me décide un de ces jours à déposer mon pont car mon entre dents est trop important

 

Si c'est un pont Ford, tu as pu voir ci-dessus que ce réglage était assez simple et commode à réaliser. Si c'est un Salisbury, un Corvette, un Dana ou un Dodge, c'est malheureusement beaucoup plus fastidieux. La calage transversal qui dans le premier cas se fait aisément par des bagues filetées est obtenu dans les autres cas par des cales de réglage à interposer entre les cages internes des roulements et le différentiel. C'est à dire qu'à chaque tentative de réglage, il faut démonter le différentiel, déchausser les roulements, retirer une cale du coté trop éloigné et en remettre une autre du coté opposé: une vraie galère car on a rarement bon au premier coup. Prévoir une bonne journée de travail .

[ched]

Mon "Antique and Collectible" est équipée d'un pont arrière rigide, un Ford 9" rétréci ("narrowed" dans la doc) basique.

 

La société propose en option un " 9" Ford POSI Rear", qui serait si j'ai bien compris un différentiel à glissement limité.

 

Que penses-tu de cette option ?

 

Quel serait l'avantage de monter cette pièce dans mon pont ?

 

[Cobra 44]

Si c'est un pont Ford, tu as pu voir ci-dessus que ce réglage était assez simple et commode à réaliser. Si c'est un Salisbury, un Corvette, un Dana ou un Dodge, c'est malheureusement beaucoup plus fastidieux. La calage transversal qui dans le premier cas se fait aisément par des bagues filetées est obtenu dans les autres cas par des cales de réglage à interposer entre les cages internes des roulements et le différentiel. C'est à dire qu'à chaque tentative de réglage, il faut démonter le différentiel, déchausser les roulements, retirer une cale du coté trop éloigné et en remettre une autre du coté opposé: une vraie galère car on a rarement bon au premier coup. Prévoir une bonne journée de travail .

 

 

Mon pont vient bien de chez Ford. Ca me rassure car j'e pensai devoir être obligé d'utiliser des cales.

L'opération sera plus simple

 

[nanard289]

Mon "Antique and Collectible" est équipée d'un pont arrière rigide, un Ford 9" rétréci ("narrowed" dans la doc) basique.

 

La société propose en option un " 9" Ford POSI Rear", qui serait si j'ai bien compris un différentiel à glissement limité.

 

Que penses-tu de cette option ?

 

Quel serait l'avantage de monter cette pièce dans mon pont ?

 

 

 

Bonjour Ched

Le terme POSI est générique et s'applique à tous les ponts équipés d'un système à glissement limité (LSD); c'est la contraction de positif pour rappeler que ça apporte un plus à la propulsion!

Sur un classique différentiel dit "open", dès qu'une roue perd de l'adhérence, tout le couple passe du coté où ça force le moins ... et ça patine donc de plus en plus. Le LSD en situation d'adhérence précaire est alors d'un grand secours car il dérive une partie du couple disponible vers la roue qui dispose d'une meilleure adhérence. Qui n'a jamais eu de difficulté à sortir d'un accotement avec une roue arrière sur de l'herbe mouillée? Le terme "Ford POSI Rear" n'est pas un terme technique s'adressant à un système particulier; c'est tout au plus l'appellation commerciale d'un représentant de la marque. L'avantage d'un tel système présente un intérêt certain même si le besoin s'en fait rarement sentir. A l'exception des modèles résolument sportifs (BMW série M par exemple) les grands constructeurs ne proposent cet équipement qu'en option. On rappellera à ce sujet que le manque d'adhérence d'une roue n'est pas toujours du à de l'herbe mouillée, mais qu'en sortie d'un virage pris à vive allure, le transfert des masses vers l'extérieur se traduit par un délestage de la roue motrice intérieure (on dit que la voiture "lève la patte") avec un patinage de celle-ci lors de la remise des gaz nuisant grandement à une sortie efficace de la courbe.

En pratique, les choses ne sont pas toujours aussi simples et il convient honnêtement de préciser que les phases transitoires entre le moment où le limiteur du différentiel devient opérationnel et le moment où la situation redevient normale, les réactions de la voitures sont parfois vives ... et qu'il convient être vigilent

[nanard289]

 

Mon pont vient bien de chez Ford. Ca me rassure car j'e pensai devoir être obligé d'utiliser des cales.

L'opération sera plus simple

 

 

Aïe, j'ai zappé les ponts Ford à roues indépendantes dont ne n'ai malheureusement aucune expérience. Je ne sais pas comment se règle le backlash sur ton modèle. Cela dit, la mise en oeuvre du train arrière sur ta photo est superbe! Est ce le même design sur toutes les FFR?

[Cobra 44]

Aïe, j'ai zappé les ponts Ford à roues indépendantes dont ne n'ai malheureusement aucune expérience. Je ne sais pas comment se règle le backlash sur ton modèle. Cela dit, la mise en oeuvre du train arrière sur ta photo est superbe! Est ce le même design sur toutes les FFR?

Avant c'était seulement en option, maintenant je ne sais pas ?

 

 

Et en tout cas, si j'ai acheté cette FFR c'est avant tout pour ce qu'il y avait en dessous (son châssis, son concept ainsi que les organes qui sont autour).

Pour moi l'extérieur est secondaire

 

 

 

 

[ched]

Merci beaucoup @nanard289 .

 

Une fois j'ai effectivement parfaitement ressenti l'effet de ce différentiel : c'était à Rétrosport, à Dreux, en septembre. En sortie d'un virage serré avant la ligne droite où se situent les tribunes le pneu intérieur devait patiner : le moteur prenait des tours, la voiture n'accélérait pas (glissait très peu) et surtout cela sentait le caoutchouc !

Il fallait que je relâche l'accélérateur pour reprendre l'adhérence.

 

Sachant que je suis allé une seule fois sur circuit en deux ans,cela ne justifie pas l'achat de ce différentiel !

 

Tant que tu es là j'ai une autre question.

 

Le constructeur propose une autre option, une barre Panhard : http://www.acautos.com/67-roadster/

 

Sur les 4x4 je sais que c'est monté souvent, bien que je n'en comprenne pas l'intérêt (mon ignorance technique) ; a quoi cela peut-il servir sur une Cobra ? On en entend rarement parler pour les 2 roues motrices !

 

[nanard289]

Avant c'était seulement en option, maintenant je ne sais pas ?

 

 

Et en tout cas, si j'ai acheté cette FFR c'est avant tout pour ce qu'il y avait en dessous (son châssis, son concept ainsi que les organes qui sont autour).

Pour moi l'extérieur est secondaire

 

 

 

 

 

 

D'après tes photos, le démontage du pont à l'air relativement accessible. Il faut extraire les deux demis arbres de roue, démonter l'arbre de transmission, les deux gros silenblocs du nez de pont et les petites platines fixées sur le carter. Si le pont passe entre les deux gros tubes de section rectangulaire (attention les doigts) on doit pouvoir le sortir en le faisant basculer vers l'arrière. Sinon, il faut le soulever et le tourner d'un quart de tour pour qu'il puisse passer entre les tubes. Evidemment, il est préférable de la vidanger avant faire cette opération

[nanard289]

... Tant que tu es là j'ai une autre question.

 

Le constructeur propose une autre option, une barre Panhard : http://www.acautos.com/67-roadster/

 

Sur les 4x4 je sais que c'est monté souvent, bien que je n'en comprenne pas l'intérêt (mon ignorance technique) ; a quoi cela peut-il servir sur une Cobra ? On en entend rarement parler pour les 2 roues motrices !

 

 

Avec une barre Panhard, on retourne dans la technologie du passé de l'entre deux guerres. Contrairement à la pub du Loto, elle ne coute pas chère mais ne rapporte pas gros. Elle peut cependant réduire sensiblement le dandinement du train arrière notamment pour les voitures avec un grand débattement de suspension (principalement sur les 4x4 comme tu le rappelles justement). Pour nos Cobra équipés avec un essieu arrière rigide ayant des ressorts courts et durs, il faut s'inspirer de la technologie plus moderne développée sur les Mustang. Les meilleurs résultats sont semble t-il obtenus avec des systèmes multi bras qui garantissent un très bon guidage de l'essieu arrière. Malheureusement, la mise en oeuvre de ces dispositifs est un peu plus onéreuse que le simple bout de tube "Panhard et Levassor" inventé en 1930

 

 

Nous voyons ici un des montages les plus populaires sur les Mustang dit à quatre bras (four-link) d'un essieu arrière rigide. Les deux bras centraux disposés en diagonal sont parfaitement visibles sur la photo, tandis qu'on devine à peine les bras de poussé parallèles à chaque extrémité.

[ched]

Merci !

 

Ce qui est surprenant, c'est qu'ils proposent deux options : la barre Panhard et les bras réglables. Comme si la barre s'ajoutait aux 4 bras non réglables d'origine !

 

Comme on le voit ci-dessous, il y a deux bras longitudinaux en partie centrale, et deux bras en diagonale vers l'extérieur. Donc un train bien guidé.

 

A quoi servirait une barre Panhard en plus ?

Et pourquoi des bras réglables si les bras standards guident correctement l'essieu arrière ?

 

 

Illustrations :

 

 

 

 

 

[nanard289]

Merci !

 

Ce qui est surprenant, c'est qu'ils proposent deux options : la barre Panhard et les bras réglables. Comme si la barre s'ajoutait aux 4 bras non réglables d'origine !

 

Comme on le voit ci-dessous, il y a deux bras longitudinaux en partie centrale, et deux bras en diagonale vers l'extérieur. Donc un train bien guidé.

 

A quoi servirait une barre Panhard en plus ?

Et pourquoi des bras réglables si les bras standards guident correctement l'essieu arrière ?

 

 

 

 

Soyons clairs: la barre Panhard apporte effectivement un petit complément de guidage transversal sur un essieu arrière rigide associé à des ressorts à lames. Sur un essieu plus moderne relié à la caisse par des ressorts à boudin à grand débattement, le gain est encore plus modeste (on rappelle que ce guidage transversal se fait sur une arc de cercle!). Sur un essieu déjà équipé de 4 bras avec des ressorts ayant un débattement "normal", il faut avoir avoir l'honnêteté de reconnaitre que la barre Panhard ne sert à rien ... mais un commerçant reste un commerçant et son principal souci sera toujours de vendre. Cela dit, si cette barre n'apporte rien sur une Cobra, au moins elle ne nuit pas!

 

Les bras réglables - en plus d'un bon guidage - permettent d'ajuster précisément le parallélisme du train arrière ... chose que les bras standards ne permettent pas

[ched]

Tout est très clair, comme d'habitude.

 

nanard289 !