Montage d'un ARB RD20

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Le RD20 se monte sur le Defender 110 (arrière uniquement) disposant d'un pont type "Salisbury".

Ce document est une combinaison de la traduction de la documentation ARB d'installation d'un différentiel RD20, du manuel d'atelier Land Rover et d'articles trouvés sur Internet et de notre expérience du montage sur 2 véhicules.

Nous avons appliqué une procédure plus proche du manuel Land Rover que du manuel ARB pour les raisons suivantes:

1. Dans sa procédure, ARB part du principe que le backlash (jeu de denture de la couronne dentée et du pignon) et la pré-contrainte des roulements du différentiel en place sont corrects, ce qui n'était pas évident sur notre véhicule (différentiel non d'origine avec beaucoup de jeu).
2. Pas de vérification du bon réglage du pignon d'entrainement (engrenage avec la couronne)

Uniquement la section concernant la mécanique est décrite ici. Il n'y a donc pas la section pneumatique (sauf pour les tests) ni la section éléctricité.

Dans cette étude, nous ne décrivons pas la procédure de réglage du pignon d'entraînement (c'est-à-dire l'enfoncement du pignon dans le boîtier). Si les roulements de ce pignon sont remplacés, alors il faudra prendre en compte ce réglage qui doit être fait avant de mettre en place le nouveau différentiel (c-à-d quand le boîtier est vide).

Enfin le montage du différentiel est l'occasion de remplacer le joint d'huile du nez de pont (et la cale déformable pour réglage de la précharge des roulements du pignon d'entraînement). Cette procédure n'est pas non plus décrite ici: se référer au manuel d'atelier du Defender 110.

Introduction

L'installation d'un différentiel, surtout sur un pont Salisbury, nécessite un équipement adapté. Sans cet équipement, les risques d'échecs sont importants. De plus certaines pièces d'origine vont être modifiées et ne sont pas disponibles en remplacement ! Par exemple si un chapeau de roulement est endommagé, c'est tout le pont qui doit être remplacé !!!

Outils spécifiques

• Outil pour sectionner du tube de cuivre (chez Facom 238-16)
• Coupe tube plastique (pour tuyaux air comprimé), à défaut cutter !
• Compresseur de boîtier de diff.
• Comparateur 1/100 mm avec support magnétique (chez Facom 812A.1 + 812.2)
• Clé dynamométrique 200 Nm, (chez Facom S.208-200)
• Palmer 1/100 mm
• Peson 10 kg (chez Rapala article de pèche), si mesure de la précharge des roulements du pignon d'entraînement
• Mèche de 12 mm
• Mèche de ¼" (6,35 mm, chez Schill série 500), une 6 mm pourra néanmoins l'affaire
• Lime de 6 mm de diamètre, chez Facom RD.MD150EM)
• Taraud de ¼" NTP (A CONFIRMER)
• Clés plates en pouces: 9/16" x 2, 3/8"
• Presse
• Extracteur / décolleur de roulement (chez Facom U53J2)
• Pierre plate à aiguiser à l'huile
• Tube diam. int. 58 mm (extérieur max 65 mm), longueur 20 mm pour pousser les roulements
• Tige usinée diam. 58 mm. puis diam. 40 mm, utilisée comme centreur pour extraire les roulements (la tige filetée de l'extracteur prend appuie sur cette pièce, mise à l'extrémité du différentiel pour boucher le trou).

Fournitures

Mécanique

• Frein filet standard (LOCTITE 243).
• Pâte à joint pour carter de différentiel (LOCTITE ???)
• Bleu de Prusse pour vérifier le bon engrenage du pignon et de la couronne
• Mixture d'eau savonneuse pour test de fuite d'air
• Ensemble de cales d'épaisseur pour jeu latéral gauche 0,07 mm, 0,12 mm, 0,25 mm et 0,76 mm (ref. L/R 607188, 607189, 607190 x 2, 607191)
• Roulement / chemin Timken côté gauche (ref. L/R 607187, ref. Timken 387A / 382-S))
• Probablement joint d'huile de pignon d'entraînement et cale déformable (procédure non décrite)

Air comprimé

• Pâte joint étanche filet pour raccord fileté d'air (LOCTITE 577).
• Fourni dans kit ARB: Tube 3,3/5 mm pour ligne d'air solénoide - différentiel (ref. Legris 1025P05 00 33)
• Tube 4/6 mm pour la ligne d'air générale (ref. Legris ?)
• Tube 6/8 mm pour la ligne d'air outillage pneumatique (facultatif) (ref. Legris 1025P08 00)
• Raccord rapide tube 6 mm fileté en 1/8" pas gaz male coudé, pour arrivée d'air solénoide (ref. Legris 3109 06 10)
• T rapide 6 mm si montage de deux unités ARB (ref. Legris 3104 06 00)
• T rapide 6 mm pour dérivation manomètre (ref. Legris 3104 06 00)
• T rapide 6 mm pour dérivation pressiostat (ref. Legris 3104 06 00)
• Manomètre 10 bars pas gaz 1/8" male, pour vérifier pression de service à 6 bars (ref. CITEC 400450)
• Raccords rapides 6 mm pas gaz femelle 1/8", pour manomètre (ref. Legris 3114 06 10 x 2)
• Raccords rapides étanche ISO pour outillage pneumatique (ref. Legris 9101 23 13 x 2)
• Raccords rapides 8 mm pas gaz 1/8" femelle coudé pour prise ISO (ref. Legris 3192 08 13 x2)
• Vanne simple pour test d'étanchéité pas gaz femelle 1/8 " (ref. Legris 4902 10 13)
• Raccord rapide 6 mm pas gaz male 1/8 " pour vanne côté ARB (ref. Legris 3101 06 13)
• Raccord rapide 8 mm pas gaz male 1/8 " pour vanne côté alimentation air (ref. Legris 3101 08 13)
• Adaptateur male / male pour prise de service pneumatique ISO (ref. Legris 9087 23 13 + 9086 23 13))
• Fil électrique pour alimentation 12 V (pour le test)
• Réservoir d'air comprimé (1 entrée compresseur, 1 sortie rapide 6 mm pour ARB, 2 sorties rapides 8 mm pour prises de service).
• Pressiostat 6 bars avec 2 raccords rapides 6 mm

Démontage du différentiel existant

Vidange et extraction des axes

• Après vidange et ouverture, vérifier particules de métal dans l'huile.
• Avant de retirer les axes vérifier si pont non tordu (?)
• Retirer les arbres en supportant leur poids (attention aux joints d'huile)
• Démonter l'abre de transmission (2 clés plates de 9/16").

Appairage des chapeaux de roulements

• Marquer les chapeaux de roulement de roulement par poinçonnage (une marque sur celle de gauche, 2 marques sur celles de droites) et le boîtier de différentiel (pour les remonter à l'identique) (fig.1).

Noter le backlash existant

• Mettre le comparateur dans le fond de la gorge (fig.2).
• Tout en bloquant l'arbre d'entrée, mesurer le jeu (max -min du comparateur)
• Faire tourner le différentiel de 90° et recommencer l'opération
• Prendre la moyenne des 2 mesures.

Permet de se familiariser avec la procédure. Dans mon cas: 0,20 mm.

Écrasement du boîtier de différentiel

• Démonter les conduites de frein qui passent autour du boîtier de différentiel (il faut donc vidanger le circuit de freinage) .
• Démonter la rotule d'accouplement de maintient du pont qui gêne la pose de la presse.
• Poser la presse prenant en sandwitch le boîtier du différentiel.
• Retirer les chapeaux de roulement
• Écraser le boîtier du différentiel progressivement jusqu'à ce que le différentiel sorte sans difficulté (fig. M5). Attention l'ensemble est lourd !
• Relâcher la presse.

Mesure de la précharge des roulements du pignon d'entraînement

Pour mémoire uniquement.

Noter qu'à priori on n'a pas besoin de démonter le pignon d'entraînement sauf dans les cas suivants:

• Changement du pignon et couronne
• Changement des roulements
• Réglage du pignon d'entraînement
• Changement du joint d'huile

Néanmoins le changement du joint d'huile est un strict minimum. En effet et en théorie, le démontage du flasque d'entraînement implique un nouveau réglage de la précharge des roulements. Ce dernier doit se faire avec une nouvelle cale déformable, celle-ci ne pouvant être retirée qu'en sortant le pignon d'entraînement par l'intérieur du boîtier de différentiel...

Une fois le différentiel sorti, accrocher un peson sur un des trous du flasque d'entraînement et mesure la force nécessaire pour le faire tourner. La plage acceptable est de 9,25 à 13,8 kgf cm (soit 0,95 à 1,38 Nm), à ramener bien sûr en fonction de la distance du trou à l'axe du flasque. Par exemple si la distance est de 4 cm, la force doit être comprise entre 2,3 kg (9,25/4) et 3,5 kg (13,8/4). Dans notre cas < 1 kg.

La procédure de changement du joint d'huile et du réglage de la précharge des roulements est bien documentée dans le manuel d'atelier.

Modification du boîtier de différentiel

Sur les ponts Salisbury de 1983 à 2002, il y a une petite protusion sur le côté du palier gauche. Elle pourrait gêner le différentiel ARB et il faut la supprimer.

• Protéger le pignon d'entraînement avec un chiffon
• Meuler la protusion en prenant précaution de ne pas endommager le palier (fig. M4).
• Bien nettoyer le boîtier de tout débris métallique.

Mesures

Dans un premier temps nous déterminons l'épaisseur totale de cales qu'il faudra mettre pour avoir la bonne valeur de pré-charge des roulements. Dans une deuxième temps nous approximons la répartition des cales entre gauche et droite.

Mise en place des roulements

• Commencer par le côté gauche (couronne), passer un léger coup de papier de verre sur la portée (fig. M27).
• Graisser la portée
• Si possible chauffer les roulements 
• Presser le roulement conique (pièce d'origine) Attention de ne pas endommager les rainures des joints toriques du côté opposé (fig. 6).
• Côté droit maintenant, graisser la portée et presser le roulement fourni. 

Mesure de la pré-charge 1/2

• Monter les portées de roulement respectives sur l'ARB (cf. fig. 8).
• Monter la cage à joint (sans les joints), excroissance vers l'extérieur
• Monter la rondelle principale épaisse, mais aucune cale d'épaisseur à ce stade.
• Maintenir l'ensemble ARB et l'insérer dans le boîtier de différentiel.
• Monter le chapeau de roulement côté gauche et les vis serrées à la main.
• Avec deux leviers, plaquer le différentiel contre le carter à gauche (fig. M1 et M1-2), mettre le comparateur à zéro. Attention de ne pas basculer le différentiel (ce qui fausserait la mesure).
• Plaquer le différentiel contre le carter à droite et mesurer le jeu latéral. Dans notre cas 2,40 mm (2,80 mm sur le deuxième véhicule).
• On peut également confirmer cette valeur avec un jeu de cales  d'épaisseur.
• Ajouter 0,127mm (pré-charge) à cette valeur pour déterminer l'épaisseur "E" + "D" de cales à ajouter (fig. 8 et 5). Dans notre cas 2,53 mm (2,40 + 0,127).
• Démonter l'ARB

Montage de la couronne

• Récupérer la couronne de l'ancien différentiel (elle n'a offert aucune résistance au démontage). Bien supprimer toute trace de LOCTITE des trous de vis et des vis elles-même. Bien nettoyer la surface de contact (utiliser une pierre à aiguiser plate).
• Graisser la portée de la couronne sur l'ARB

Si la couronne de rentre pas toute seule soit chauffer la couronne (80-100°C) au four ou dans l'eau (dans ce cas la sécher à l'air comprimé avant monatge), ou en tapottant uniformément avec un maillet souple (méthode que nous avons employée).

• Bien aligner la couronne avec les filetages de l'ARB (utiliser les vis pour le guidage). Tapoter avec un maillet doux (mais ne pas utiliser les vis pour descendre la couronne en force).
• Appliquer de la LOCTITE sur les vis et les serrer régulièrement à 136 Nm 
• Ré-installer les portées de roulement, cage à joint, rondelle épaisse
• Remonter l'ARB (avec un seul chapeau de roulement).
• Mettre le comparateur sur l'extérieur de la couronne et la faire tourner
• Le voilage ne doit pas dépasser 0,05 mm. Si il y a plus, la couronne est mal montée.

Mesure de la précharge 2/2 et calcul

• Avec deux leviers plaquer le différentiel contre le carter à gauche, mettre le comparateur à zéro
• Plaquer le différentiel contre le pignon d'entraînement en le déplacement à droite pour que la couronne s'engrene bien à fond sur le pignon et mesurer le jeu (fig. M20). Dans notre cas 2,00 mm (2,40 mm sur le deuxième véhicule).
• Soustraire 0,25 mm (pour obtenir le backlash nécessaire) à cette cotte qui devient la valeur D correspondant l'épaisseur de cales à gauche. Celles-ci sont au diamètre Land Rover et constituées par les cales récupérées à droite et à gauche (fig. 5) de l'ancien différentiel. Dans notre cas D = 1,75 mm (2,00 - 0,25). Empiriquement nous avons mis un peu plus pour D, soit 1,80 mm.
• La cotte E est alors: E = épaisseur totale pré-charge - D, et doit être constituée avec le jeu fourni par ARB. Dans notre cas E = 0,73 mm (2,53 - 1,80).

Mise en place des cales d'épaisseur

• Sortir le différentiel
• Extraire le roulement gauche avec l'extracteur de roulement (fig. M21)
• Mettre le paquet de cales "D" côté gauche (cales d'origine L/R). Dans notre cas, cales vérifiées au palmer D = 0,76 + 0,72 + 0,26 + 0,06 = 1,80 mm.
• Presser à nouveau le roulement gauche
• Monter les portées de roulement respectives sur l'ARB.
• Monter la cage à joint (sans les joints), excroissance vers l'extérieur
• Mettre le paquet de cales "E" côté droit (cales ARB). Dans notre cas, cales vérifiées au palmer E = 0,73.
• Monter la rondelle principale épaisse (empillement de la fig. 8).

Ajustement du backlash

• Monter l'ensemble ARB avec le compresseur.
• Mettre le comparateur comme indiqué (fig. M22).
• Tout en bloquant l'arbre d'entrée, mesurer le jeu (max -min du comparateur).
• Le backlash doit être compris entre 0,15 et 0,27 mm. Dans notre cas 0,16 mm.
• SI CE JEU EST TROP GRAND, IL FAUT REDUIRE LA COTTE "E" ET AUGMENTER LA COTTE "D" D'AUTANT.
• SI CE JEU EST TROP PETIT, IL FAUT AUGMENTER LA COTTE "E" ET DIMINUER LA COTTE "D" D'AUTANT.

Installation du ARB

Marquage du chapeau de roulement pour l'espace du tube d'air

• Mesurer la distance entre le boîtier et l'axe du tube d'air (fig. 10). BIEN RE-VERIFIER. LES chapeaux de roulement NE PEUVENT PAS ETRE REMPLCEES EN CAS D'ERREUR !!!. Dans notre cas 13 mm.
• Retirer l'ARB et mettre le chapeau de roulement droite serré à la main dans le bon sens.
• Poinçonner la distance mesurée sur le chapeau de roulement (fig. 11).
• Retirer le chapeau de roulement et mesurer la distance de la marque au bord le plus proche. Si la distance est supérieure à 5mm, on la percera, sinon on l'échancrera à la lime. Dans notre nous avons percé (à la perceuse colonne).

Modification du chapeau de roulement droite

• Si perçage, mettre le chapeau de roulement dans un étau et percer verticalement à diamètre 2,5mm, 5 mm, puis 6mm (normalement  ¼") (fig. 12).
• Chanfreiner l'autre côté du trou d'environ 3mm (fig. 13).
• Si limage, mettre le chapeau de roulement dans un étau et limer sur le côté (fig. 14) avec une lime de ¼".
• Chanfreiner le côté intérieur.

Attention de ne pas endommager les rainures des joints toriques (fig. 6).

Perçage et filetage du boîtier de différentiel

• Marquer l'emplacement de perçage au niveau du passage du tube d'air (à droite, cf. fig. 7), de manière à ce que le tube ne soit pas gêné par la couronne. Nous avons percé entre les épaules du boîtier où il y a juste la place pour passer la douille de 9/16" afin de serrer le raccord d'air.
• Couvrir le pignon d'entraînement et les tubes d'axe avec un chiffon.
• Lever le chassis du véhicule pour dégager de l'espace au dessus du pont. Vu le peu de recul, une petite perçeuse et des mèches courtes (voire racourcies !) seront nécessaires.
• Percer à en 3 passes à 12 mm perpendiculairement au boîtier entre les 2 nervures (premier trou en 3mm, puis 6mm, puis final).
• Fileter à ¼" NPT (pas gaz), le filetage du racord à un diamètre de 13,35 mm (fig. M23).
• Ne pas mettre le raccord fileté à ce stade.
• Bien nettoyer tous les débris et inspecter (fig.M24).
• Dégraisser le pignon d'entraînement, la couronne, les filetages et vis de chapeau de roulement.
• Profiter pour démonter le reniflard du pont et le nettoyer (le notre était bouché par la graisse et rouille).

Assemblage final

• Retirer la rondelle principale, les cales et la cage à joint côté droit de l'ARB. Bien tout nettoyer, en particulier les rainures de la cage à joints.
• Lubrifier les joints et les insérer dans leur logement sur la portée SANS LES FAIRE ROULER. Utiliser plein d'huile de pont. Attention cette opération conditionne la fiabilité à terme du système d'air et est la cause principale de dysfonctionnement ultérieur.
• Ne pas omettre de remettre le chemin de roulement sur son roulement.
• Installer la cage à joints doucement sur les joints par un léger mouvement de rotation, en utilisant beaucoup d'huile (fig. M3).
• Mettre les cales et la rondelle principale.
• Bien huiler les roulements et portées de roulement dans le boîtier (utiliser de l'huile de pont pour toutes ces opérations).
• Engager l'ARB dans son boîtier.
• Relâcher le compresseur
• Mettre la coquille gauche serrée à la main.
• Vérifier que le chapeau de roulement droite s'insère bien SANS TOUCHER le tube d'air, puis la visser à la main (fig. M2).
• Serrer les chapeaux de roulements au couple 126 à 142 Nm (fig M25)
• Tourner le différentiel et s'assurer qu'il y a un espace entre le chapeau de roulement droite et l'ARB (fig. 15). Dans notre cas il y a de l'espace.

Backlash final

• Comme dans la procédure indiquée au démontage mesurer le backlash et s'assurer qu'il est entre 0,15 et 0,27 mm. Dans notre cas 0,16 mm.
• Si pas bon, dur dur (revoir le montage et ajuster le backlash comme indiqué dans la section approximation).

Profilage du tube d'air

• Tordre le tube à la main pour qu'il suive une chemin jusqu'au trou effectué dans le boîtier (fig. 17 et M11). La courbure en sortie du chapeau de roulement sera forte: utilser une cale en bois placée sous le tuyau de cuivre afin de le tordre tout en restant bien dans l'axe de sortie du chapeau de roulement.
• S'assurer qu'il ne touche aucune pièce en mouvement (espace de 8mm au moins) ni le carter (utiliser le trou de niveau pour vérifier).
• S'assurer que le tube ne frotte pas sur les bords du trou percé dans le chapeau de roulement.
• Mettre un peu de silicone dans ce trou pour éviter tout contact ultérieur avec le tube (à vérifier).

Mise en place du raccord d'air

• Couper le tube pour qu'il dépasse de 20 à 25 mm du boîtier de différentiel. UTILISER UN COUPE TUBE et non une scie à métaux (fig. M26). Vérifier que le tuyau ainsi coupé n'est pas obturé par des copeaux de métal (les dégager délicatement si nécessaire).
• Appliquer du joint LOCTITE 567 sur le raccord d'air fileté et le visser modérement dans le carter (clé de 9/16").
• Bien nettoyer l'excès de joint à l'intérieur du boîtier.
• De l'extérieur, insérer le petit joint torique sur le tube d'air.
• Tout en maintenant le tube par l'intérieur en butée, visser l'écrou de compression (clé de 3/8"), côté court, sur le raccord (fig. 18) et serrer LÉGÈREMENT. Attention de bien orienter cet écrou: une partie du filetage est supprimée côté du raccord. S'assurer que le tube d'air est bien emmanché dans l'écrou pendant le serrage.
• Re-vérifier qu'aucune pièce ne touche le tube d'air dans le différentiel. Moins de 8mm est considéré comme trop peu d'espace entre le tube une pièce (différentiel, carter).

Mise en place du tube d'alimentation d'air

• Sur un côté du tube d'air diam. 5 mm fourni par ARB, insérer le ressort, la partie haute du raccord, l'olive en laiton, le petit tube épaulé.
• Visser modérément le raccord sur le différentiel (clé 3/8").

L'autre partie du tube sera raccordée à l'éléctro-vanne ARB.

Vérification de l'engrenage pignon - couronne

Cette procédure permet de vérifier le bon engrenage du pignon d'entraînement avec la couronne et confirme le bon montage de l'ensemble.

• Étaler du bleu de Prusse uniformément sur une section dentée de la couronne avec un pinceau (fig. M6 et M6-2)
• Faire tourner l'arbre d'entrée dans le sens horaire (sens normal de fonctionnement).
• Inspecter le dépôt fait sur le reste de la couronne. Si le contact est trop profond c'est que le pignon est trop en avant (cas B). Si le contact est trop sur les crêtes des dents, c'est que le pignon est top en retrait (cas C). Si le contact n'est pas centré sur les dents de la couronne, c'est que la backlash est incorrect: à l'extérieur (cas D), il y a trop de backlash, augmenter les cales à gauche. A l'intérieur (cas E), il n'y a pas assez de backlash, diminuer les cales côté gauche (fig. M8).

Le cas d'ajustement du retrait du pignon n'est pas traité ici. Il doit être impérativement reglé avant de remonter le différentiel.

Dans notre cas c'est parfait (s'envoyer des fleurs fait du bien) voir figure M12.

Remontage des axes

• Remonter les axes en faisant attention de ne pas endommager les joints d'huile avec les cannelures des arbres
• Vérifier que l'ensemble axes et différentiels tourne librement sans point dur.

Tests

Branchement temporaire

• Préparer un raccord à une source d'air pour tube de 6 mm
• Installer une vanne avec raccords rapides 6 mm (ou mieux un côté en 6 mm et l'autre en 8 mm). Utiliser de la Locticte pour l'étanchéité.
• Mettre un raccord rapide 6 mm à l'entrée (1) du solénoide.
• Raccorder trois bouts de tube 4/6 mm de part et d'autre du T
• Raccorder le T au manomètre, à la vanne et à l'entrée 1 du solénoide
• Mettre le raccord rapide 5 mm ARB à la sortie (2) du solénoide
• Relier la prise d'air de l'ARB d'une part au raccord d'air sur le pont et d'autre part à la sortie du solénoide (on peut utiliser le futur tube d'alimentation d'air fourni par ARB)
• Câbler le solénoide à une source de 12V (fig. M7)

Tests

• Avant de mettre sous pression, vérifier que le différentiel n'est pas bloqué
• Mettre sous pression, alimenter le solénoide, ouvrir la vanne. vérifier que le manomètre affiche 5 à 6 bars
• Vérifier que le différentiel est bien bloqué en tournant une roue (l'autre tourne dans le même sens).
• Couper le solénoide, vérifier que le différentiel est débloqué (si on bloque le flasque d'entraînement et l'on tourne une roue dans un sens, l'autre tourne alors dans l'autre sens)..
• Remettre la pression puis fermer la vanne
• S'assurer que la pression ne tombe pas, sinon rechercher une fuite d'air en utilisant de l'eau savonneuse.

Notre banc test (fig. M10).

Fermeture du carter et plein d'huile

• Bien dégraisser le carter de différentiel et l'appui sur le pont
• Appliquer de la pâte à joint sur le pourtour du carter de différentiel
• Remettre le carter et les vis serrées de 27 à 33 Nm
• Faire le plein d'huile et refermer le bouchon
• Il faudra respecter une période de rodage et vérifier le niveau d'huile par la suite

Branchement air comprimé définitif

Ce montage est une suggestion, il comprend en plus de la commande de deux ARB, deux prises de service air comprimé pour outillage pneumatique (soufflette, gonfleur de pneus, ...).

MR le 8/10/05, mis à jour le 21/2/08