Technique:
Considérations sur le "spool"

Edité le 15/03/2006.
Réactualisé le 21/06/2006.
Textes et photos de Georges.

Définition

Le terme "Spool" désigne une pièce qui remplace soit le différentiel, soit la roue-libre pour le train avant. Il s'agit en fait d'un axe rigide purement et simplement. Ceci signifie que les roues avants droite et gauche tourneront toujours à la même vitesse, sans effet différentiel ou de glissement.

Utilisation

Si l'on trouve des axes rigides sur le train arrière des pistes 1/8° thermiques quatre roues motrices depuis de nombreuses années (cas que l'on évoquera pas ici, mais il est fort probable que les axes rigides apparaissent un jour ou l'autre sur le train arrière dans les catégories électriques), l'utilisation de l'axe rigide à l'avant dans les catégories piste électrique quatre roues motrices est plus récente, suite à la brusque montée en puissance des motorisations.

Pour les catégories tout-terrain électrique quatre roues motrices, l'utilisation de l'axe rigide à l'avant commencent également à être considéré. Il est également testé dans certaines conditions particulières à l'arrière, en deux ou quatre roues motrices.

Pour les catégories piste électrique quatre roues motrices, il est parfois également testé à l'arrière associé à une roue-libre à l'avant en cas de forte accroche.

La plupart des voitures de base sont livrées avec un différentiel à l'avant. Ceci est logique, car l'auto est ainsi facile, fluide, et surtout aspects importants en loisir, l'auto est plaisante à conduire (pour peu que l'on ne se soit pas complètement fourvoyer dans les réglages de suspension) et le différentiel génère moins d'usure de la transmission.

Cependant, bien qu'il reste une valeur sûre dans certains cas (exemple en compétition avec des pneus en mousse sur moquette), le différentiel manque d'efficacité au niveau de la motricité et de la directivité. C'est pour cela que dans une grande majorité de cas, on emploiera la roue-libre avant.

Cette dernière a cependant un inconvénient lors des phases de freinage, car alors seules les roues arrières se bloquent, avec donc un risque de tête-à-queue. Lorsque l'on cherche donc à la fois la motricité et l'efficacité au freinage, le spool peut se révéler une option intéressante au détriment d'un peu de directivité. Le spool rend globalement l'auto plus régulière et plus facile (parfois trop au risque de l'engluer).

Il n'y a pas de règle absolue concernant l'usage du spool. S'il est vrai qu'on l'utilisera volontiers sur terrain glissant, ce n'est pas le seul cas d'utilisation. On peut ainsi envisager de l'utiliser sur des pistes rapides nécessitant à un endroit un gros freinage, sur moquette aussi, etc. Seul le verdict du chrono doit décider. Il peut constituer aussi un atout dans certaines configurations de course (format Reedy-Race par exemple, car freinage plus tardif possible) où la régularité prime sur le chrono pur. L'auteur l'affectionne (sans la roue-libre centrale) par exemple sur les circuits techniques avec peu de grip, ou avec une accroche variable (genre plaque de poussière ou de gras), ou avec des dénivellées ou des bosses.

On déconseillera cependant son usage aux débutants et aux compétiteurs soucieux de leur budget, car le spool est théoriquement complètement anti-mécanique (même si en pratique, ça marche). Il sollicite énormément la transmission, particulièrement les cardans avants, qui voit leur durée de vie considérablement diminuer. De plus, le spool donne au pilote l'envie d'accélérer plus fort et de freiner plus souvent, ce qui entraîne une consommation à la hausse et surtout une usure moteur bien plus importante. Débuter ou pratiquer en loisir avec un spool risque de donner de mauvaises habitudes et d'augmenter les coûts.

Construction:

Il existe de très nombreuses variantes de construction du spool, aussi bien au niveau de la matière que de la conception.

Les plus fréquents sont les spools monoblocs, généralement en aluminium, en acier ou en delrin avec la poulie ou le couple conique rapporté (en général). Ils peuvent ou non accepter des embouts de cardan en plastique (autrement appellés "blades"), fortement conseillés si on a le choix, car ils constitueront une pièce d'usure économique à remplacer.

On voit également de plus en plus des spools en trois parties, avec un corps principal métallique supportant la poulie ou le couple conique rapporté, et des sorties (qui peuvent être remplacées) soit en polymère (généralement du Delrin) soit métallique.

Mis à part les différents types de construction, il existe deux écoles concernant la conception des spools et qui ont chacune des arguments défendables:

  • Les partisans du spool le plus léger possible, afin de réduire les masses en rotation pour de meilleures accélérations.
  • Les partisans du spool lourd, afin de bénéficier d'une certaine inertie. Cette inertie aurait pour avantage de générer moins d'à-coup dans la transmission, ce qui donnerait des trajectoires moins heurtées en virage et mieux dessinées, et génèrerait moins d'usure.

Certains constructeurs comme Team Losi pour sa JRX-S ont opté non pas pour un spool monobloc ou en plusieurs parties, mais pour un kit de conversion pour différentiel comprenant une poulie, qui au lieu d'accueillir des billes, comprend des flasques de glissement. Théoriquement, en fonctionnement normal, l'ensemble qui en résulte se comporte comme un axe rigide, mais s'il se produit un effort anormal (voiture en l'air puis atterrissage brusque, collision, vibreur...), l'ensemble peut glisser et la transmission est mieux protégée. Un peu comme un différentiel très serré, cependant l'expérience a montré qu'un différentiel très serré ne se comporte pas vraiment comme un spool.

Entretien

Le spool sollicitant de façon impitoyable la transmission (car aucun effet différentiel), il est indispensable de l'associer à des éléments de transmission avant renforcé. Sont donc totalement à exclure les cardans en plastique (ou composite). Les cardans en aluminium de type MIP CVD souffrent terriblement, et la plupart des constructeurs les employant sur leurs autos proposent en option des cardans en acier ou en aluminium. Si l'auto sur laquelle on souhaite monter un spool a une transmission par cardan central (Team Associated TC3/TC4, HPI RS4 Pro4, Tamiya TB Evo, Evo2, Evo3, Evo4, Evo5, etc.), la transmission doit être sans point faible et parfaitement calée. Si le constructeur (ou un optionneur) propose des options pour renforcer la transmission, leur achat sera certainement à considérer. Il faut garder à l'esprit que l'utilisation du spool augmente grandement non seulement les risques de casse, mais aussi les coûts de cette casse.

Que le spool puisse recevoir ou non des cardans équipés d'embouts de cardan type blade (en photo ci-contre), il est important que la transmission tourne sans point dur. Si les sorties du spool sont creusées par la goupille du cardan, il peut en résulter des points durs dans la transmission qui occasionneront un comportement bizarre, voir imprévisible sur la piste.

Il est donc important de surveiller ce point, mais également l'état des cardans. Sous l'effet des contraintes générées par le spool, les cardans en eux-mêmes peuvent se tordre ou fléchir, et l'articulation côté roue s'user prématurément.

Au niveau de l'articulation côté roue, la graisse Tamiya "Anti-Wear" donne un excellent résultat pour diminuer l'usure. Un très bon produit, hautement recommandable, un peu cher à l'achat, mais qui se rentabilise vite. Inutile d'en mettre une grande quantité, mieux vaut un film fin homogène qu'une grosse tartine mal répartie.

Les graisses noires (graphitées?) pour butée à billes de différentiel type Team Associated donne un bon résultat, mais en-deça de celui obtenu avec cette graisse Tamiya.

Appliquer une fine quantité de ce type de graisse sur les sorties du spool pourrait être aussi intéressant si les cardans n'ont pas d'embouts blades, toujours dans le but de diminuer l'usure. Si les cardans ont des embouts blade, il ne faut pas hésiter à les changer dès qu'ils présentent des signes de fatigue, avant que leurs goupilles ne creusent les sorties du spool.

Conseil de réglages (donnés par Jean-Marc Betticher sur le site ERMC)

"Bien que l'on devrait plutôt dire axe rigide, le spool remplace la roue libre dans la cellule avant de votre voiture. Il permet de freiner avec les roues avant. Essayer de freiner avec la roue-libre à l'avant et vous comprendrez tout de suite l'utilité du spool sur certaines pistes. Le spool rendra votre voiture plus facile à conduire.

Voici quelques conseils pour utiliser encore mieux votre voiture avec le spool:

  • AUGMENTER LE DROOP ARRIERE (plus de débattement de suspension)
    Ceci augmente le transfert des masses sur l'avant lors des freinages.
    Cela génère plus de direction dans le virage.
    Soyez prudent avec ce réglage car si vous augmentez trop, la voiture aura trop de direction en entrée de courbe.
  • ABAISSER LE CENTRE DE ROULIS AVANT
    Pour faire cela, réduire le nombre de cales sous les supports de bras inférieurs.
    Cela génère plus de direction en entrée et dans le virage.
  • DIMINUER LE DROOP AVANT (moins de débattement de suspension)
    Lorsque vous accélérez, plus de poids chargera l'avant.
    Cela génère plus de direction lors de l'accélération (on-power steering)
  • REDUIRE LE BUMP-STEER (moins de variation de l'ouverture des roues avant à l'enfoncement).
    Pour réduire le "bump steer", il suffit d'ajouter des rondelles sous la rotule de votre fusée avant (note du webmaster: uniquement vrai si la rotule se visse par dessous, sinon, on ajoutera des rondelles côté direction). Ceci diminue l'ouverture des roues lorsque vous appuyer sur le train avant de votre voiture.
    Ceci va augmenter la directivité en milieu de courbe et augmentera la direction lors de l'accélération (on-power steering).

Conclusion, le spool peut être très efficace. Particulièrement sur certains tracés où l'on doit freiner.
Le désavantage du spool est qu'il rend la voiture tellement facile à conduire que l'on aura la fâcheuse tendance à rouler comme un interrupteur. Et rouler comme un interrupteur va rapidement fusiller votre moteur. Frein, gaz, frein gaz.... Bref si vous utilisez un spool contrôler régulièrement l'état de votre moteur."

On peut ajouter aussi que certains pilotes associent le spool avec de l'ouverture in-board sur les triangles avants (attention, ce réglage peut aussi faire varier l'empattement, ce qui aura aussi son effet), mais ce réglage n'est pas disponible sur toutes les autos du marché.

Cas particulier du spool associé à la roue-libre centrale.

Auparavant, on a évoqué le spool dans le cas de quatre roues motrices permanentes, qui est le cas le plus fréquent d'utilisation.

Il est cependant possible d'associer ce spool à une roue-libre centrale. A l'accélération, le comportement est identique. En virage, les roues avants (qui restent solidaires et tournent à la même vitesse sans effet différentiel) peuvent débrayer et tourner plus vite que les roues arrières. Au freinage, seules les roues arrières bloqueront. Sur le Multi-Diff X-Ray, cette configuration correspond à la position "Solid One-Way".

Cette configuration peut présenter un intérêt sur certaines surfaces, comme la moquette. En effet, sur cette surface par exemple, si on opte pour la roue-libre avant, on obtient une auto très vive qui peut signer d'excellents temps au tour. Le problème est que sur la durée d'une manche, on a du mal à signer des chronos constants car l'auto est délicate. Si on opte pour le spool, on obtient une auto facile et prévisible, on peut freiner tard, mais l'auto est parfois auto-freinée voir engluée. On obtient ainsi des temps très réguliers sur une manche, mais les temps au tour sont moins bons qu'avec la roue-libre avant.
Avec cette position intermédiaire, on prend le meilleur des deux mondes. L'auto reste très vive malgré tout, mais sensiblement plus constante. Seul bémol, au freinage, seul les roues arrières se bloquent comme avec la roue-libre, et suivant le tracé, on peut avoir une fausse sensation de confort qui en réalité fait perdre beaucoup de temps. Bref, comme déjà écrit précédemment, le choix sera dicté par le chrono (sur un tour, mais aussi sur toute la durée de la manche).

Textes et photos de Georges.