Évolution des boîtes pour transmissions intégrales

Article original rédigé par Dural et publié dans le forum

jeudi 20 janvier 2022, par Clement

J’avais envie depuis un moment de vous présenter de façon exhaustive les différents types de transmissions intégrales en me focalisant principalement sur le cÅ“ur de la transmission : la boîte de vitesses. Depuis le Ur quattro jusqu’aux dernières évolutions en passant par ce qui se fait ailleurs. Désolé d’avance si ça semble chiant et pompeux^^

Donc commençons par celle qui nous intéresse pour la majorité d’entre nous : celle des premières quattro.

C’est la boîte de type 016 et c’est une évolution de la 016 qui équipe les T43/44 5 cylindres traction.
Le tour de force pour la conception de cette boîte a été de faire un minimum de modifications sur la boîte existante pour l’adapter àla transmission intégrale. Et pour cela, faire passer l’arbre de renvoi pour le différentiel avant au travers l’arbre secondaire devenu creux a été décisif.
Au niveau des carters, la seule différence est en partie finale de boîte puisque le carter de 5ème est prolongé par celui de différentiel central.
Entre version traction et quattro, les différences sont peu nombreuses et elles se limitent potentiellement àce carter et àce qu’il abrite et àl’arbre secondaire (plein ou intégrant l’arbre de renvoi vers le différentiel avant qui en est dissocié sur quattro).

En rouge sur l’image, on peut voir le chemin emprunté par le couple moteur depuis l’embrayage vers les roues.
Il faut savoir que ce qui a été fait jusque làen transmission intégrale est bien différent : une boîte de vitesses transmet le mouvement àun différentiel central ou directement aux roues arrières et de làun renvoi (boîte de transfert) renvoie le mouvement àun différentiel avant indépendant.

Cette architecture a été utilisée jusqu’àl’Audi A4 B7 et les grosses Audi contemporaines avec, pour les boîtes manuelles, la 01A (qui remplace la 016 àpartir de la B3) en BVM5 et la 01E en BVM6 suivies de leurs évolutions.
Le plus gros changement a été l’intégration d’un différentiel central autobloquant de type Torsen àpartir de la 01A puis d’un Torsen C (répartition statique du couple de 40/60) sur les dernières 01E.

Suite àl’apparition de l’A5, l’architecture a sensiblement évolué.
En effet, pour améliorer la répartition des masses (qui souffre naturellement d’un surpoids en porte-à-faux avant), un gros travail a été fait pour pouvoir reculer un maximum le moteur.
La solution trouvée a été de déplacer le différentiel avant le plus en avant possible par rapport àla boîte et ainsi reculer le moteur d’autant -le différentiel avant étant obligé d’être dans l’axe des roues avant-.
Il en résulte qu’après avoir eu un "empilement" moteur-embrayage-différentiel-pignonnerie, on a désormais un "empilement" moteur-différentiel-embrayage-pignonnerie. Cela permet de reculer le moteur de 152mm. Le moteur est toujours en total porte-à-faux mais il embarque un peu moins le train avant en virage et ça améliore la protection piéton (plus d’espace devant et au-dessus du moteur).

Comme on peut le voir ici sur la 0B4 d’Audi A5 (BVM6 quattro), l’arbre de sortie avant ne passe plus au travers de l’arbre secondaire mais sur le côté de la boîte car, pour pouvoir avancer le différentiel avant, il a été nécessaire de le désaxer et de le mettre du côté droit. la tulipe de sortie avant gauche voit son axe passer devant l’ensemble volant-moteur/embrayage.
Cela se rapproche énormément de ce qui se fait chez la concurrence (BMW X-drive par exemple) car ce sont des constructeurs qui adaptent une transmission intégrale àdes véhicules propulsion qui ont des moteurs encore plus reculés que sur les dernières Audi.
Chez eux, le renvoi et le différentiel avant sont dissociés de la boîte et ce dernier est bien plus en avant par rapport àla boîte. C’est une architecture par boîte de transfert. C’est également le type d’architecture utilisée sur les versions àboîte automatique. ZF n’allant pas s’amuser àfaire une version spécifique aux Audi quattro pour ses BVA, il a fallu adapter la transmission intégrale autour des boîtes proposées par l’équipementier, et ça dès l’Audi V8.
Ce qu’il en découle pour les BVM comme la 0B4, c’est une boîte bien plus lourde et encombrante qu’auparavant ainsi qu’une méthode de remplacement d’embrayage plus complexe.
La grosse évolution de cette architecture a été, àce jour, l’ajout de plein de crabots qui permettent de désaccoupler l’arbre central et le différentiel arrière dans certaines phases de conduite afin de faire des économies de carburant (quattro ultra). Ce qui en fait définitivement des transmissions intégrales non permanentes.

Ça, c’était pour les architectures moteur longitudinales.

Pour les moteurs transversaux (TT et A3 en tête), c’est beaucoup plus simple et c’est ce qui est adapté dans beaucoup de transmissions intégrales.
C’est tout simplement de ne pas utiliser un différentiel central mais un visco-coupleur (comme le fameux Haldex de beaucoup de ces voitures). L’avantage de ce dispositif, c’est qu’on peut le placer où on veut entre la boîte et le pont arrière et que ça simplifie énormément l’architecture.
Ainsi, dans le groupe Volkswagen, seules les voitures àmoteur longitudinal avant ont un différentiel central, TOUTES les autres ont un visco (Lambo et Porsche comprises).

Ici, on peut voir en coupe une boîte de Golf 2 Synchro mais l’architecture principale de la boîte n’a pas changé depuis.
Un arbre de renvoi solidaire du corps de différentiel avant transmet le mouvement àun arbre de sortie qui envoi le couple au visco fixé juste en entrée du différentiel arrière. Le couple transmis aux roues arrières sera au mieux identique àcelui de l’avant (visco totalement embrayé) et correspondra àun quattro classique avec embrayage central bloqué. Au pire, le couple transmis aux roues arrière est nul (visco totalement débrayé) et on est en traction. En fonctionnement normal, le visco patine plus ou moins selon la demande de l’électronique et débraie automatiquement au freinage. De par sa conception, c’est une transmission intégrale non-permanente puisqu’il existe des phases de fonctionnement où un train n’est pas relié mécaniquement àla boîte.

Après, pour les moteurs transversaux, l’architecture peut être complexe pour intégrer un vrai différentiel central.
Chez Mitsubishi qui a préféré cette option àun visco-coupleur, on obtient 4 arbres concentriques.

Le différentiel central et situé comme celui d’une traction. Il renvoie le mouvement d’une part vers le différentiel avant et d’autre part vers le différentiel arrière via un arbre qui passe autour du différentiel avant. Sans oublier les sorties du différentiel avant qui tourne au milieu de tout ça.
Imaginez la complexité du truc, avec tous les roulements àaiguilles et les jeux de fonctionnement àrespecter...

Chez Subaru, il s’agit d’une transmission qui se rapproche énormément des premières quattro (inspiration ?) : l’arbre secondaire de boîte entraîne le différentiel central qui répartie le couple d’une part vers le pont arrière et d’autre part vers le pont avant via un arbre concentrique àl’arbre secondaire. La seule petite nuance est que l’arbre de sortie vers le pont arrière est dans l’axe de l’arbre primaire, ce qui implique un renvoi.

Tout cela est exhaustif comme dit précédemment, je n’ai pas couvert l’ensemble des technologies employées chez tous les constructeurs.

Voir en ligne : Lien sur le forum

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