Cet article a été conçu comme un cours de base typique, quelque chose comme « Tout ce que vous vouliez savoir sur la transmission intégrale, mais que vous ne saviez pas qui demander » : « Tout ce que vous vouliez savoir sur la transmission intégrale, mais que vous ne saviez pas à qui demander ». Comment la transmission différentielle diffère de celle qui est connectée à l’aide de visco-coupleurs ou d’unités de type Haldex, à quoi servent les différentiels autobloquants… Mais plus nous avons étudié l’aspect historique de la question, plus nous avons été surpris. Il s’est avéré que la première voiture de tourisme à transmission intégrale permanente a été fabriquée en Hollande il y a cent ans ! Et en 1935, par exemple, une voiture de course américaine à transmission intégrale a failli sauver l’humanité de la Seconde Guerre mondiale.
Pourquoi une voiture de tourisme a-t-elle besoin d’une transmission intégrale ? Aujourd’hui, au XXIe siècle, cette question semble rhétorique. Bien sûr, pour que les forces de traction d’un moteur soient exploitées au mieux. Pour que les roues tournent le moins possible au ralenti lors d’une accélération sur une surface glissante. Quatre roues motrices valent mieux que deux ! Mais l’humanité a compris depuis longtemps cette vérité fondamentale. Demandez à n’importe quel expert automobile et il vous dira que l’ère de la transmission intégrale sur les voitures particulières de masse n’a commencé qu’en 1980 avec l’apparition de l’Audi Quattro. Il citera également de rares prédécesseurs – par exemple, la supercar anglaise Jensen FF de 1966 et la Subaru Leone 4WD de 1972. Toutefois, un véritable expert émettra immédiatement une réserve : les premières Subaru à quatre roues motrices ne disposaient pas d’une transmission intégrale permanente, mais d’une transmission à temps partiel. Et comme on dit, il s’agit de pommes et d’oranges.
Une solution provisoire
La transmission à temps partiel sur l’une des paires de roues est une solution palliative pour les voitures particulières. Le nom « 4×4 à temps partiel » vient du monde des SUV et des camions tout-terrain. Une telle voiture, dans laquelle l’un des essieux est constamment en tête et l’autre est relié de manière rigide si nécessaire, n’est capable de montrer ses caractéristiques de transmission intégrale qu’en cas de franchissement de la route. La transmission intégrale solide doit être désactivée lorsque l’on roule sur une chaussée dure. Pourquoi ? La raison en est ce que l’on appelle la circulation de la puissance. En effet, dans les virages, les roues avant couvrent une plus grande distance et se déplacent le long d’arcs de plus grand rayon, ce qui signifie qu’elles tournent plus vite que les roues arrière. Sur les voitures équipées de ce type de transmission, la traction des roues avant diminue et celle des roues arrière, au contraire, augmente. Dans certains cas, le couple de traction peut être remplacé par un couple de freinage, c’est-à-dire que les roues avant augmenteront la résistance au mouvement de la voiture. C’est une bonne chose lorsqu’il y a de la terre ou de la neige sous les roues – à moins que la voiture ne devienne plus difficile à diriger et se déplace vers l’extérieur comme une « charrue » avec les roues tournées vers l’extérieur. Dans un virage, toutes les roues roulent sur leur trajectoire et sont forcées de tourner à des vitesses angulaires différentes. C’est pourquoi trois différentiels sont nécessaires pour une transmission intégrale permanente : deux entre les roues et un entre les essieux.
Néanmoins, une transmission intégrale bloquée a été utilisée sur les voitures de tourisme. Cependant, il s’agissait plutôt de voitures de cross-country. En URSS, par exemple, la production de petites séries de GAZ-61, la « Emka » à quatre roues motrices dotée d’un moteur six cylindres et d’un essieu avant à temps partiel, a débuté en 1938. Après la guerre, une version « tout-terrain » de la « Pobeda », la GAZ-M72, et la Moskvitch-410 avec une transmission similaire ont également été produites… La Subaru Leone 4WD de 1972, soit dit en passant, a également été conçue pour venir à bout du tout-terrain – la garde au sol des voitures dotées d’un essieu arrière à temps partiel était plus élevée que celle des Subaru à traction avant conventionnelles.
La Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972-1979) est une version à quatre roues motrices de la voiture à traction avant avec une traction arrière à connexion manuelle. Le moteur a une cylindrée de 1,4 litre (72 ch) ou de 1,6 litre (80 ch). Outre le break, une berline et un pick-up étaient également équipés d’une transmission intégrale. Jusqu’en 1989, la traction arrière était connectée soit manuellement (sur les voitures à transmission manuelle), soit automatiquement – avec un embrayage à friction multidisque (sur les voitures à transmission automatique) sur toutes les Subaru à quatre roues motrices.
La transmission à temps partiel est donc inutile sur les routes goudronnées, où les voitures passent le plus clair de leur temps : elle ne fait qu’alourdir la voiture. Après tout, pendant tout ce temps, une voiture doit « transporter » une boîte de transfert, dans laquelle il y a une prise de force vers le deuxième axe « temporairement en tête », un arbre de transmission supplémentaire, l’engrenage principal du deuxième essieu…
Par ailleurs, il est très facile de transformer une transmission intégrale à temps partiel en une transmission intégrale à quatre roues motrices. Il suffit d’ajouter un différentiel inter-essieux à la boîte de transfert.
La transmission intégrale à temps plein
Pourquoi avons-nous besoin d’un différentiel intercalaire ? Deux différentiels intercalaires, à l’avant et à l’arrière, permettent à chaque paire de roues de tourner à des vitesses différentes dans les virages. Le différentiel inter-essieux fait ce travail pour les deux essieux moteurs. Par conséquent, une voiture dotée de trois différentiels peut facilement se déplacer avec une transmission intégrale à temps plein sur n’importe quelle route !
Élémentaire ? Jusqu’au début des années 80, on pensait que les voitures routières n’avaient pas besoin d’une transmission intégrale à temps plein. Pourquoi le moteur devrait-il constamment faire tourner la deuxième paire de roues et les pièces de transmission qui y sont liées sur l’asphalte sec – c’est à la fois du bruit et une augmentation de la consommation de carburant… Ce n’est qu’après l’apparition de l’Audi Quattro que l’opinion publique a commencé à changer en faveur de la transmission intégrale intégrale à temps plein. En effet, la poussée du moteur est constamment répartie non pas sur deux, mais sur les quatre roues, ce qui laisse une plus grande marge d’adhérence pour la réflexion des forces latérales. Une telle voiture s’avère beaucoup plus stable dans un virage lorsqu’elle accélère ou freine avec un moteur.
Passons maintenant à la conduite de l’Audi 80 Quattro de la seconde moitié des années 1980. Le système Quattro est plus simple et plus compact que la transmission Ferguson. Le différentiel autobloquant Torsen est utilisé par Audi depuis 1984. Contrairement au différentiel qui est bloqué par un visco-coupleur, le Torsen réagit aux variations du couple mis en œuvre par les roues de chacun des essieux, augmente la stabilité au freinage et permet d’utiliser un ABS, puisqu’il n’est bloqué qu’en traction.
D’ailleurs, le Range Rover (1970) et la Niva russe (1976) sont considérés comme les premières voitures produites en série avec des différentiels inter-axes dans la transmission. Mais comme ces deux voitures appartiennent encore à la tribu des tout-terrains, l’Audi Quattro récolte les lauriers d’un pionnier parmi les voitures de tourisme.
Quant aux concepteurs de voitures de course, n’avaient-ils pas déjà utilisé la transmission intégrale à temps plein ? Nous savons que des tentatives de construction de voitures de course à quatre roues motrices ont été faites avant l’ère Quattro. Par exemple, le premier projet d’après-guerre de Ferdinand Porsche était une voiture de course à quatre roues motrices, la Cisitalia 360, dotée d’un moteur central et d’un moteur 12 cylindres de 1,5 litre. Mais on sait avec certitude que la traction avant de cette merveille technologique était à temps partiel : le coureur ne devait l’utiliser que dans les lignes droites du circuit, et repasser en traction arrière avant les virages.
La Cisitalia a-t-elle eu des prédécesseurs ? Il s’est avéré, par exemple, que le même Ferdinand Porsche a construit une voiture électrique à quatre roues motrices en 1900. Mais c’est une voiture de course de 1902 de la société néerlandaise Spyker qui causera un véritable choc à l’expert en automobile. À cette époque « ancienne », où même les freins n’étaient installés que sur les roues arrière, cette voiture était littéralement équipée d’une transmission intégrale à temps plein – avec un différentiel entre les essieux !
Spyker, une entreprise néerlandaise spécialisée dans la production de voitures hippomobiles, a été fondée en 1880 par les frères Spyker (en flamand, le nom de famille s’écrit Spijker). Deux ans plus tard, avec l’aide du designer belge Joseph Laviolette, la voiture de course à quatre roues motrices Spyker 4WD (1902-1907) a été développée avec une conception étonnamment progressiste – avec trois différentiels ! Il y avait également trois mécanismes de freinage : deux agissaient sur les roues arrière et un autre frein était installé sur l’arbre de transmission des roues avant.
Nous pouvons donc affirmer que le système Full-Time 4WD a plus de cent ans… Peu de Spykers à quatre roues motrices ont été produites – elles coûtaient beaucoup d’argent et n’ont pas pu remporter de succès dans les courses pour diverses raisons. D’autres voitures de course à quatre roues motrices, la Bugatti Tipo 53 et la Miller FWD du début des années 30, n’ont pas eu beaucoup plus de succès. En ce qui concerne Bugatti, l’initiative revient à l’ingénieur de Fiat Antonio Pichetto qui, en 1930, propose à Ettore Bugatti de construire une voiture de course dotée d’une configuration de roues 4×4. En 1932, trois Bugatti Tipo 53 à transmission intégrale ont été construites, avec de puissants moteurs à injection d’air de 300 chevaux, une transmission intégrale permanente et trois différentiels.
Une boîte de vitesses à trois différentiels répartissait la poussée d’un moteur huit cylindres à injection d’air de 300 chevaux sur les quatre roues. La boîte de vitesses, comme d’habitude chez Bugatti, est installée séparément du moteur, la boîte de transfert avec le différentiel inter-axes formant une unité avec lui. Les arbres d’entraînement des essieux avant et arrière se trouvaient sur le côté gauche de la voiture, tandis qu’un coureur était assis sur le côté droit. Malgré les recommandations du concepteur des voitures à traction avant de l’époque, Albert Grégoire, ce ne sont pas des joints homocinétiques de type Tracta, mais des joints de cardan ordinaires qui ont été utilisés pour l’entraînement des roues avant de la Bugatti T53. En outre, la Tipo 53 était équipée d’une suspension avant indépendante atypique pour Bugatti, reposant sur un ressort transversal. Tout cela entraîne une sollicitation accrue du volant – il est extrêmement difficile de conduire la voiture dans les virages, bien que les vitesses de passage des virages en gravier soient supérieures à celles des voitures à propulsion de l’époque. Au total, trois Bugatti T53 ont été construites, qui ont participé à différentes courses jusqu’en 1935.
Il est intéressant de noter que les Italiens ont soigneusement étudié la voiture de course américaine Miller à traction avant, achetée spécialement pour être démontée, avant de créer la Bugatti à traction intégrale. À son tour, l’Américain Harry Miller s’intéresse à l’idée de Bugatti et décide lui aussi de construire une version à quatre roues motrices de sa voiture, après avoir obtenu le parrainage de la société FWD (Four Wheel Drive) qui produit des camions dotés d’une configuration de roues 4×4. C’est ainsi que sont apparues les voitures de course à quatre roues motrices Miller FWD.
Le designer américain Harry Miller est devenu célèbre dans les années 20-30 pour ses voitures de course destinées aux compétitions de 500 miles sur l’Indianapolis Motor Speedway, et ses moteurs à huit cylindres droits avec deux arbres à cames en tête ont servi de base aux moteurs d’Ettore Bugatti. Il est intéressant de noter que Miller a construit des voitures à traction avant et arrière et qu’en 1932, il a fabriqué plusieurs châssis Miller FWD à quatre roues motrices avec trois différentiels dans la transmission. L’une des Miller à quatre roues motrices a mené la course de l’Indy 500 en 1934, mais a terminé neuvième en raison de problèmes techniques.
C’est à ces voitures qu’est lié un épisode curieux: lors de la course sur le circuit Avus de Berlin en 1935, la Miller à quatre roues motrices roulait en troisième position lorsque son moteur à huit cylindres en ligne droite n’a pas tenu le coup et a littéralement explosé. Au même moment, les morceaux du moteur ont presque atteint les tribunes, dans lesquelles se trouvaient, entre autres personnalités du parti national-socialiste, Hitler lui-même! En effet, il est rare que l’on puisse regretter l’absence de victimes humaines. Si un fragment de piston avait touché la tête d’une seule personne, le cours de l’histoire mondiale aurait été complètement différent…
Mais la Bugatti T53 et la Miller FWD n’ont pas fait l’objet d’une évaluation appropriée: la conception «brute» et les pannes constantes ont échoué. Mais l’épisode suivant de l’histoire des voitures particulières à transmission intégrale s’est avéré véritablement funeste.
La formule Ferguson
Revenons à la théorie pour évaluer l’importance de ce qui se passait en Angleterre au tournant des années 50-60. Le différentiel inter-essieux est conçu pour «délier» les deux essieux moteurs. Par exemple, les roues arrière dérapent follement, tandis que les roues avant restent immobiles. Et le différentiel n’empêche en rien ce phénomène!
Le remède à ce problème a été inventé par les concepteurs de SUV : il s’agit d’un blocage positif. Le conducteur tire le levier au bon moment, le mécanisme fixe fermement les engrenages du différentiel inter-essieux – et la transmission passe d’un différentiel « libre » à un différentiel rigidement fermé. C’est selon ce schéma qu’ont été fabriquées les premières générations de Range Rover, la Niva russe et bien d’autres SUV. Et, soit dit en passant, la première Audi Quattro aussi – jusqu’en 1984, le conducteur devait activer lui-même le blocage du différentiel entre les essieux de ces voitures.
Là encore, il s’agit d’une solution palliative : sur une voiture de route, le blocage ne peut être activé qu’en dehors de la route. Il doit être désactivé sur l’asphalte. Et si une voiture se retrouve soudainement sur une portion de route glissante, les roues d’un essieu commenceront à glisser avant les autres lors de l’application de la traction.
Est-il possible de faire en sorte que le différentiel se bloque automatiquement en cas de patinage? L’introduction d’un différentiel autobloquant entre les essieux est associée au nom de l’Anglais Tony Rolt, coureur automobile et concepteur. Avec son ami Fred Dixon, également coureur et véritable passionné de bricolage automobile, il a ouvert avant la guerre son propre bureau Rolt/Dixon Developments pour la préparation de voitures de course. Après la guerre, les deux amis s’intéressent à l’idée d’une transmission intégrale à temps plein. Après avoir construit un «chariot» expérimental à quatre roues motrices appelé «Crab», Rolt et Dixon se sont retrouvés en 1950 sous l’aile de Harry Ferguson, un fabricant de tracteurs prospère. C’est ainsi qu’est née la société Harry Ferguson Research.
Ferguson n’est pas intéressé par les voitures de course, mais il rêve d’une voiture de route sûre, dont les roues ne glisseraient pas à l’accélération et ne se bloqueraient pas au freinage. Rolt et Dixon décident de concevoir une telle voiture en partant de zéro, en incluant la carrosserie, la transmission et le groupe motopropulseur!
Les amis n’ayant pas les connaissances suffisantes, Claude Hill est invité à occuper le poste de chef concepteur compétent, qui quitte Aston Martin pour un poste aussi intéressant. Malgré les finances de Ferguson, le travail est lent : la berline expérimentale Ferguson R4 n’est prête qu’au bout de six ans. Mais quelle voiture ! Une traction intégrale, un moteur quatre cylindres à plat, des freins à disque sur toutes les roues et le système de freinage électromécanique antiblocage Dunlop MaxaRet, inspiré de l’aviation!
La Ferguson R4 (1956) était une voiture expérimentale équipée de la transmission Ferguson Formula. Le prototype était équipé d’un convertisseur de couple au lieu d’une boîte de vitesses.
Mais le plus intéressant pour nous se trouvait à l’intérieur de la boîte de transfert du prototype. Après l’avoir démontée, nous aurions vu, en plus du différentiel, un «jeu» d’engrenages supplémentaire, deux embrayages à roue libre à billes et deux paquets d’accouplements à friction. Tant que les roues ne patinaient pas, l’ensemble tournait tranquillement au ralenti. Mais lorsque les roues de l’un des essieux commençaient à patiner et que la différence entre les vitesses de rotation des arbres de sortie atteignait une certaine valeur, l’un des embrayages se déclenchait, pressait « son » paquet d’accouplements à friction – et ceux-ci freinaient l’engrenage du différentiel, le bloquant instantanément et transformant l’entraînement différentiel en un entraînement solide!
Le prototype suivant, la Ferguson R5 de 1962, dont la préparation a duré six ans, s’est avéré encore plus intéressant : il s’agissait d’un break à quatre roues motrices. Les experts du magazine Autocar, qui ont testé la Ferguson R5 par la suite, ont fait part de leurs impressions : « La voiture atteint la limite de la glisse à des vitesses incroyablement élevées!
La Ferguson R5 a été préparée pour la production en série en 1962.
Mais aucun constructeur automobile ne s’est lancé dans la production du premier break à transmission intégrale au monde, doté d’un différentiel autobloquant entre les essieux et d’un système ABS – la Ferguson de série se serait avérée trop compliquée et trop chère. En 1962, Rolt réussit néanmoins à intéresser la direction de la société Jensen: il propose d’adapter une transmission intégrale au coupé Jensen CV8 équipé d’un moteur Chrysler V8 de 300 chevaux, dont la production en série est en cours de préparation. La transmission intégrale s’est avérée très utile pour ce coupé puissant et rapide!
Trois ans plus tard, la Jensen CV8 FF expérimentale à quatre roues motrices a été construite. En 1966, le modèle suivant fait son apparition : la Jensen Interceptor, dotée d’un moteur huit cylindres de 325 chevaux encore plus puissant. Outre le coupé à propulsion, une option portant une modeste plaque JFF était également proposée. Il s’agit de la célèbre Jensen FF, la première voiture de série à traction intégrale au monde, dotée d’un différentiel inter-axes autobloquant et de l’ABS! Les lettres FF correspondent à Formula Ferguson, la désignation de la transmission brevetée par Rolt et ses collègues.
Tous les journalistes automobiles de l’époque mentionnent la stabilité exceptionnelle des Jensen à quatre roues motrices et «une marge de poussée presque illimitée sur l’asphalte mouillé». Il est dommage que Ferguson lui-même ne soit plus en vie à cette époque – il est décédé en 1960…
Pourquoi parlons-nous tant de la formule Ferguson? Parce que c’est Harry Ferguson Research qui, pour la première fois au monde, a accordé une attention aussi sérieuse à la transmission intégrale en tant que moyen d’accroître la sécurité active!
Nous avons déjà dit que les quatre roues motrices laissent une plus grande marge d’adhérence pour la réflexion des forces latérales. C’est un avantage. Mais il y a aussi un inconvénient: la réaction à l’alimentation en carburant n’est plus univoque. Si vous appuyez sur l’accélérateur d’une puissante voiture à propulsion arrière dans un virage glissant, l’essieu arrière dérapera. Sur une voiture à traction avant, au contraire, les roues avant glisseront lorsque la traction sera appliquée. La question n’est pas de savoir si c’est bon ou mauvais. L’essentiel est que le conducteur sache toujours comment la voiture se comportera dans ce cas.
Quel est l’axe qui glisse sur une voiture à quatre roues motrices? Il n’est pas facile de répondre à cette question. Si la carrosserie avant est actuellement plus déchargée ou s’il y a une surface plus glissante sous les roues avant, la dérive commencera. Et si les roues arrière sont dans les pires conditions d’adhérence, la voiture dérape. La réaction peut être ambiguë! Et elle n’est pas sûre.
La Jensen FF (1966-1971) est une version à quatre roues motrices du coupé Jensen Interceptor. Il s’agit de la première voiture de série à quatre roues motrices dotée d’un différentiel inter-axes autobloquant. Le moteur Chrysler V8 à gros bloc d’une cylindrée de 6,3 litres développait 325 ch et entraînait toutes les roues par l’intermédiaire de la boîte de vitesses automatique TorqueFlite à trois rapports ou d’une boîte de vitesses manuelle à quatre rapports. Chaussée de pneus diagonaux d’une dimension de 6,70-15 (comme la Volga GAZ-21), la Jensen FF, d’un poids à vide de 1800 kg, développait 212 km/h et atteignait 100 km/h en 7,7 secondes. Autres caractéristiques techniques: direction à crémaillère avec direction assistée, freins à disque sur toutes les roues, ABS Dunlop MaxaRet à un canal (retard maximal), suspension indépendante à l’avant sur double triangulation et ressort dépendant avec tige Panhard à l’arrière. En 1968, au Royaume-Uni, la Jensen FF coûtait 6 000 livres, soit à peu près le prix de la Rolls-Royce la moins chère. Au total, 318 voitures à quatre roues motrices ont été produites.
Heureusement, Tony Rolt était lui-même un pilote de course, et un très bon pilote – une fois, au début des années 50, il a même remporté la course des 24 heures du Mans. C’est pourquoi Rolt et ses collègues ont essayé d’éviter l’ambiguïté de la transmission intégrale dès le début en utilisant un différentiel inter-essieux non égalisateur. Sur toutes les voitures équipées d’une transmission Ferguson, 63 % du couple était appliqué aux roues arrière et 37 % à l’avant. Ainsi, la réaction à l’augmentation de la traction était proche de la traction arrière.
Le différentiel autobloquant permettait à la Jensen de tirer le meilleur parti des deux types de transmission. La facilité d’entrée dans les virages et l’absence de circulation de la puissance dans les modes de conduite normaux, sans patinage, proviennent de la transmission différentielle. Et la meilleure réalisation de la poussée du moteur en cas de patinage est due à la transmission intégrale.
Mais les embrayages à roue libre du mécanisme de blocage fonctionnaient de manière rigide, en mode pulsé, transformant instantanément un entraînement différentiel asymétrique en un entraînement bloqué et vice versa. L’ambiguïté augmentait donc en cas de glissement ! Il fallait donc trouver un mécanisme qui permette de modifier le degré de blocage du différentiel inter-essieux de manière plus souple et sans à-coups. À la fin des années 60, Tony Rolt et Derek Gardner, qui deviendra plus tard le concepteur en chef des voitures de course Tyrrell, se sont livrés à des expériences étranges, à première vue, avec du liquide de silicone utilisé dans les raccords d’entraînement des ventilateurs de radiateur. Oui, ce sont Rolt et Gardner qui sont entrés dans l’histoire en tant qu’inventeurs du visco-coupleur!
Les différentiels autobloquants se développent
Un cylindre contenant des paquets d’accouplements à friction, rempli de liquide silicone, était parfaitement adapté à l’objectif visé par Rolt: freiner les engrenages du différentiel inter-essieux lorsque les roues patinent. Si les vitesses de rotation de toutes les roues sont à peu près égales, le viskodrive n’interfère en rien avec le fonctionnement du différentiel inter-axes. Mais voilà que les roues de l’un des essieux patinent. Les engrenages du différentiel inter-essieux commencent immédiatement à tourner, les visco-coupleurs des accouplements à friction qui y sont reliés «fouettent» le liquide de silicone, et l’embrayage «se grippe», bloquant partiellement ou complètement le différentiel inter-essieux.
Un tel dispositif bloquait le différentiel de manière plus souple et plus douce, ce qui avait un effet positif sur la tenue de route. Après avoir obtenu des brevets pour un visco-coupleur, Tony Rolt a créé la société FF Developments en 1971 – spécifiquement pour équiper les voitures de transmissions à quatre roues motrices de sa propre conception. Parmi les premières commandes de l’entreprise, on trouve par exemple des fourgonnettes Bedford à quatre roues motrices pour les services forestiers britanniques, un lot de voitures Ford Zephyr FF pour la police ou des berlines Opel Senator 4×4 pour la mission militaire britannique à Berlin. Mais la transmission de la voiture américaine AMC Eagle, qui a été produite de 1979 à 1988, a été la réalisation la plus importante de FFD. Il s’agissait d’une voiture de tourisme AMC Concord ordinaire, mais avec une carrosserie surélevée de 75 mm et des pneus «tout-terrain» élargis. Et bien sûr, avec une transmission à quatre roues motrices. De plus, la voiture de série était pour la première fois au monde équipée d’un différentiel inter-essieux bloqué par un visco-coupleur!
Bien sûr, l’AMC Eagle a été créée principalement pour ceux qui font périodiquement du tout-terrain – la transmission intégrale est apparue sur ces voitures non pas en raison du désir d’obtenir une accélération plus solide ou une meilleure stabilité et maniabilité, comme dans le cas de la supercar Jensen FF ou de l’Audi Quattro. Mais du point de vue de la transmission, des voitures comme la Subaru Impreza Turbo ou la Mitsubishi Lancer Evo, de la première à la sixième génération, sont devenues les héritières directes de l’AMC Eagle. Leurs différentiels inter-axes sont également bloqués par des visco-coupleurs intégrés.
Le visco-coupleur de la boîte de transfert de l’AMC Eagle est un corps cylindrique avec des disques de friction, remplis d’un liquide organosilicié visqueux (siloxane), intégré dans le différentiel inter-essieux. Lorsque les roues de l’un des essieux patinent, les disques du visco-coupleur tournent l’un par rapport à l’autre, la pression et la température à l’intérieur augmentent, la viscosité du siloxane change – et le visco-coupleur freine l’un des engrenages de sortie, l’empêchant de tourner par rapport au corps et bloquant le différentiel inter-essieux.
Le coupé de série Audi Quattro, apparu en 1981, deux ans après les débuts de l’AMC Eagle, était équipé d’un différentiel inter-essieux ouvert conventionnel avec blocage positif. Cependant, Ferdinand Piech, qui dirigeait le département d’ingénierie d’Audi au début des années 80, a choisi pour la Quattro un schéma très élégant, parfaitement adapté à la configuration des voitures d’Ingolstadt. L’unité de puissance de la voiture à traction avant, située longitudinalement, pointait directement vers les roues arrière avec la face frontale de la boîte de vitesses – il ne restait plus qu’à intégrer un différentiel inter-axes dans la boîte de transmission. Mais les concepteurs de Piech n’ont pas construit un schéma traditionnel pour les voitures à transmission intégrale avec une boîte de transfert séparée pour la traction avant. Les Allemands ont creusé l’arbre secondaire de la boîte et y ont fait passer l’arbre d’entraînement des roues avant. La simplicité du génie…
Dès le début, les ingénieurs ont choisi pour Audi, contrairement à la FFD, une distribution symétrique du couple le long des axes – 50 : 50. Et en 1984, les poignées archaïques de verrouillage positif du «centre» ont finalement disparu des cabines des Audi à transmission intégrale – le différentiel autobloquant de Torsen, que nous connaissons bien, est apparu dans les transmissions Quattro. Le nom Torsen vient des mots «torque sensing» (détection du couple) et reflète la capacité de ce dispositif purement mécanique à augmenter instantanément et en douceur son degré de blocage en réponse aux variations du couple sur les arbres de sortie. Par conséquent, le Torsen n’a pas besoin de visco-coupleur – il se bloque lui-même. En outre, il est déclenché non pas par la différence de vitesse de rotation après le début du glissement, mais même avant: Le système Torsen est capable de réagir aux changements des conditions d’adhérence dans la zone de contact du pneu!
D’ailleurs, lorsque les concepteurs de grands SUV ont récemment commencé à réfléchir à la manière d’obtenir une tenue de route digne d’une voiture de tourisme, ils se sont également souvenus de la transmission Torsen – elle est utilisée dans les transmissions de voitures telles que le Range Rover, le VW Touareg/la Porsche Cayenne et le Toyota Land Cruiser Prado.
Mais revenons aux années 80. L’entrée triomphale de l’Audi Quattro sur la scène des rallyes marque le début d’un boom de la transmission intégrale: toutes les équipes de rallye du groupe B s’empressent de créer des versions 4×4. La Peugeot 205 T16, la Metro 6R4, la Lancia Delta S4, la Ford RS200 apparaissent l’une après l’autre. Tous comme un seul homme – avec des visco-coupleurs dans des différentiels autobloquants développés par FFD. Stuart Rolt, le fils de Tony, était chargé de travailler avec les équipes de rallye chez FFD…
Au début des années 90, l’usine AZLK s’est également tournée vers FFD lorsqu’il a été décidé de concevoir une modification à traction intégrale pour le rallye du Moskvitch-2141. Avec l’aide des Britanniques, une transmission avec trois différentiels autobloquants, avant, arrière et inter-axes (exactement comme sur les voitures de course Ford RS200), a été créée. La maniabilité des Moskvitchs expérimentales à quatre roues motrices dans les modes extrêmes méritait les évaluations les plus flatteuses – le comportement des voitures en dérapage était prévisible et pratique pour les coureurs. Il s’est avéré qu’il est possible d’ajuster la maniabilité de la voiture dans une large gamme en sélectionnant la «rigidité» des visco-coupleurs bloquants dans les trois différentiels. Par exemple, un blocage plus «strict» du différentiel inter-roues arrière augmente la tendance de la voiture à déraper sur l’essieu arrière. Une augmentation du coefficient de blocage du différentiel avant ou inter-essieux, au contraire, augmente la marge de stabilité – une voiture est moins disposée à prendre un virage en raison du glissement et du sous-virage des roues avant.
Toutefois, cet ajustement n’est pertinent que dans un seul cas : celui d’une conduite de type rallye avec des glissières. Par conséquent, trois différentiels autobloquants sont la prérogative des voitures de rallye du groupe WRC. De plus, en règle générale, ce ne sont pas des visco-coupleurs qui sont intégrés dans les différentiels de ces voitures, mais des ensembles d’embrayages multidisques à commande hydraulique et à contrôle électronique. De cette manière, les concepteurs ont les plus grandes possibilités de configurer la direction en temps réel. Par exemple, l’ordinateur de bord peut «dissoudre» les embrayages des trois différentiels à l’entrée d’un virage, en les transformant en embrayages ouverts, afin que la voiture puisse prendre un virage plus facilement. Et lorsque le conducteur commence à accélérer à l’entrée de la ligne droite, l’électronique donne l’ordre et le servodrive «serre» les embrayages des différentiels de manière à obtenir un patinage minimal de toutes les roues et, en même temps, à ne pas franchir la limite du sous-virage acceptable, au-delà de laquelle la voiture dérivera dans le virage.
D’ailleurs, les premiers embrayages commandés ont été utilisés par Daimler-Benz – dans la transmission de la Mercedes-Benz Classe E 4Matic de 1986 avec la carrosserie W124. En outre, il y avait trois embrayages – si nécessaire, l’électronique connectait d’abord l’entraînement aux roues avant, puis activait séquentiellement le blocage des différentiels inter-axes et des différentiels de roues arrière. Mais une telle transmission s’est avérée excessivement compliquée. De plus, l’électronique connectait et déconnectait alternativement les roues avant sur une surface instable…
La société Porsche a été un autre pionnier de l’utilisation d’embrayages à commande électronique dans les voitures à grande vitesse – la Porsche 959 de 1986 était équipée de deux embrayages et l’électronique fonctionnait selon quatre modes que le conducteur pouvait choisir. Plus tard, les Japonais ont commencé à fabriquer des voitures de série dotées de transmissions d’une complexité similaire – c’est le cas, par exemple, de la Mitsubishi Lancer Evo, la voiture routière à transmission intégrale la plus avancée de toutes celles qui ont été testées par le célèbre magazine russe Autoreview. L’évolution avec l’ACD (Active Central Differential) contrôlé entre les essieux et le différentiel arrière AYC (Active Yaw Control) avec répartition active du couple est capable de faire des merveilles…
Au lieu d’un différentiel
Tandis que les ingénieurs de rallye s’intéressaient aux mécanismes autobloquants, les concepteurs de voitures de tourisme ont au contraire opté pour la simplification: ils ont abandonné le différentiel entre les essieux et l’ont remplacé par un visco-coupleur. La Volkswagen Golf II Syncro de 1985 est devenue la première voiture de tourisme européenne équipée d’une telle transmission, développée par les ingénieurs de GKN, qui a racheté FFD en 1969. La simplicité et l’unification du modèle à transmission intégrale avec le modèle de base étaient les avantages d’un tel système. Dans des conditions normales, la voiture conservait les caractéristiques et la maniabilité d’une traction avant, et lorsque les roues avant patinaient, le visco-coupleur se déclenchait après 0,2 seconde, capable de distribuer jusqu’à 70% du couple à l’arrière.
Intéressons-nous à la transmission de la VW Golf III Syncro. La boîte de transfert est fixée à la boîte de vitesses, et le visco-coupleur est installé dans le bloc avec la transmission principale de l’essieu arrière et relie l’entraînement aux roues arrière lorsque les roues avant patinent. Sur la VW Golf IV, le coupleur Haldex a remplacé le visco-coupleur.
Mais cet entraînement « simplifié » des roues arrière présentait un inconvénient de taille : le moindre retard dans le fonctionnement du visco-coupleur aggravait l’ambiguïté des réactions. Lorsque le gaz était fourni dans un virage glissant, la voiture dérivait d’abord vers l’extérieur comme une traction avant, puis, avec la connexion des roues arrière, elle changeait radicalement de comportement et pouvait déraper.
Les Japonais se sont distingués en essayant à plusieurs reprises d’atténuer cet inconvénient en sélectionnant les caractéristiques des visco-coupleurs et en les utilisant non seulement pour activer l’entraînement des roues arrière, mais aussi pour bloquer les différentiels inter-roues. Sur certains modèles (par exemple, la Nissan Sunny/Pulsar de 1988), il y avait jusqu’à trois visco-coupleurs: l’un d’entre eux incluait la transmission aux roues arrière et les deux autres servaient à bloquer les différentiels inter-roues. Sur la Mazda Concerto 4WD, les visco-coupleurs remplaçaient non seulement l’inter-axe, mais aussi le différentiel inter-roues arrière…
Mais il s’est avéré qu’il était beaucoup plus pratique d’utiliser un embrayage à friction, dont les paquets sont comprimés par une commande hydraulique, au lieu d’un visco-coupleur dans la transmission arrière. L’électronique permet de contrôler parfaitement la compression des embrayages à friction, et donc d’ajuster la valeur du couple appliqué aux roues arrière.
Aujourd’hui, la plupart des voitures particulières à quatre roues motrices et des véhicules utilitaires sport disposent d’un embrayage contrôlé dans la transmission de l’un des essieux, qu’il s’agisse du système Haldex sur les voitures de la plateforme VW Golf, du système VTM-4 de Honda ou du système xDrive sur les BMW. En outre, la rapidité de fonctionnement des embrayages modernes a rendu le délai de connexion des roues presque imperceptible – tout ne dépend plus que de la façon dont l’électronique de commande est configurée. Par exemple, les transmissions de la Golf 4Motion et de l’Audi A3 Quattro sont totalement identiques dans leur conception. Mais des logiciels différents permettent aux concepteurs de Volkswagen d’opter pour une répartition symétrique du couple entre les axes, tandis que les ingénieurs d’Audi préfèrent ne distribuer que 40% de la poussée à l’arrière, ce qui donne à leurs voitures un caractère plus traction avant. C’est une question de goût…
Et quels sont les schémas préférés des conducteurs? Les voitures de tourisme routières dont la transmission est reliée manuellement au deuxième essieu ne sont, Dieu merci, plus produites aujourd’hui. Quant aux trois autres schémas…
Bien entendu, de notre point de vue, les voitures les plus intéressantes sont les héritières de la Formule Ferguson, dont les transmissions sont équipées d’un différentiel autobloquant entre les essieux. Peu importe la manière dont le blocage est effectué: par un visco-coupleur, comme sur les Subaru, par le différentiel mécanique Torsen, comme sur l’Audi A4-A6-A8 Quattro, la VW Phaeton, ou par des embrayages contrôlés électroniquement (la Mitsubishi Lancer Evo). L’essentiel est que le «centre» à blocage automatique, s’il est correctement configuré, peut améliorer de manière significative la tenue de route de la voiture, la rendre plus sûre et plus agréable pour un conducteur averti.
La principale tendance actuelle est un vecteur de poussée variable, lorsque le couple est appliqué de manière préventive à la commande électronique de la roue, qui est capable de le mettre en œuvre aussi efficacement que possible. À l’heure actuelle, la berline Mitsubishi Lancer Evo X est équipée de la transmission à quatre roues motrices la plus complexe au monde. Des réducteurs supplémentaires sont capables de transférer le couple entre les roues arrière, le centre est bloqué par un embrayage à commande électronique, et il y a un dispositif mécanique conventionnel d’autoblocage à l’avant. L’ère de la transmission intégrale telle que nous la connaissons prendra fin avec l’apparition d’une voiture électrique à quatre roues motrices.
Mais nous ne négligeons pas non plus les voitures à propulsion arrière partielle, qui sont de plus en plus nombreuses. L’accouplement Haldex a récemment été activement utilisé par Volvo et Saab. Les transmissions avec différentiel inter-essieux ouvert trouvent également leur application – sur des voitures à grande vitesse comme la Mercedes 4Matic de toutes les classes. Mais sur ces voitures, en plus de la transmission intégrale différentielle, l’électronique antidérapante à temps plein doit nécessairement fonctionner, ce qui compense dans une certaine mesure l’absence d’un mécanisme autobloquant.
L’embrayage multidisque Haldex est déclenché par le moindre décalage entre les vitesses de rotation des arbres. La rotation de l’une des cames frontales fait que les rouleaux commencent à rouler sur les surfaces de travail et se déplacent d’avant en arrière, poussant les pistons dans les cylindres annulaires de la pompe. Les pistons pompent l’huile dans le cylindre récepteur avec un piston qui comprime le paquet de disques. Mais l’électronique, à l’aide d’une électrovanne, peut relâcher la pression, ce qui permet d’ajuster avec souplesse la valeur du couple fourni aux roues.
Cependant, nous avons récemment remarqué que les caractéristiques de conduite réelles des voitures équipées de différentes transmissions à quatre roues motrices se rapprochent les unes des autres – bien sûr, sur les routes publiques et non sur les pistes de rallye. Et plus les systèmes électroniques antidérapants et les programmes de contrôle de l’embrayage de type Haldex seront avancés, moins les voitures qui en sont équipées présenteront de différences au niveau de la direction. C’est évidemment un progrès.
Il s’agit d’une traduction. Vous pouvez lire l’original ici : https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4f54.html
