Dossiers-Conseils > Fonctionnement d'une auto > Fonctionnement du Quattro d'Audi 04/01/2018

Principe et fonctionnement du Quattro d'Audi




Le fameux dispositif 4X4 Quattro ... Qui ne connaît pas cette appellation si réputée chez les amateurs de belles voitures ? Si ce nom est presque devenu une légende il faut toutefois observer de plus près ce qu'il intègre, car entre Quattro et Quattro il y a parfois une belle différence !
Nous allons donc voir les différents systèmes Quattro existants sur les autos du Groupe Volkswagen, car oui, certaines Volkswagen en profitent aussi. Il y a donc trois grand systèmes : celui pour moteur longitudinal avant, un autre pour les moteurs longitudinaux arrière (rare, R8, Gallardo, Huracan ..) et un dernier pour les autos les plus courantes (moteur transversal).
Pour finir cette introduction j'aurais tendance à préciser que ce système n'est pas particulièrement plus efficace qu'un autre (type Xdrive / 4Matic par exemple) contrairement à ce que la "légende" dit. Grâce aux nombreuses publicités et la complicité des journalistes qui ont été "lobotomisés" par le marketing Audi, il est courant de croire que c'est le meilleur des systèmes à transmission intégrale ... Il n'y a rien de magique ou particulier ici, il s'agit seulement de répartir la puissance aux 4 roues grâce à des procédés bien connus et utilisés ailleurs. Bref, ne vous laissez pas embobiner par le marketing et les "on dit" ! Réfléchissez par vous-même et ne vous fiez qu'à votre propre jugement (même si parfois on n'a pas forcément les compétences pour .. Restez au moins vigilants et méfiants).

Note : j'invite tous les connaisseurs pointus d'ajouter leur grain de sel en bas de page pour compléter ou éventuellement débattre ...

Evolution du Quattro : synthèse


Evolution du Quattro longitudinal : en bref


Si on ne considère pas les autos à moteur transversal ou arrière, le système Quattro en est aujourd'hui à sa sixième génération. Il consiste donc à animer toutes les roues de l'auto par le biais d'arbres de transmission et de nombreux différentiels.
La première génération est apparue au tout début des années 80 (81 exactement) incorporait 3 différentiels : un à l'avant classique puis deux au centre et à l'arrière qui pouvait être verrouillés (pas de glissement ou modulation, c'est bloqué).
C'est à la deuxième génération que le différentiel central est incarné par un Torsen, un différentiel à glissement limité et non plus un différentiel verrouillable simple. Cela permet alors de moduler la puissance avant / arrière entre 25% / 75% ou l'inverse (75% / 25%) au lieu d'être bloqué à 50 / 50 comme sur la première génération.
Le Torsen s'est ensuite aussi invité sur l'essieu arrière à partir de la troisième génération sachant que cette dernière n'a été utilisé que sur l'Audi V8 de 1988 (c'est la future A8, mais elle n'en prend pas encore le nom).
La quatrième génération est un peu plus économique (il ne s'agit pas de fournir uniquement des limousine de luxe type Audi V8) avec un différentiel arrière classique (qui peut être verrouillé par l'électronique, donc par les freins via l'ESP).
Le système a donc évolué en gardant la même philosophie jusqu'à nos jours en améliorant les capacités du Torsen central à faire varier toujours plus le couple transférable entre les essieux avant et arrière (désormais jusqu'à 85% sur un essieu de manière mécanique et même 100% grâce à l'ESP qui agit sur les freins, rendant le système presque aussi plaisant à mener qu'avec une propulsion pur jus).
Un différentiel sport est ensuite apparu (installé sur un essieu, il ne s'agit pas d'un différentiel avant / arrière mais bien gauche / droite) sur l'essieu arrière en option ou sur certaines sportives (S5 etc.). Il s'agit de la fameuse technologie Torque Vectoring qui ets à la mode un peu chez tous les constructeurs premium, ce n'est pas uniquement lié à Quattro.
Est ensuite arrivé le Quattro Ultra (nous parlons toujours des autos à moteur longitudinal) destiné à réduire les consommations. Fini la transmission permanente, elle peut de désolidariser totalement (le train arrière évidemment) pour économiser de l'énergie.

Donc si on résume (sachant que le bornage de dates n'est pas toujours évident car une période peut inclure des autos ayant plusieurs générations de Quattro. Ex : en 1995 se vendaient des Audi avec le Quattro 2, 3 ou 4 ...) :

  • Quattro génération 1 : 1981 - 1987
  • Quattro génération 2 : 1987 - 1997
  • Quattro génération 3 : 1988 - 1994 (uniquement sur l'ancêtre de l'A8 : l'Audi V8
  • Quattro génération 4 : 1994 - 2005
  • Quattro génération 5 : 2005 - 2010
  • Quattro génération 6 : depuis 2011

Voyons certains types de Quattro plus en détails ...

Evolution du Quattro Transversal : en bref


Le groupe Audi / Volkswagen vendant aussi beaucoup de voitures populaires à moteur transversal (A3, TT, Golf, Tiguan, Touran etc.), il fallait bien proposer une transmission intégrale pour ces modèles.
Et c'est justement là que le Quattro s'invite chez Volkswagen, Seat et Skoda, car ce n'est justement plus le vrai Quattro que les puristes adorent.
Si le dispositif était assez lent à la réaction à ses débuts (activation du train arrière), il a depuis largement progressé avec aujourd'hui la cinquième génération. Il est toutefois logiquement moins perfectionné et calibré que les Quattro pour moteur longitudinal réservé aux voitures les plus luxueuses. Ce dispositif a été inventé par des Suédois et non pas par Audi évidemment.


Fonctionnement des différents types de Quattro


Voyons maintenant un peu plus en détails l'architecture et le fonctionnement des différents types de Quattro.

Quattro classique pour moteur longitudinal


Attention, depuis les années 2010 le Torsen est remplacé par le différentiel / boîte de transfert Crown-Wheel qui ressemble à un mélange entre Torsen et Haldex. Notez enfin qu'un système encore plus ressemblant à l'Haldex vient équiper la gamme Quattro ULTRA (destiné à réduire les consommations).

Voici un peu l'intérieur du Torsen


Il s'agit ici d'une transmission permanente qui envoie donc du couple sur les essieux avant et arrière de manière constante. Cela peut varier jusqu'à 85% sur un même essieu donc avant / arrière : 15 / 85 ou 85 / 15.
Le couple part du moteur, passe dans la boîte (jusque là pas de scoop ...) puis le tout arrive dans un premier différentiel Torsen à glissement limité (c'est le principe même de ce différentiel. Torsen pour Torque Sensing). Depuis ce différentiel, on part vers l'avant et l'arrière avec la répartition expliquée une ligne auparavant. On ne peut pas ici déconnecter le train arrière totalement, les quatre roues reçoivent toujours du couple, même faible. Le Différentiel Torsen serait (je ne peux confirmer à cet instant précis) légèrement différent sur la gamme SUV de luxe (un peu plus apte au franchissement) : Touareg, Q7, Cayenne.
Les essieux avant et arrière sont tout deux dotés d'un différentiel standard (pas de limite au glissement) qui répartit le couple entre roues gauche et droite. Mais il existe des versions Quattro un peu plus évoluées destinées aux versions plus sportives.
Enfin, le Torque Vectoring ne peut être ici qu'appliqué par l'ESP en jouant sur les freins .. C'est donc bien moins évoluer que le Torque Vectoring du différentiel arrière Quattro Sport.

Quattro pour moteur longitudinal AVEC différentiel à pignon en couronne (Crown-Wheel)

Cette version emploie un nouveau type de boîte de transfert. Celle-ci permet une modulation de la motricité entre les différents essieux grâce au verrouillage plus ou moins important du glissement. Cela se fait par le jeu d'embrayage multidisques qui lient plus ou moins entre eux les arbres des essieux avant et arrière.



Notez que la cloche du différentiel en rouge est reliée à la couronne centrale violette. L'arbre vert menant à l'essieu arrière peut être relié à la cloche via les embrayages multidisque (en vert et rouge). D'origine la répartition est de 60 (arrière) / 40 (avant) car les pignons de l'axe central (violet) ne viennent pas en contact avec les couronnes (bleue et verte) au même endroit (plus vers l'intérieur pour la bleue = 40% et plus vers l'extérieur pour la verte = 60%). La modulation du couple s'effectue par l'embrayage multidisque piloté électroniquement qui vient plus ou moins solidariser la couronne verte avec la cloche du différentiel en rouge (elle-même reliée à l'axe violet central d'où vient la totalité du couple moteur). Sachez qu'il n'est pas aisé de comprendre du premier coup, donc ne paniquez pas si vous pataugez un peu ...


La théorie au dessus et la pratique en dessous.





La puissance arrive par un axe central qui entraine des pignons satellites situés entre deux couronnes. Cela entraine donc les deux couronnes qui sont chacune d'entre elles reliées à un essieu. Pour moduler la répartition on fait un lien plus ou moins important entre ces deux couronnes par le biais d'un embrayage multidisque.

Quattro pour moteur transversal



Voici une Audi TT, mais cela est pareil pour toutes les autos

Ici les choses sont très différentes puisqu'on a affaire à une architecture complètement autre. Le dispositif transversal optimise l'espace disponible dans l'habitacle au détriment de l'équilibre de l'auto (sans oublier qu'on oublie ici les gros blocs et grosses transmissions bien costaudes !).
Bref, le tout part des moteur / boîte comme toujours. On a en sortie un différentiel qui tourne entièrement et qui entraine l'arbre de transmission central via un pignon indiqué en violet sur le schéma. L'intérieur du différentiel avant se divise donc en deux pour les roues gauche et droite.
Au bout de l'arbre de transmission reliant l'avant et l'arrière on a le fameux Haldex tant controversé par les connaisseurs. En effet, tout le monde (ou plutôt les gens passionnés d'auto) connaît bien la gueguerrre Haldex / Torsen ...
En fait, Torsen et Haldex n'ont tien à voir, l'un est un différentiel à glissement limité et l'autre est un système d'embrayage multidisque piloté par l'électronique (hydroélectrique) qui tente donc de jouer le rôle d'un différentiel.
Dans cette configuration, l'auto ne peut recevoir plus de 50% du couple sur l'essieu arrière et cela se comprend aisément en regardant et comprenant l'image du haut.
De plus, le fonctionnement se fait majoritairement en traction, et l'arrière peut être totalement déconnecté en ne recevant plus de couple : l'Haldex débraye et il n'y a plus de lien entre arbre central et différentiel arrière.

Différence Haldex / Torsen  ?

Les différences entre les deux sont importantes. Le Torsen est un différentiel passif qui fonctionne de manière mécanique et autonome. Il permet un couple constant sur les deux essieux (le couple varie mais il y a toujours de la force transmise à toutes les roues). L'Haldex a besoin d'un calculateur et d'actionneurs pour fonctionner, et son soucis principal est justement de fonctionner en réaction.
Alors qu'un Torsen travaille tout le temps, l'Haldex attend qu'il y ait une perte d'adhérence pour se mettre en marche, ce qui provoque un petit temps mort qui réduit son efficacité.
De plus, et contrairement au Torsen, ce système va bien plus vite chauffer en raison de la friction des disques: c'est donc en théorie moins endurant.

Les déclinaisons de Quattro

Il existe d'autres versions de Quattro, ou plutôt des déclinaisons bénéficiant de certaines pièces spécifiques, voyons les deux principales à savoir le Quattro Sport et le Quattro Ultra qui est encore plus récent.

Quattro Sport


Ici il y a soit un Torsern soit un différentiel différentiel Crown-Wheel.


Le Quattro Sport est un Quattro assez classique mais à la différence qu'il accueille à l'arrière un différentiel sport bien plus évolué. En effet, ce dernier permet d'offrir le fameux couple vectoriel (qu'on connaît généralement en anglais : Torque Vectoring).
Ce dernier est constitué d'embrayages multidisque et de pignons satellites disposés de manière hélicoïdale. Pour tout vous avouer, je ne suis pas allé voir en détail le fonctionnement mais il est piloté par l'électronique. On peut alors faire varier le couple entre l'essieu de gauche et de droite afin d'améliorer la prise de virage. Le système fait rouler la roue extérieures plsu vite pour faire tourner l'auto de la même manière qu'un Tank avec ses chenilles (il n'y a pas de volant mais c'est le delta de rotation entre les chenilles qui fait varier le cap).

Quattro Ultra


Cette version est la plus récente au moment où ces lignes sont rédigées, il s'agit de remplacer le Torsen connu de tous par un dispositif d'embrayage multidisque. Ce dernier peut en effet découpler l'arbre arrière pour pouvoir passer en traction, il ne s'agit alors plus d'une transmission permanente. Le système rappelle donc un peu le Haldex mais Audi fait tout pour qu'on y pense le moins possible (la marque connaissant bien la bien plus faible réputation de l'Haldex face au Torsen). Il y a aussi deux embrayages de part et d'autre du train arrière afin de déconnecter l'arbre central, car le faire tourner (même dans le vide) prend de l'énergie. La grosse différence est que le Torsen se débrouille seul et est très endurant alors que ce système a besoin d'être piloté par un calculateur relié à tout un tas de capteurs. C'est donc potentiellement moins fiable mais aussi moins endurant puisque les disques peuvent chauffer (c'est d'ailleurs limité à 500 Nm de couple contrairement au Quattro classique avec Torsen).
Ce dispositif est étrangement proche du système Porsche disponible sur le Macan même si les marques font tout pour brouiller les cartes et faire comme si elles n'avaient rien en commun (en réalité c'est plutôt faux) ... C'est d'ailleurs quasiment le même principe sauf que le différentiel de Porsche permet d'être en traction ou propulsion (uniquement traction sur la Quattro Ultra avec le différentiel multidisque débrayable).


Voici le fameux "différentiel" débrayable (en rouge les embrayages)? Hélas il est limité à 500 Nm de couple, prouvant ainsi sa plus faible résistance par rapport au bon vieux Quattro avec Torsen


Lien avec Porsche ?

Même si Porsche fait tout pour l'étouffer, les transmissions Quattro sont très porches pour ne pas dire identiques. Sur le Cayenne on peut clairement parler de Quattro. Sur le Macan, ils ont simplement remplacé l'Haldex du centre par un système quasi identique au Quattro Ultra (un Torsen débrayable). La différence ici est que l'on peut envoyer 100% sur l'avant ou sur l'arrière, le Quattro ultra se limitant à transformer l'auto en traction. Pour le reste c'est identique avec un différentiel arrière Vectoring en option et une boîte PDK qui est en réalité une S-Tronic (fournie par ZF qui plus est). Mais chut, je vais me faire gronder si ça se sait ...

Tous les commentaires et réactions



Dernier commentaire posté


Par jlkop (Date : 2018-12-02 16:39:42)

Bonjour, Excellent article et excellente démonstration!!! Félicitations!!!
Mais qu'en est il d'une Audi A3 2.0tfsi190cv quattro 2017 ou 2018? Et d'une S3 modèle 2014 à 2016?
Merci de vos renseignements et encore Bravo pour votre démonstration.

Il y a 1 réaction(s) sur ce commentaire :

  • Par Admin ADMINISTRATEUR DU SITE (2018-12-03 08:56:20) : Merci à vous c'est très gentil. Mais que voulez-vous savoir exactement ?
    Pour ces deux là on aura le même matériel, de l'Haldex.

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