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Dernière modification 13/03/2023

Nouvelles générations de boîte double embrayage


Si la technologie a plus de 20 ans et que le moteur thermique est "en passe de trépasser", les équipementiers et marques automobiles doivent toutefois pouvoir continuer à vendre des moteurs thermiques tant qu'ils le peuvent, afin de prolonger le plus longtemps possible leur modèle économique. C'est en effet leur coeur de métier et ils ne peuvent abandonner toute cette branche de leur industrie aussi facilement et rapidement (et puis les clients prêts à passer à l'électrique ne sont pas encore assez nombreux pour remplir les carnets de commande).

A lire aussi : fonctionnement des boîtes double embrayage

Les technologies liées au moteur thermique, et ce malgré un ralentissement très net pour certaines d'entre elles, continent malgré tout d'évoluer pour certaines, et ce pour deux raisons principales.


Tout d'abord l'hybridation (ou plutôt l'électrification des chaînes de traction thermiques) qui implique des adaptations liées à l'intégration de cette technologie dans les mécaniques existantes.
Ensuite il y a à la fois la nécessité de réduire le coût de production tout en améliorant l'efficience, et les deux (et même les trois avec l'hybridation) vont souvent de paire comme on va le voir.

Des versions bien plus compactes

Les toutes dernières boîtes double embrayage cherchent à réduire leur coût de production en réduisant le nombre composants internes, à savoir trouver un moyen de les faire fonctionner avec moins d'arbres, de baladeurs, de synchros et autres pignons.

Il y a pour cela une nouvelle approche qui permet de métamorphoser l'architecture interne, à savoir réduire le nombre d'arbres habituellement de 3 ou 4 par une version à 2 arbres.
C'est par exemple ce qu'a conçu l'équipementier Punch Powertrain, avec la fameuse DT1.

L'idée est ici judicieuse car il s'agit de concevoir une boîte qui a deux fois moins de vitesses mais qui, pour chacune d'entre elles, pourra être doublée. Pour faire simple, on a divers rapports disponibles sur les arbres de transmission et un arbre de transmission primaire qui peut fonctionner sur deux démultiplications possibles. On a donc dans l'idée une boîte assez petite qui a beaucoup moins de rapports avec la possibilité de les doubler grâce à un arbre interne qui peut fonctionner sur deux rapports différents. On a donc, dans le cas d'une boîte qui a 4 rapports déterminés par les pignons, une transmission qui proposera en tout 8 rapports : 4 X 2 = 8.


C'est à gauche qu'on peut apercevoir (rouge) le train épicycloïdal qui permet de "doubler" les rapports

Notez malgré tout que beaucoup d'équipementiers cherchent à supprimer les embrayages comme Renault a pu le faire sur son hybride E-Tech. Toutefois, et dans le cas ici présent, l'un des embrayages permet de doubler le nombre de rapports dans la boîte. Il y a donc certains fabricants qui associent boîte à crabots avec un embrayage destiné à doubler les rapports, tel Punch Powerglide :


Le train planétaire se trouve juste au dessus de la mention "OUTPUT"

On débarrasse alors la boîte de 25 à 35% des pièces internes.

Car concret : DT1 Punch Powertrain


C'est l'équipementier qui fournit des solutions de boîtes hybrides au groupe Stellantis à partir de 2023.
Dans son offre technique se trouve une boîte robotisée double embrayage destinée aux châssis à moteurs transversaux.
Son astucieuse architecture permet donc d'avoir une boîte à deux embrayage en limitant le nombre d'arbre à deux seulement. Et si on ka compare avec une DSG7 traditionnelle (pour moteur transversal évidemment), voici ce que cela donne :

  DSG7 DT1
Rapports 7 7
Arbres 4 2
Baladeurs 4 3
Synchroniseurs 8 6
Roues dentées/pignons 20 13

Attention, dans le cas de la DT1 (et dans sa manière d'être conçue), on perd l'instantanéité du passage de rapport sur le passage de la 3 vers la 4, avec un rapport qui se passe comme sur une robotisée simple embrayage. On a donc la rapidité d'une double embrayage (avec des passe-passes entre les embrayages) sur tous les rapports sauf de la 3 à la 4.

Voici quelques explications en prenant en exemple le passage des deux premiers rapports :




Hybridation


Si on pensait l'hybridation se cantonner à être intégrée au niveau de l'embrayage ou du convertisseur de couple (même chose pour deux types de boîtes : BVA ou robotisée), les équipementiers sont de plus en plus nombreux à le faire à l'intérieur même de la boîte. Avec la réduction des pièces qu'on a vu précédemment cela est devenu possible, car auparavant les boîtes doubles embrayage avaient un carter totalement plein qui ne pouvait intégrer un moteur électrique (sur les voitures à moteur transversal la place est très comptée). On se retrouve toutefois ici avec des boîtes qui ont trois arbres et non deux seulement, l'intégration du moteur implique en effet un troisième arbre en général. Toutefois, le nombre de pignons et baladeurs reste tout aussi mesuré, on a donc des arbres tout petits et l'encombrement reste assez similaire entre les boîtes à deux ou trois arbres (l'encombrement des arbres dépend du nombre de pignons avant tout).
La marche arrière étant assurée par le moteur électrique, cela réduit encore le nombre de pignons à intégrer et le coût de revient.
Cette hybridation implique aussi la disparition de rapports car l'efficience gagnée avec le moteur électrique n'oblige plus à avoir des boîtes avec mille démultiplications. Les voitures modernes ont donc pour beaucoup perdu des rapports, revenant à des transmissions qui culminent à 6 vitesses.

A lire aussi : la boîte double embrayage hybride Stellantis e-DCS6


Il existe tout un tas de manière d'intégrer le moteur électrique : parfois on pourra le faire fonctionner sur tous les rapports et pas d'autres, cela dépend de la conception initiale

On a donc affaire à de l'hybride basse tension de 48V qui permet de réduire les contraintes liées à la sécurité (des versions 400V qui peuvent électrocuter de manière létale), ce qui abaisse les coûts de production. Parfois le moteur peut employer tous les rapports et parfois non, ça dépend de la conception et du voeux des concepteurs d'arriver à cette fin ou pas. Il existe une multitude d'architectures.




Fiabilité ?

Niveau fiabilité nous pouvons faire plusieurs analyses ...
Les contraintes mécaniques sont ici concentrées sur un plus petit nombres de pièces, à savoir pignons et roulements en nombre réduit. Toutefois, limiter le nombre de roulements, pignons et baladeurs permet aussi de réduire les probabilités qu'un d'entre eux soit défaillant dans le temps.
Le temps dira si les ingénieurs ont bien fait leur travail, bien que la fiabilité dépende aussi du cahier des charges (qui cherche à prévoir la durée de vie de l'organe, et il faut savoir si ici il a été généreux).

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