Fonctionnement des boîtes de transfert

FONCTIONNEMENT D'UNE AUTO

4X4 / TOUT TERRAIN

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Indispensable pour les voitures dotées d'une transmission intégrale, la boîte de transfert est ici une pièce clé dont la philosophie a changé avec le temps et les contraintes énergétiques liées à la sobriété des véhicules.
Cet article vise donc à faire le clair sur cet organe que beaucoup ne maîtrisent pas forcément, car les transmissions intégrales ne sont finalement pas si courantes que ça ... Et elles devraient être encore plus rares sur les thermiques qui sont de plus en plus accablées par les malus environnementaux.

Boîte de transfert = différentiel ?

La boîte de transfert a un rôle presque identique à un différentiel, et on peut donc définir la boîte de transfert comme étant un différentiel central.
En effet, le rôle d'un différentiel est de répartir sur deux axes la puissance qui en provient d'un seul, avec plusieurs types comme le différentiel ouvert (le plus basique et le plus répandu) ou encore à glissement limité (qui empêche un des deux axes de recevoir toute la puissance, ce que produit souvent un différentiel ouvert).
Pour arriver à produire ces fonctionnalités, il existe plusieurs types de boîtes de transferts. Les voici.

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Les différents type de boîtes de transfert

Avant de parler de l'évolution des boîtes de transfert, il faut d'abord prendre en considération que la structure de la voiture est une variable de base très importante qui va avoir une influence sur la chaîne de traction, et en l'occurrence la boîte de transfert.

Les voitures à moteur transversal, les plus répandues en France (pays des petites voitures modestes), sont dotées de quelque chose de très basique et simple. L'avant reçoit continuellement du couple moteur, sans pouvoir être débrayé, et l'arrière vient éventuellement prendre de la puissance en cas de besoin (nous allons voir comment après). On a donc une répartition avant / arrière allant de 100% / 0% à 50% / 50%

Les autos à moteur longitudinal ont quant à elles bien plus de possibilités et les montages sont donc plus nombreux en terme de logique. On a dans ce cas trois possibilités : l'avant qui est prioritaire avec l'arrière qui vient piocher de la puissance (comme sur la traction) soit l'inverse avec un arrière prioritaire et un avant qui peut éventuellement prendre du couple moteur en cas de besoin (ou de manière permanente selon le matériel auquel on a affaire, et surtout son âge ...). Enfin, le troisième consiste à avoir une transmission permanente comme je viens de le dire dans la dernière parenthèse, avec aucune priorité particulière mise sur l'avant ou l'arrière (on limite juste le glissement dans le cas d'un différentiel perfectionné) ...

Ici le train arrière est tout le temps connecté au moteur, et l'avant peut juste venir prendre du coupe sur cette chaîne de traction (Type XDrive BMW, quelque soit la génération)

Ici c'est l'inverse, le train avant est tout le temps connecté au moteur et c'est l'arrière qui peut venir piocher un peu de couple (Type Audi Quattro Ultra, la dernière déclinaison technique)

Ici le moteur vient donner son couple à la boîte de transfert qui va alors répartir ce dernier entre avant et arrière sans qu'il n'y ait d'essieu privilégié (configuration plus ancienne car transmission permanente plus vraiment compatible avec les contraintes environnementales). Sue les Quattro d'avant 2015 on avait du crown gear puis encore plus tôt dans le temps (avant 2005 environ) on avait du Torsen 100% mécanique et non pilotable par l'électronique

Les anciennes boîtes de transfert

Les anciennes boîtes de transfert ne contenaient pas de dispositif débrayable par l'électronique comme c'est le cas systématiquement de nos jours.
On avait alors trois choix, à savoir un différentiel ouvert (rare à ma connaissance), à glissement limité ou visco coupleur.

Le différentiel ouvert est basique, il revoie la puissance sur deux axes de manière libre et sans contrainte, à savoir que si je bloque un des deux axes alors l'autre recevra tout le couple. Exemple, si mon train avant est dans le vide et mon train arrière au sol, alors c'est le train avant dans le vise qui recevra tout le couple, on aura donc un 4X4 peu habille qui ne pourra plus avancer dès qu'un des deux trains n'a plus de prise au sol.

Le différentiel à glissement limité sera ici incarné par un Torsen (ou encore le crown gear d'Audi qui est un peu entre deux générations), à savoir que les deux trains devront tourner quoiqu'il arrive. Si je reprends mon exemple précédent, le glissement limité (entre les deux axes de sortie) empêchera que le train avant ne prenne toute la puissance du moteur. On aura donc dans ce cas les roues arrière qui finiront par tourner et nous sortir de ce mauvais pas.

Enfin, il y a le différentiel visco-coupleur, qui est une autre sorte de différentiel à glissement limité. La différence avec le Torsen est que la limitation du glissement ne se produit pas par un mécanisme constitué de rouages mais par la dilatation d'un fluide quand il chauffe : il est visqueux et accouple deux arbres : visco-coupleur.
Il s'agit donc d'un embrayage multidisque qui baigne dans un fluide. Lorsque les disques ont des vitesses de rotation différentes, alors l'huile chauffe et se dilate. Cette dilatation induit un resserrement des disques les uns contre les autres, avec à la clé le fameux couplage.

Les boîtes de transfert modernes

Les modernes se sont quasiment toutes équipées d'embrayage multidisque pilotés par un calculateur, qui grâce aux capteurs de vitesse de chacune des roues va décider ou pas d'embrayer ou débrayer le deuxième train. L'objectif ici est de faire rouler la voiture le plus de temps possible en 4X2 pour limiter le consommation. Et en gros, il faut voir les 4X4 modernes comme des autos qui sont avant tout des 4X2 avec parfois (et très rarement) la sollicitation du deuxième essieu. Et c'est d'ailleurs intelligent car les transmissions permanentes sont énergivores pour pas grand chose, il est en effet inutile d'être en prise sur les deux essieux de manière permanente.

Notez enfin que la majorité des boîtes de transfert modernes se débrayent systématiquement dès qu'on dépasse les 40 à 60 km/h. Surtout quand il s'agit d'une auto qui est à la base une propulsion avec une motricité par défaut faite par l'arrière (et donc l'arrière n'est jamais débrayable). Le mode sport a toutefois tendance à les solliciter beaucoup plus.

Blocage de différentiel ?

Cette option existe sur les tout-terrains les plus dégourdis et chers, à savoir que la boîte de transfert contient un mécanisme qui permet de verrouiller la répartition avant / arrière à 50/50 sans glissement possible (ce qui induit de grosses contraintes, à ne faire que sur terrain boueux sous peine d'abimer ou casser le matériel ...). Ce dispositif est indispensable pour conférer de véritables aptitudes à votre tout terrain, car sans ce dernier il suffit qu'un des essieux n'ait plus du tout de grip pour être immobilisé. Bien entendu, un glissement limité (avant/arrière) au niveau de la boîte de transfert a une efficacité presque aussi avancée que le blocage total.

Plus besoin de boîte de transfert ?

L'arrivée des voitures électriques a réduit à néant l'utilisation de ce boîtier, car les trains avant et arrière n'ont plus de lien mécanique. Chacun a son propre moteur ... De plus, et même sur les thermiques, les boîtes de transfert sont de moins en moins sophistiquées car on dédie de plus en plus les fonctions de répartition de couple au boîtier ABS/ESP, qui peut freiner chacune des roues de manière indépendante. Résultat, même avec des différentiels centraux ouverts premier prix, on arrive à des résultats plutôt convaincants (pas autant qu'une vraie boîte de transfert permanente mais ça s'en rapproche).

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