Le couple que le moteur produit ne devient mouvement qu’au moment où le pneumatique parvient à le transmettre au sol. Chaque pneumatique ne dispose toutefois que d’une quantité limitée d’adhérence, qui doit être répartie entre la poussée longitudinale, le freinage et l’effort latéral nécessaire en courbe : lorsque le couple demandé dépasse l’adhérence disponible, la roue patine et l’énergie se dissipe. C’est de ce constat qu’est née la transmission intégrale : en répartissant le couple moteur sur quatre roues au lieu de deux, on demande proportionnellement moins d’efforts à chaque pneumatique, ce qui se traduit par une marge d’adhérence plus large à l’accélération, sur sol mouillé, enneigé ou dégradé, et par un comportement plus neutre en sortie de courbe. Une précision s’impose : la transmission intégrale agit sur la transmission du couple, non sur le freinage ni sur la tenue latérale, qui restent l’affaire des pneumatiques et du système de freinage. L’avantage se paie en outre en poids, en complexité de construction et en frottements internes, avec des consommations en moyenne supérieures à celles de la version correspondante à deux roues motrices. Le travail du concepteur consiste donc à décider comment et quand le couple doit atteindre le second essieu. Les solutions adoptées aujourd’hui peuvent être regroupées de la manière suivante :
- Transmission intégrale permanente à répartition mécanique
- Transmission intégrale à enclenchement électronique (on demand)
- Répartition transversale du couple (torque vectoring)
Transmission intégrale permanente à répartition mécanique
Dans cette architecture, les deux essieux sont reliés de façon permanente à la sortie de la boîte de vitesses. Entre les deux s’interpose un différentiel central, indispensable car, en courbe, l’essieu avant et l’essieu arrière parcourent des trajectoires de longueur différente : sans lui, la transmission se chargerait de contraintes de torsion, avec apparition de vibrations et d’usure. Un différentiel libre enverrait cependant le couple vers l’essieu qui oppose le moins de résistance, c’est-à-dire précisément celui qui est en train de glisser. C’est pourquoi le différentiel central est de type autobloquant : dès qu’apparaît une différence de vitesse entre les deux essieux, la géométrie même de ses engrenages engendre des efforts axiaux qui, par l’intermédiaire de paquets de disques de friction, produisent un effet de blocage et dérivent la majeure partie de la poussée vers l’essieu en adhérence. Le tout se produit par voie mécanique, sans attendre une commande électronique. La répartition de base n’est pas nécessairement paritaire : elle est choisie au stade du projet pour définir le caractère dynamique de la voiture, souvent avec une légère prédominance vers le train arrière. Le prix à payer est la présence permanente d’organes en rotation, avec les frottements qui en découlent, et un poids global supérieur.
Transmission intégrale à enclenchement électronique (on demand)
Ici, le différentiel central est remplacé par un embrayage multidisque à lamelles, actionné par voie électrohydraulique ou électromécanique et géré par un calculateur. Un essieu – le principal – reçoit toujours le mouvement ; le second n’entre en jeu que lorsque l’embrayage se ferme. Le degré de fermeture est modulable en continu, si bien que la répartition du couple n’est plus une valeur fixe mais une grandeur variable entre la condition de deux roues motrices et un transfert quasi total sur l’autre essieu. Le calculateur ne se contente pas de lire le glissement au moyen des capteurs de vitesse des roues : il dialogue avec le contrôle de stabilité, avec l’angle de braquage et avec la demande de couple du conducteur, ce qui lui permet d’anticiper la perte d’adhérence au lieu de se limiter à la corriger. C’est la solution la plus légère et la moins pénalisante pour la consommation, car en marche stabilisée les organes du second essieu peuvent rester déchargés. Elle présente toutefois un retard d’intervention, aussi réduit soit-il sur les réalisations les plus récentes, et expose le paquet d’embrayage à des sollicitations thermiques en cas d’usage prolongé dans des conditions sévères.
Répartition transversale du couple (torque vectoring)
Les deux familles précédentes agissent dans le sens longitudinal, c’est-à-dire entre le train avant et le train arrière. Le torque vectoring travaille en revanche entre les deux roues d’un même essieu. En courbe, la roue extérieure, davantage chargée par le transfert de masse, peut exploiter plus d’adhérence que la roue intérieure : lui envoyer une part de couple plus importante engendre un moment de lacet qui aide la voiture à refermer sa trajectoire, en s’opposant au sous-virage. La réalisation peut se faire de deux manières. Dans la première, la plus économique, le système exploite le circuit de freinage en freinant légèrement la roue intérieure, ce qui produit par différence un effet analogue. Dans la seconde, on a recours à un différentiel actif, doté d’embrayages ou de trains d’engrenages qui transfèrent réellement du couple d’une roue à l’autre. Il faut préciser que le torque vectoring n’est pas en soi une transmission intégrale : on le trouve aussi sur des voitures à deux roues motrices, mais c’est en association avec l’intégrale qu’il exprime au mieux son potentiel. Sur les voitures électriques à plusieurs moteurs, la fonction est intrinsèque à l’architecture, puisque le couple de chaque moteur est réglable de façon indépendante.
Les principales applications
Audi quattro
Apparue en 1980 sur le coupé qui en porte le nom, elle constitue la référence historique de la transmission intégrale permanente sur voiture de route. Sur les modèles à moteur longitudinal, le couple est géré par un différentiel central autobloquant mécanique – de type Torsen sur les générations classiques, à couronne dentée sur les plus récentes – avec une répartition de base de l’ordre de 40 % au train avant et 60 % au train arrière, capable de se déplacer nettement vers l’essieu en adhérence. Depuis 2016, Audi propose parallèlement la variante quattro ultra, qui appartient en revanche à la famille on demand : deux embrayages, l’un à la sortie de la boîte et l’autre dans le différentiel arrière, désaccouplent l’arbre de transmission lorsque l’intégrale n’est pas nécessaire. Sur les modèles à moteur transversal, enfin, le nom quattro désigne un système à embrayage multidisque à gestion électronique.
Mercedes-Benz 4MATIC
Introduit dans la seconde moitié des années quatre-vingt, le sigle 4MATIC recouvre aujourd’hui des solutions techniquement différentes les unes des autres. Sur les plates-formes à moteur longitudinal, on a recours à un différentiel central de type épicycloïdal, accompagné d’un paquet de disques qui assure un effet de blocage de base, avec une répartition proche de l’équilibre et légèrement décalée vers le train arrière. Sur les voitures compactes à moteur transversal, le principe est en revanche celui du torque on demand : une prise de mouvement intégrée à la boîte à double embrayage conduit le mouvement au train arrière, où un embrayage multidisque à commande hydraulique décide de la quantité de couple à laisser transiter, jusqu’à l’annuler complètement et restituer une voiture à traction avant.
BMW xDrive
Présentée en 2003 sur les X3 et X5, c’est l’interprétation électronique de l’intégrale appliquée à une marque de tradition propulsion. Le cœur du système est un répartiteur de couple placé à la sortie de la boîte de vitesses, à l’intérieur duquel un embrayage multidisque à commande électronique règle la part dérivée vers le train avant ; le train arrière, lui, reste relié en prise directe. Embrayage ouvert, la voiture se comporte comme une propulsion, tandis qu’en conditions normales la répartition reste décalée vers l’arrière, à hauteur de 40 % à l’avant et 60 % à l’arrière environ. Le calculateur du répartiteur est relié en réseau au contrôle de stabilité et peut donc agir sur la répartition pour contrer le sous-virage et le survirage dès leurs premières manifestations.
Volkswagen 4MOTION
Là encore, la dénomination commerciale rassemble deux approches distinctes. Sur les voitures à moteur transversal, à partir de la Golf de 1998, la transmission intégrale est confiée au coupleur Haldex, un embrayage multidisque électrohydraulique monté en amont du différentiel arrière : en marche normale, le couple reste presque entièrement au train avant et n’est dérivé vers le train arrière qu’à l’apparition d’une différence de vitesse entre les essieux ou d’une forte demande de couple, tandis que les générations les plus récentes maintiennent le paquet de disques déjà sous pression afin d’anticiper l’intervention. Sur les modèles à moteur longitudinal, comme le Touareg, on adopte en revanche une transmission permanente avec différentiel central mécanique à répartition asymétrique, cohérente avec la vocation également tout-terrain de ces voitures.
Il en ressort qu’il n’existe pas de système meilleur dans l’absolu. La répartition mécanique permanente offre promptitude et prévisibilité, au prix d’un poids et de frottements supérieurs ; l’enclenchement électronique privilégie l’efficience et la légèreté, en acceptant une réponse qui n’est pas instantanée ; le torque vectoring n’augmente pas l’adhérence disponible, mais l’exploite mieux là où il le faut. Le choix dépend de l’architecture du groupe motopropulseur, de la mission de la voiture et du compromis que le constructeur entend atteindre entre performances, consommations et coût.