Technique: BMW xDrive

Depuis 1985, BMW propose des berlines à 4 roues motrices. Longtemps limitée à la Série 3 et à la Série 5, BMW a réellement élargi son offre à partir de 1999 avec l'avènement du xDrive. Aujourd'hui, la plupart des modèles du constructeur bavarois sont disponibles avec une transmission 4 roues motrices.

La première berline à 4 roues motrices fabriquée par BMW fut la 325 iX. Cette dernière faisait appel à un viscocoupleur au niveau du différentiel central pour distribuer le couple entre l'essieu avant et l'essieu arrière. Ce système était uniquement réactif: le coupleur se fermait uniquement lorsque les roues d'un essieu patinaient. Le viscocoupleur central était complété par un viscocoupleur à l'arrière pour pallier à tout patinage d'une des roues arrière.

En 1999, le viscocoupleur a laissé place à une boîte de transfert sur le X5, qui a posé les bases du système xDrive pour les moteurs longitudinaux, apparu en 2004 (la différence majeure tient au fait que la répartition du couple entre les  essieux était assurée par un train épicycloïdal de manière à transmettre 68% du couple vers l'essieu arrière). Selon la position du moteur (en position transversale ou en position longitudinale), l'xDrive a une conception sensiblement différente.

Plateforme UKL (moteurs transversaux)

Dans le cas de la plateforme UKL (pour "Untere Klasse") utilisée par les BMW X1, X2, Série 2 Active Tourer, Série 2 Gran Tourer (ainsi que par les Mini), l’architecture 4 roues motrices se rapproche techniquement de ce que propose Audi sur ses véhicules à moteur transversal. Un embrayage multidisque électrohydraulique est intégré au-devant du différentiel arrière afin de gérer la répartition du couple entre les roues avant et arrière.

En situation de conduite normale, le BMW X1 (et consorts) est donc une traction avant. Lorsque le calculateur détermine une possible amorce de patinage des roues avant, il commande la fermeture de l’embrayage multidisque afin de diriger une partie du couple vers les roues arrière. La répartition du couple est continument variable entre les deux essieux.

Lorsque l’embrayage multidisque n’est pas sollicité, une soupape de décharge s’ouvre afin d’abaisser le niveau d’huile au niveau du coupleur. Ce procédé permet de réduire les pertes par laminage d'huile.

Le calculateur xDrive se base sur les paramètres suivants, issus du calculateur ESP (autrement appelé DSC par BMW), pour déterminer lorsqu'il faut fermer l'embrayage multidisque:

• La vitesse du véhicule
• L’accéleration du véhicule
• L’accélération latérale du véhicule
• L’angle de braquage du volant
• La vitesse de chaque roue
• L’inclinaison longitudinale du véhicule
• La position de la pédale d’accélérateur
• Programme de conduite (sport, confort, économique,…)
• Activation/Désactivation du DSC

La fermeture de l'embrayage multidisque intégré dans le coupleur se fait dans la plupart des cas de manière prédictive (avant qu'une des roues ne patinent réellement). Lorsque le DSC est désactivé (partiellement ou complètement), cela n'affecte pas le fonctionnement du xDrive. Au contraire, la transmission vers les roues arrière se fait plus fréquemment afin de privilégier la stabilité du véhicule.

Plateformes à moteur longitudinal

Sur les autres véhicules de la gamme BMW, l'xDrive consiste en une boîte de transfert qui inclut le calculateur, le moteur électrique et l’embrayage multidisque. Lorsque l’embrayage multidisque est complètement fermé, il y a une répartition équitable du couple (50/50) entre les deux essieux. Lorsque l’embrayage est complètement ouvert, le véhicule devient une propulsion pure.

En conditions de conduite normales, l’embrayage est partiellement fermé de telle sorte que 60 % du couple est dirigé vers les roues arrière contre 40 % vers les roues avant. Néanmoins, l’ouverture de l’embrayage varie continument selon les conditions de conduite.

En théorie, ce type de transmission ne permet pas de distribuer plus de 50% du couple vers les roues avant lorsque l’embrayage est complètement fermé. Cette affirmation est totalement valable lorsque les conditions d’adhérence sont identiques au niveau des quatre roues. Toutefois, dans des conditions d’adhérence particulières comme, par exemple, lorsque les roues arrière reposent sur une couche de verglas et les roues avant sur une surface adhérente (goudron), la totalité du couple est transmis de facto aux roues avant.

Lorsqu’il y a une différence d’adhérence entre les deux roues d’un même essieu, l’intervention ciblée du DSC sur le frein de la roue qui amorce un patinage permet d’éviter une perte d’adhérence. Néanmoins, cette intervention ne permet pas de reporter la totalité du couple vers la roue la plus adhérente puisqu’une partie du couple est absorbée par le freinage.

Pour y remédier, il est possible, sur certains modèles, d’opter pour un différentiel actif à l’arrière (dénommé DPC pour Dynamic Performance Control) permettant de diriger plus de couple vers la roue la plus adhérente (la roue arrière extérieure dans un virage, par exemple). Ce différentiel se rapproche du différentiel sport d’Audi dans son fonctionnement.

La transmission du couple vers l'arbre de transmission des roues avant se fait à l'aide d'une chaîne (X3, X4, X5, X6, Série 5 G30 et Série 7 G11) ou par engrenage (toutes les berlines - sauf Série 5 et Série 7 de dernière génération).

Sur la dernière génération des Série 5 et de Série 7, la calibration de l’xDrive a été modifiée afin de minimiser l’impact de la transmission intégrale sur la consommation. A cet effet, l’embrayage multidisque s’ouvre complètement dès que les conditions de route le permettent (la voiture devient alors une propulsion) et l’huile, utilisée pour la lubrification et le refroidissement des disques, est stockée dans un réservoir annexe. De fait, s’il reste une circulation minimale au sein de la boîte de transfert, ce procédé permet de réduire les pertes par pompage et par laminage d’huile.

M xDrive

Sur la M5, désormais équipée du xDrive (dénommé M xDrive), le conducteur a la possibilité d’agir sur l’embrayage multidisque afin de modifier le comportement des quatres roues motrices selon cinq modes. En mode 4WD, la M5 conserve la stratégie de fonctionnement classique du xDrive. Au démarrage, la M5 démarre systématiquement sur ce mode.

Ensuite, le conducteur peut sélectionner le mode M Dynamic Mode (MDM). Ce mode conserve la transmission du couple aux 4 roues, tout en privilégiant les roues arrière. D’autre part, les limites du DSC sont repoussées et autorisent une dérive significative du train arrière avant que le DSC n’entre en action par une action ciblée sur les freins voire sur le couple moteur.

Enfin, en désactivant le DSC, le conducteur a accès à 3 modes de fonctionnement supplémentaires. Le premier (4WD) conserve la stratégie de répartition classique du couple entre les deux essieux, privilégiant la stabilité du véhicule en toute circonstance. Ce mode est particulièrement adapté à la conduite sur les routes en mauvais état où le DSC pourrait être amené à se déclencher de manière intempestive.

Le deuxième mode (4WD sport) va privilégier la maniabilité de la berline en distribuant plus de couple vers les roues arrière. Ce mode de fonctionnement a été notamment pensé pour être activé sur une piste sèche. Enfin, le dernier mode (2WD) va complètement désactiver l’embrayage xDrive, de sorte que la M5 devient une propulsion pure.