Technique: BMW xDrive

Technique: BMW xDrive

Guillaume Darding - 07 novembre 2017

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.

BMW 325 iX à la montagne

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.

BMW Série 2 Active Tourer xDrive dans le sable

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

BMW X2 xDrive

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.

xDrive - boîte de transfert

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.

BMW xDrive - vue interne boîte de transfert

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.

BMW Série 5 Touring xDrive sur la neige

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).

BMW xDrive - comparaison boîtes de transfert

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.

BMW M5 avec M xDrive - drift sur piste

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.

BMW M5 avec M xDrive - sélection du mode 4 roues motrices

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.

Commentaires sur l'article:

FAK

14 février 2021 à 10h52

Bonjour. Merci pour votre article relativement bien documenté pour la fin et ce que BMW nomme xDrive. Mais pour le début vous omettez les versions Xi et/ou xD qui sont apparues en 1999 et laisse place à une transmission permanente 62% AR et 38% AV par une boîte de transfert totalement rigide (NV 124) ni haldex torsen ou autre électronique sur cette partie et à priori deux ponts avant avec différentiels standards. Mais un contrôle de couple totalement électronique via l'ABS et le DSC pour réduire la rotation de la roue qui deraperait. Je trouve qu'il manque cette partie dans votre article. Fred
Guillaume Darding [administrateur]

14 février 2021 à 15h57

Bonjour Fred, il y avait effectivement un raccourci malencontreux dans la chronologie de l'article. C'est corrigé.
Je ne reviens pas en détail sur le système en place entre 1999 et 2004. Le système est, de toute façon, très similaire au xDrive dans son fonctionnement.

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Commentaires
Pires à propos de l'article «Présentation moteur: Audi 2.0l TFSI»

Il y a 11 heures

Bonjour, Je dois remplacer les pistons/segmentation/bielle sur mon audi Q5 TFSI 211cv de 2009. ( problème de surconsommation d'huile ). Mon véhicule étant de 2009 (66000 kms) , je n'espere pas de prise en charge d'Audi. J'ai peut être une solution en récupérant le bloc contenant les pièces défaillantes sur un moteur 211cv TFSI de 2019. Pensez- vous que le bloc de 2019 est compatible avec celui de 2009? D'avance merci pour votre aide

Fabalx à propos de l'article «Présentation moteur: Volkswagen 1.5l TSI»

Avant-hier

Bonjour, J'utilise plusieurs véhicules reprogrammés à l'ethanol, une clio et un sportvan. J'ai plus de recul avec la clio (3 ans) et considère que c'est un succes relatif : J'entends que ça fonctionne bien mais il y a un point étrange, je ne surconsomme pas mais je passe un jeu de bougies d'allumage tous les 25000KM. Est ce que le mélange est trop pauvre? Je ne pense pas vu qu'elle démarre même en hiver en e85 tant que je suis dans l'intervalle de 25000km. Si vous avez une opinion sur ce phénomène, je suis preneur de votre science. J'ai maintenant un Sportvan DACA 130CV que j'ai converti il y a de ça presque un an. Je constate toutefois un bruit métallique très discret lorsque la désactivation des cylindres opère depuis la conversion. Il est parfaitement cyclique mais je ne parviens pas à localiser s'il provient des cyclindres ou du turbo car on ne peut pas tester à l'arrêt... Est-ce que vous sauriez si le fait d'avoir modifier l'avance allumage et/ou les temps d'ouverture fermeture d'injecteurs lors de la reprogrammation ethanol peut avoir un impact néfaste sur le fonctionnement de la désactivation des cylindres? Qu'en est-il des reprogrammation incluant une montée en puissance/couple? Un passage au banc indique un passage de 130CH à 175CH identique à celle proposée pour le bloc DADA alors qu'il n'ont pas le même turbo, ni le même ratio de compression, ni les mêmes soupapes, etc... Ne sachant pas toutes ses disparités moteur avant reprogrammation, j'ai peut être fait preuve de candeur en pensant optimiser le réglage en passant au banc. Au final, je ne suis pas capable d'isoler la cause de ce changement de comportement en mode désactivation de cylindres. Est ce que ce bruit serait d'avantage imputable à un excès de gonflette ou bien les lois d'injection pour le E85??? Est-il possible pour un moteur de passer d'un cycle de Miller à un cycle Beau de Rochas par reprogrammation? Pure spéculation de néophite mais je soupsonne l'application d'une cartographie commune pour deux moteurs qui partagent finalement bien peu de chose...

pjmdur à propos de l'article «Technique : batterie Li-ion»

Avant-hier

Merci Guillaume. C'était un peu ma conclusion. Il est difficile de comprendre pourquoi sur mon véhicule, il y a une telle différence d'autonomie réelle sur ces faibles delta de température. Surtout qu'en plus il n'y en a pas trop par construction.

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