Technique: BMW xDrive

Technique: BMW xDrive

Publié le 07 novembre 2017
Par Guillaume Darding

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 un embrayage multidisque, au coeur du dispositif xDrive. 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.

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Commentaires
Guillaume Darding à propos de l'article «Dossier: les différents types de boîtes de vitesses»

Il y a 5 jours

Bonjour Jean-Jacques, la boîte TCT proposée sur les Alfa Romeo est une boîte robotisée à double embrayage. L'apparition du message d'erreur me semble quand même prématurée, mais elle peut s'expliquer par le fait que vous restez longtemps en côte avec une faible accélération. Vraisemblablement, l'un ou l'autre embrayage n'est pas complètement fermé, ce qui crée du frottement et génère donc de la chaleur. Si, de plus, lors d'un démarrage à froid, la puissance de refroidissement de la boîte est réduite (le temps que la température d'huile monte et que l'huile devienne moins visqueuse, générant ainsi moins de frictions, au bénéfice de la consommation de carburant), on se retrouve dans une situation critique où la température de la boîte devient potentiellement trop élevée. Il n'y a pas de réglage possible (autrement que par une mise à jour du constructeur ou à prendre le risque de reprogrammer la boîte par un spécialiste) et je n'ai pas le sentiment qu'un changement de boîte solutionnerait ce problème (puisqu'il s'agit vraisemenblablement d'un problème de calibration du logiciel de la boîte). Vu votre kilométrage, j'imagine que votre Giuletta est toujours sous garantie. Le cas échéant, n'hésitez donc pas à faire vérifier votre véhicule par votre concessionnaire.

Jean-Jacques Payan à propos de l'article «Dossier: les différents types de boîtes de vitesses»

Il y a 5 jours

Bonjour, Votre document est très intéressant. Je profite de votre site pour vous poser une question pratique. Je possède une Giulietta 170 TCT (dont vous ne parlez pas beaucoup .. de la boite) qui en remontant de mon 3eme sous sol avec un accès difficile cause un message d'erreur : Température élevée de la boite . Existe t il un réglage possible , changement de la boite ou tt simplement un défaut de conception ????? j'ai 15000 kms ... Avec mes remerciements.

Guillaume Darding à propos de l'article «Normes Euro 6c: filtre à particules et casse-tête hybride»

Il y a 7 jours

Bonjour Gabrielle, la Golf GTE fait partie des modèles dont l'homologation Euro 6c / Euro 6d temp est retardée en raison des faibles volumes de vente (en 2017, sur un total de 480.000 Golf construites, seules 10.000 étaient des GTE). De fait, sans cette homologation, il n'est plus possible d'immatriculer un nouveau véhicule. En théorie, quelques véhicules pourraient être encore vendus avec l'ancienne homologation (à titre d'une fin de série), à condition que le constructeur en fasse la demande. En fait, Volkswagen avait même stoppé les commandes sur ce modèle (et d'autres modèles de la gamme) en début d'année afin d'éviter de se retrouver dans la situation à laquelle vous faites désormais face. Vous concernant, votre concessionnaire aurait dû immatriculer votre Golf GTE avant le 1er septembre pour éviter les tracas (à condition que le véhicule était déjà en sa possession avant cette date). Désormais, il n'y a pas d'autre choix que de patienter jusqu'à ce que le modèle soit homologué (et cela pourrait prendre encore plusieurs semaines) pour débloquer la situation. Il faut aussi espérer, sans vouloir être (trop) pessimiste, qu'il ne s'agisse que d'une nouvelle homogation sans changement technique car si des changements techniques devaient intervenir (ajout d'un filtre à particules / calibration moteur), la livraison de votre véhicule pourrait être encore allongée.

© Guillaume Darding

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