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La transmission Mercedes 4MATIC pour les modèles compacts

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Les éléments les plus novateurs de la 4MATIC comprennent la prise de force vers l’essieu arrière qui est intégré dans la transmission à double embrayage 7G-DCT et le pignon de l’essieu arrière avec un embrayage  multidisque à commande électrohydraulique intégré. Cette configuration permet une distribution entièrement variable du couple entre les essieux avant et arrière. Les autres avantages de ce design sont un poids inférieur à ce qui est disponible chez la concurrence et une efficacité élevée.

Système 4MATIC

Les ingénieurs de Mercedes-Benz se sont aventurés en territoire inconnu ici, car la conception des modèles précédents avait exclu la mise en place d’un système de traction intégrale basée sur une architecture à traction avant avec moteur monté transversalement en position avant. Sur les modèles précédents, le différentiel est situé en face du moteur dans le sens de la marche, contrecarrant ainsi les possibilités de déviation de puissance motrice vers l’essieu arrière. En outre, la conception de la caisse en blanc avec un plancher « sandwich » empêchait l’intégration d’un arbre de transmission vers l’essieu arrière.

Pour les véhicules en configuration traction avant, un espace d’installation suffisant pour un groupe motopropulseur (GMP) à traction intégrale a été fourni dès les premières étapes du processus de planification. En outre, les ingénieurs de développement ont conçu le GMP de telle sorte que l’axe du différentiel se trouve derrière le moteur, ce qui permet d’acheminer le couple vers l’essieu arrière. La future gamme 4 roues motrices de Mercedes-Benz sera annoncée dans l’année à venir avec le CLA et le CLA 45 AMG.

L’unité intégrée de prise de force (PTU pour Power Take-off Unit) achemine la puissance vers l’essieu arrière

Le 4MATIC est combiné avec la boîte automatisé à double embrayage 7G-DCT à sept vitesses qui a été lancée dans la Classe B de 2011. Le flux de puissance vers l’essieu arrière est fourni par une unité de prise de force (PTU) qui est entièrement intégré dans la boîte et est alimenté en lubrifiant par le circuit d’huile de celle-ci. Cette configuration donne lieu à des avantages de poids substantiels par rapport aux systèmes concurrents qui dévient la puissance au moyen d’un composant add-on avec son propre circuit d’huile. Combiné avec les roulements à rouleaux coniques à friction réduite, la PTU permet d’obtenir un excellent niveau d’efficacité.

Comme c’est toujours le cas avec les systèmes à quatre roues motrices comprenant un moteur monté transversalement à l’avant, le flux de puissance nécessite d’être pivoté de 90 degrés. Sur le 4MATIC, ceci est réalisé par des moyens très simples: le pignon du différentiel de la transmission principale entraîne le pignon de la PTU et un pignon conique compact dévie le flux de puissance. L’essieu arrière est alors entraîné par un arbre à cardans.

7G-DCT avec prise de force intégrée

Un palier intermédiaire découplé des vibrations est placé entre l’arbre à cardans et le dessous de caisse et un accouplement élastique est monté entre l’arbre et le différentiel arrière. Un joint mobile axialement à l’avant compense les mouvements typiques de l’unité moteur-transmission sous charge et empêche le transfert de tels mouvements vers la chaîne de traction arrière. En vertu de ces mesures, toutes les versions 4MATIC atteignent un niveau de confort vibratoire et acoustique similaire à celui des modèles avec traction avant. Afin de minimiser les efforts induits par collision pour les passagers en cas de collision frontale ou arrière, l’arbre de transmission est muni d’un joint de sécurité qui rompt en cas de crash. Là encore, les modèles 4MATIC atteignent un niveau de sécurité similaire à celui des modèles à traction avant.

Développement du couple à la demande sur l’essieu arrière

L’embrayage multi-disques électrohydraulique intégré dans le différentiel arrière est garant d’une répartition de couple entièrement variable. Principe de fonctionnement : lorsque l’embrayage multi-disques est ouvert, la Mercedes CLA est tirée presque exclusivement par l’essieu avant. Lorsque l’embrayage est fermé, l’essieu arrière entre en jeu. Cela signifie que le couple d’entraînement peut être déplacé de façon entièrement variable entre l’essieu avant et arrière en fonction de la situation donnée (couple sur demande).

Les paramètres les plus divers sont pris en compte ici, comme l’accélération latérale, l’angle de braquage, la vitesse de lacet, la position de l’accélérateur, les paramètres de contrôle ABS ou le programme de changement de rapport de la transmission 7G-DCT. Une soupape de régulation de pression limite le couple d’entraînement de l’essieu arrière à 750 Nm. Jusqu’à 1000 Nm sont admis sur la version AMG.

Système de transmission arrière

Systèmes de contrôle intelligents pour un meilleur brio

La transmission 4MATIC est activée selon le principe de base du « aussi souvent que nécessaire aussi rarement que possible ». Cela signifie que lorsque les conditions sous-jacentes le permettent, la CLA 4 roues motrices fonctionne presque exclusivement en mode traction avant. Dès que la situation de conduite le nécessite, un couple d’entraînement supplémentaire est acheminé à l’essieu arrière selon les cas. Le processus inverse se déroule tout aussi rapidement: dès que le couple d’entraînement supplémentaire n’est plus utile sur l’essieu arrière – par exemple, en cas de freinage intense avec intervention de l’ABS – la transmission arrière est désactivée et le couple y est réduit à zéro. Avec cette stratégie, les développeurs ont réussi à combiner deux exigences clés définies dans les spécifications de performance: efficacité énergétique optimale couplée à la dynamique du véhicule et à une sécurité maximale.

Dans des circonstances normales, la répartition du couple moteur entre les essieux avant et arrière peut être réglée de 100:0 à 50:50. Dans certaines situations de conduite, comme en cas de dépassement de la limite μ-split (différence d’adhérence entre la roue droite et la roue gauche), la hausse des niveaux de couple peut être attribuée à l’essieu arrière pour éviter les conditions de fonctionnement instables. Voici quelques exemples de répartition du couple (avant: arrière en %, valeurs approximatives) :

●          accélération pleine charge à environ 50 km/h → 60:40

●         Virage dynamique sous charge → 50:50

●          Dépassement de la limite μ-split → 90:10

●          Freinage fort avec intervention de l’ABS → 100:00

Un autre principe de base du système 4MATIC revient à une amélioration de la dynamique du véhicule, garantissant un meilleur brio, sans compromettre la sécurité. En cas de sous-virage ou de survirage sous charge, le couple d’entraînement est tout d’abord distribué de manière à stabiliser le véhicule. Cela garantit le fait que la traction et l’agrément de conduite sont entièrement maintenus en conduite rapide sur la liquidation des portions de route sinueuses. Ce n’est que si ces mesures ne parviennent pas à avoir un effet stabilisant que les systèmes de contrôle adaptés aux conditions 4MATIC, tels que l’ESP ou 4ETS, interviennent pour stabiliser le véhicule.

Le système de traction 4ETS électronique s’inscrit dans le cadre du programme de stabilité électronique ESP et freine les roues motrices individuellement quand elles commencent à patiner. Cela procure un niveau élevé de traction sur les surfaces glissantes, sur les routes qui sont verglacées ou dans des conditions météo changeantes.

Combinaison de la transmission 4MATIC et de la boîte 7G-DCT

S’appuyant sur plus de 50 ans d’expérience dans le développement et la production de transmissions automatiques, Mercedes-Benz s’est aventuré en territoire inconnu avec la boîte 7G-DCT à double embrayage : le système est une transmission manuelle automatisée à trois arbres comprenant deux « sous-transmissions », chacune avec son propre embrayage. L’actionnement des embrayages et les changements de rapport ont lieu de manière entièrement automatique et sans interruption de la force de traction. Cela permet un mode confortable mais néanmoins dynamique de conduite. Grâce à ses sept rapports, la boîte propose un rapport de démultiplication important avec une ouverture allant jusqu’à 7,99 (Voir l’Introduction aux transmissions manuelles pour la définition de l’ouverture). Cela signifie qu’un rapport de transmission très court est disponible lors d’un démarrage en côte avec une voiture chargée, par exemple, alors que pendant des phases de croisière, la vitesse moteur peut être réduite considérablement avec l’utilisation de rapports plus longs. L’efficacité de la transmission diminue la consommation de carburant jusqu’à 9% par rapport à la CVT qui a été installée dans la Classe A à ce jour, ce qui porte la consommation de carburant à un niveau inférieur à celui obtenu avec une transmission manuelle.

D’une longueur de 367 mm et un poids de 86 kg, la boîte 7G-DCT est plus compacte et plus légère que les autres transmissions de sa catégorie de couple qui sont disponibles sur le marché en 2012. Par ailleurs, les embrayages multi-disques sont refroidis par huile. Pour la première fois sur ce type d’appareil, la transmission est alimentée en huile par deux pompes à huile – une mécanique et une électrique. La pompe électrique maintient la pression d’huile lorsque le moteur est coupé avec la fonction Stop&Start. Cela signifie que la transmission est immédiatement opérationnelle lorsque le moteur redémarre et le véhicule peut repartir sans aucun délai. En outre, la pompe électrique est capable de supporter la pompe mécanique lorsque de fortes charges sont appliquées, ce qui autorise une conception plus compacte et efficace de la pompe mécanique.

Une autre caractéristique est l’activation électrique de du système hydraulique pour le frein de stationnement, qui est verrouillé par des moyens mécaniques. Cette fonction « park-by-wire » permet de laisser le levier de commande de la transmission dans n’importe quelle position qui se trouve sur colonne de direction à droite derrière le volant. En combinaison avec le frein de stationnement électrique, un espace supplémentaire a donc été créé sur la console centrale pour libérer des espaces de rangement supplémentaires.

Source: Mercedes-Benz
L’avis de Romain Nicolas :

La combinaison  4 roues motrices avec moteur monté transversalement et une DCT est assez nouveau pour Mercedes. Cela a dû être un grand défi pour les ingénieurs d’intégrer la DCT et le différentiel dans le véhicule. Je me demande si les solutions telles que la prise de force compacte sont si coûteuses en regard des nouvelles fonctionnalités qu’elles apportent? En effet, avec les prix plus élevés du pétrole, le gain de poids est de plus en plus important et donc les fabricants n’hésitent pas à choisir des solutions plus coûteuses pour gagner du poids. Qu’en pensez-vous?

1 Comment

  1. Louvet
    Louvet09-12-2017

    Bonjour,
    le couple est modulé à l’arriere grace à un embrayage hydraulique au niveau du différentiel arriere. Cependant, à l’avant, les roues sont connectéesz directement en sortie de boite; en conséquence, je ne vois pas comment on peut répartir la traction à 10:90 pour le mode split. on ne peut réellement faire que du 50-50. ( 50 max à l’arrière )
    Les roues avant ne peuvent pas être « moins motrices » qu’à l’arriere. Le 49-51 est tout aussi impossible.

    Cordialement

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