Le système de transmission quattro est synonyme de comportement dynamique, de stabilité lors de la conduite, de traction et de sécurité, ainsi que d’expertise technique et de performances supérieures. En bref : « Vorsprung durch Technik », l’avance par la technologie. Audi et quattro vont de pair. Le système qui délivre la puissance aux quatre roues est un pilier de la marque depuis plus de 40 ans : de la technologie quattro d’origine introduite en 1980 au système de transmission intégrale électrique actuel assorti d’une vectorisation électrique du couple au sein de la gamme e-tron du constructeur.
Comment le quattro est-il devenu une légende ?
À ses débuts au Salon de l’automobile de Genève en 1980, l’Audi quattro a marqué la première d’une toute nouvelle transmission dans le secteur des véhicules particuliers : un système de transmission intégrale à la fois léger, compact et efficace, produisant peu de distorsion. C’est ce qui a rendu le concept quattro particulièrement adapté aux voitures de sport, et ce dès le départ. Et les nombreux accomplissements permis par plus de 40 ans de quattro sont par conséquent tout aussi impressionnants. À ce jour, Audi a produit près de 11,8 millions de voitures à transmission intégrale. Composante essentielle de l’ADN de la marque aux anneaux, la transmission quattro est appréciée des pilotes automobiles et des particuliers depuis les années 1980. De nombreuses publicités et campagnes célèbres, comme celle du pilote de rallye professionnel Harald Demuth montant au sommet d’un tremplin de saut à ski au volant de l’Audi 100 CS quattro, ont également contribué à son statut de légende. En intégrant le quattro électrique dans les modèles e-tron, Audi donne le ton à l’ère de la mobilité électrique.
Où et comment le quattro est-il utilisé aujourd’hui ?
Le quattro est disponible sous la forme d’un système de transmission intégrale mécanique sur toute la gamme, à l’exception de la gamme A1. La nouvelle Audi RS 3 est la première Audi équipée du système quattro assorti du répartiteur de couple RS, qui assure une distribution du couple extrêmement variable entre les roues arrière. L’e-tron et l’e-tron Sportback ont inauguré l’ère de la transmission intégrale électrique en 2018. Sur les modèles Audi e-tron, un moteur électrique alimente l’essieu avant et un autre l’essieu arrière. Les modèles S de la gamme e-tron constituent une véritable prouesse technique, puisque c’est la première fois que trois moteurs électriques sont utilisés sur un modèle produit en série, dont deux sur l’essieu arrière. Sur les modèles S, la vectorisation électrique du couple, qui assure une répartition ciblée du couple sans lien mécanique de type différentiel entre les deux roues arrière, donne encore plus d’agilité et de traction au système de transmission quattro.
En quoi le système de transmission quattro est-il si unique ?
Audi propose une grande variété de concepts automobiles au sein de sa gamme de modèles, de sorte que la technologie quattro couvre un large spectre. Indépendamment de la façon dont le système de transmission quattro est mis en oeuvre d’un point de vue technique, il est toujours synonyme de traction puissante, d’expérience de conduite ultra dynamique et de sécurité. Toutes les versions quattro ont en commun le système de répartition sélective du couple par roue, qui permet de manier plus facilement le véhicule dans ses limites dynamiques avec des freinages légers. Plus précisément, le système freine légèrement la roue non chargée à l’intérieur du virage lorsque le véhicule braque de façon dynamique. La différence entre les forces de propulsion permet au véhicule de prendre facilement le virage. Ces éléments rendent la conduite plus neutre, stable et rapide.
Quelles sont les différences entre les systèmes de transmission quattro pour les moteurs longitudinaux et transversaux ?
Sur les modèles Audi équipés de moteurs avant montés en position longitudinale, un différentiel central à verrouillage automatique est au cœur du système de transmission permanente quattro. Dans des conditions de conduite normales, il transfère 40 % du couple à l’essieu avant et 60 % à l’essieu arrière, favorisant légèrement l’arrière pour une conduite plus sportive. Le cas échéant, il peut envoyer jusqu’à 70 % du couple vers l’essieu avant ou 85 % vers l’essieu arrière. Le différentiel central est conçu comme un engrenage planétaire purement mécanique et sans latence. Une couronne entoure un planétaire, des engrenages planétaires cylindriques attachés au boîtier rotatif tournant au milieu.
Par contraste, sur ses modèles compacts équipés d’un moteur monté en position transversale, Audi utilise une transmission quattro dotée d’un embrayage multidisques à activation hydraulique et contrôle électronique. Pour répartir le poids plus uniformément, elle est installée à l’extrémité de l’arbre de transmission, devant le différentiel arrière. Sa configuration est si dynamique qu’elle est même capable de transmettre une partie du couple de l’essieu avant à l’essieu arrière dès que le conducteur tourne le volant.
Un embrayage multidisques est également utilisé au sein de l’Audi R8, une voiture de sport haute performance équipée d’un moteur central, où il est placé sur l’essieu avant. Le cas échéant, il transfère le couple en continu depuis les roues arrière vers les roues avant afin de produire l’effet caractéristique de la transmission quattro Audi.
Pour quels modèles le système quattro avec technologie ultra a-t-il été conçu ?
Optimisé pour le rendement, le système quattro avec technologie ultra est conçu pour les modèles Audi équipés d’un moteur avant monté en position longitudinale et associé à une transmission manuelle ou la transmission S tronic à double embrayage. Dans ce cas, deux embrayages différents sont utilisés. Lorsque le système passe en mode traction, l’embrayage avant, un embrayage multidisques, s’ouvre à l’extrémité de la transmission. Le couple cesse alors d’être transmis. Le design de l’embrayage arrière à crabots garantit alors que l’arbre de transmission reste stationnaire, éliminant ainsi la principale source de perte de traînée à l’arrière de la transmission. Le système de contrôle intelligent de la transmission intégrale voit toujours plus loin avec l’aide d’une technologie de capteurs complète et en analysant en continu des données relatives à la dynamique de conduite, aux conditions de la route et au style de conduite.
Ainsi, le système de transmission quattro est toujours prêt à intervenir en cas de besoin. Dans des conditions de conduite détendue, le système quattro avec technologie ultra tire parti de tous les avantages de la traction avant.
Quel type de système quattro est utilisé sur les modèles plus sportifs ?
Pour ses modèles particulièrement puissants, équipés d’une transmission tiptronic avec convertisseur de couple, Audi propose un différentiel sport. Celui-ci améliore encore la dynamique de conduite, la traction et la stabilité en répartissant de façon idéale le couple entre les roues arrière gauche et droite dans toutes les conditions de conduite. En plus de la plage d’un différentiel conventionnel, le différentiel sport comprend une étape d’engrenage de chaque côté et un embrayage multidisques à activation électrohydraulique. Lorsque l’embrayage se ferme, il pousse en continu la vitesse de rotation la plus élevée de l’engrenage sur la roue. Le couple supplémentaire nécessaire à l’augmentation de la vitesse de rotation est récupéré via le différentiel sur la roue opposée à l’intérieur du virage. De cette façon, une proportion de couple plus importante peut être envoyée vers une roue arrière. Le différentiel sport est capable de répartir le couple entre les roues gauche et droite dans toutes les situations de conduite, y compris lorsque le véhicule est en roues libres. Lorsque le véhicule tourne ou accélère dans un virage, le couple est principalement transféré vers la roue à l’extérieur du virage ; ainsi, la voiture est littéralement poussée dans le virage, sans risque de sous-virage.
Les nouvelles Audi RS 3 Sportback et Audi RS 3 Berline sont les premiers modèles équipés de la transmission intégrale permanente quattro, assortie du répartiteur de couple RS. Elles sont également dotées de deux embrayages multidisques à contrôle électronique, chacun étant relié à un arbre de transmission sur l’essieu arrière. Conçu pour la performance, ce système répartit activement le couple de façon variable entre chacune des roues des essieux avant et arrière.
Dans des conditions de conduite dynamique, l’unité de répartition du couple augmente le couple envoyé à la roue arrière extérieure ayant la charge la plus élevée, ce qui réduit considérablement le risque de sous-virage. Elle transmet le couple à la roue arrière droite dans les virages à gauche, à la roue arrière gauche dans les virages à droite, et aux deux roues lorsque le véhicule avance en ligne droite. Elle permet ainsi une stabilité optimale et une agilité maximale, tout particulièrement lors de la prise de virages à une vitesse élevée.
Par contraste, comment le système de transmission intégrale électrique fonctionne-t-il ?
La transmission intégrale électrique, dont sont équipées l’Audi e-tron, l’Audi e-tron Sportback, l’Audi RS e-tron GT et l’Audi e-tron GT quattro, ajuste en continu la répartition du couple entre les deux essieux, et ce en quelques fractions de seconde. De même, une répartition du couple extrêmement variable est rendue possible sur l’Audi e-tron S grâce à un moteur sur l’essieu avant et deux moteurs électriques dans un boîtier sur l’essieu arrière. Chaque essieu possède ainsi un voire deux moteurs (comme l’Audi e-tron S), dont l’interaction est à l’origine de la quattro électrique. De cette façon, le système de transmission intégrale électrique associe l’efficacité d’un système de transmission à un essieu avec la conduite dynamique et la traction d’un système de transmission intégrale.
Si les essieux avant et arrière ne sont plus reliés physiquement, comment le couple est-il distribué ?
Les essieux avant et arrière sont simplement reliés par des fonctions logicielles, à l’origine de dizaines de milliers de lignes de code et d’une infinité de paramètres. Le quattro électrique répartit le couple de 0 à 100 entre les essieux avant et arrière en fonction des besoins. Il intervient de façon proactive dans des conditions glissantes ou en cas de prise de virage rapide, avant que le véhicule ne dérape, sous-vire ou survire. Il offre ainsi une tenue très précise, qui peut être ajustée sur un large spectre via les commandes du châssis, pour une conduite sportive ou une stabilité sans compromis. Associé à la répartition sélective du couple par roue, le système de transmission intégrale électrique offre un niveau de traction remarquable, sur toutes les surfaces et dans toutes les conditions météo. Lorsque l’Audi e-tron GT quattro est en mode « confort », les deux moteurs électriques fonctionnent ensemble en économisant le plus d’énergie possible. En mode « dynamique », elle se comporte davantage comme une voiture dotée d’une transmission arrière, tandis que le mode « efficiency » donne clairement la priorité à la transmission avant, pour un rendement maximal.
Le verrouillage contrôlé du différentiel sur l’essieu arrière, intégré aux opérations de contrôle de la plateforme de châssis électronique, est livré de série sur l’Audi RS e-tron GT et en option sur l’Audi e-tron GT quattro. L’embrayage multidisques est extrêmement variable, avec une plage de verrouillage allant de 0 à 100 %.
Le verrouillage contrôlé du différentiel sur l’essieu arrière augmente l’accélération latérale grâce à une répartition ciblée du couple, améliore la traction et la stabilité, et réduit les réactions aux modifications de la charge. Le couple est transféré de la roue tournant la plus vite à la roue tournant la moins vite à l’extérieur du virage. En outre, le fait de freiner la roue à l’intérieur du virage via le système de répartition sélective du couple par roue permet de générer un couple de lacet complémentaire sur l’essieu arrière.
Quel rôle la vectorisation électrique du couple joue-t-elle ?
Les deux SUV 100% électriques (l’Audi e-tron S et l’Audi e-tron S Sportback) sont équipés de trois moteurs électriques, qui peuvent être utilisés pour démontrer les propriétés d’un différentiel sport en termes d’agilité et les avantages d’un verrouillage transversal contrôlé en termes de traction. Chacun des deux moteurs électriques montés à l’arrière agit directement sur une roue arrière via sa boîte de vitesses ; comme pour les essieux, il n’existe aucun lien mécanique entre les deux moteurs électriques. La vectorisation électrique du couple, qui assure le transfert du couple entre les essieux arrière, se fait en quelques millièmes de seconde et permet d’appliquer des niveaux de couple extrêmement élevés pour une dynamique latérale accrue. Lorsque la voiture prend un virage à une vitesse élevée, le moteur électrique alloue plus de couple à la roue arrière extérieure tout en réduisant simultanément la quantité de couple allouée à la roue arrière intérieure. La différence peut aller jusqu’à 220 Nm : aux roues, cela équivaut à environ 2 100 Nm en raison du rapport de transmission.
Quel avantage y a-t-il à utiliser des moteurs électriques individuels ?
Il faut seulement 30 millièmes de seconde au système pour ajuster la quantité de couple appliquée par les moteurs électriques une fois que les conditions de conduite ont été identifiées. Dans le système de transmission intégrale électrique, au lieu de faire intervenir un embrayage mécanique, l’électricité est distribuée. Cela se produit à la vitesse de l’éclair, quatre fois plus rapidement que dans des systèmes assurant une vectorisation conventionnelle du couple via des connexions mécaniques. Toutes les 5 millisecondes, le logiciel calcule une nouvelle valeur. À cette fin, plus de puissance est appliquée à la roue extérieure selon les conditions de conduite, par exemple dans le cas de coefficients de friction différents ou d’un braquage dynamique.
Le couple de lacet généré favorise l’autoguidage, mais requiert également un angle de braquage moindre pour conserver le rayon de braquage. Le véhicule est essentiellement dirigé à l’aide de l’accélérateur. Le résultat : une conduite plus agile et autoguidée, et une vitesse de braquage plus élevée. En cas de besoin de traction, la différence de couple peut être encore plus grande : en cas d’accélération sur une surface glissante, comme une plaque de verglas, elle recevra uniquement la proportion de couple qu’elle est capable d’appliquer au sol, selon le coefficient de friction. La portion de couple allouée à la roue présentant un faible coefficient de friction n’est pas limitée par le verrouillage électronique du différentiel, comme dans le cas d’un système mécanique. L’avantage étant que le couple est presque entièrement dirigé vers la roue à traction élevée et n’est pas perdu lors de l’activation des freins.
Quels systèmes et unités de contrôles sont impliqués dans la vectorisation électrique du couple ?
Les unités de contrôle sont étroitement liées : dans ce cas, les fonctions du correcteur électronique de trajectoire, du dispositif de régulation, de la plateforme de châssis électronique et du module électronique de puissance interagissent toutes les unes avec les autres.
Comment ces systèmes fonctionnent-ils en tandem ?
Véritable centre névralgique, la plateforme de châssis électronique joue un rôle clé dans la gestion (c’est-à-dire le contrôle et l’ajustement) de la transmission intégrale et de la vectorisation du couple grâce à la répartition longitudinale et latérale du couple. Des signaux de capteurs la maintiennent informée du statut de conduite de la voiture. À partir de ces données et des exigences du conducteur, elle calcule la répartition idéale du couple. Dans l’Audi e-tron S, par exemple, ses tâches incluent la vectorisation électrique du couple sur l’essieu arrière et la répartition sélective du couple par roue sur l’essieu avant ; dans la limite dynamique, la roue avant intérieure non chargée est légèrement ralentie par le frein de roue. Cette intervention mineure, que le conducteur ne remarque même pas, évite les dérapages et rend la conduite plus sûre.
Quand l’e-tron et l’e-tron S activent-elles la transmission intégrale électrique ?
La transmission intégrale électrique est active lorsque l’adhérence diminue sur un revêtement de route à faible coefficient de frottement, dans des conditions de conduite particulièrement dynamique, lorsque le conducteur demande une puissance de traction importante ou lorsqu’une récupération d’énergie maximale est souhaitée, lors du freinage et en roues libres. Si le conducteur freine jusqu’à 0,3 g, les moteurs électriques font office de générateurs en transformant l’énergie cinétique en énergie électrique, stockée dans la batterie. Cela vaut pour plus de 90 % des situations de freinage dans la conduite au quotidien. Les freins hydrauliques sont uniquement activés en cas de forte pression sur la pédale de frein. Si l’Audi e-tron S freine à 100 km/h, par exemple, elle peut récupérer l’énergie cinétique avec une puissance jusqu’à 270 kW. Lorsque toute la puissance est nécessaire pendant l’accélération, les modèles e-tron S peuvent livrer un boost total de 370 kW et un couple de 973 Nm.
Comment le conducteur peut-il influencer les caractéristiques du quattro électrique ?
Le conducteur peut adapter le quattro au gré de ses envies à l’aide de deux commandes : le système de sélection du mode de conduite Audi drive select de série, et le système de contrôle électronique de la stabilité (ESC). Audi drive select permet aux conducteurs d’ajuster les caractéristiques de performance et de conduite de la voiture via différents profils (allant d’un confort exceptionnel à un rendement extrême en passant par une conduite résolument sportive), en fonction des conditions de la route et de leurs préférences. Ces modes influent, entre autres, sur la direction assistée et les caractéristiques de la transmission. De la même façon, plusieurs programmes de correcteur électronique de trajectoire (ESC) sont disponibles. Dans des conditions de conduite tout-terrain, ils optimisent notamment la stabilité, la traction et le freinage, et activent le système de contrôle de descente, de série.
Photos : Audi
