La transmission intégrale

Audi TT MK1 (8N) - Le système Haldex.

Haldex

En raison de la position transversale du moteur, les TT équipés de transmission intégrale utilisent le système Haldex.

Contrairement à la transmission intégrale Torsen équipant les Audi à moteur longitudinaux, la transmission intégrale Haldex n'est pas permanente. Par défaut le TT est une traction, mais dès qu'une différence de vitesse entre les roues avant et arrière est détectée, elle passe automatiquement en 4 roues motrices.

Le système de transmission Haldex se matérialise par un visco-coupleur (embrayage) hydraulique sur la sortie de la boîte de vitesse. En situation normale, le visco-coupleur est débrayé et ne transmet pas la puissance aux roues arrières. Un système de commande analyse toutes les informations sur les conditions de conduites (accélération, transfert de masse, vitesse, ...) et embraye automatiquement le visco-coupleur afin de transmettre progressivement la puissance aux roues arrières.

L'Haldex est donc un système de transmission à quatre roues motrices intelligent capable de reporter automatiquement et sans intervention du conducteur jusqu'à 50% de la puissance aux roues arrières en quelques millièmes de seconde.

Schéma du visco-coupleur Haldex

Le fonctionnement du coupleur à disques Haldex repose sur des éléments mécanique, hydraulique et électronique.

Haldex

La mécanique, en bleu sur le schéma, se compose essentiellement des éléments en mouvement :
- l’arbre d’entrée
- les disques intérieurs et extérieurs
- le disque à cames
- les roulements à rouleaux avec les pistons annulaires
- l’arbre de sortie

L’hydraulique, en vert sur le schéma, se compose essentiellement :
- des vannes de pression
- de l’accumulateur
- du filtre à huile
- des pistons annulaires
- de la vanne de régulation

L’électronique, en rouge sur le schéma, se compose essentiellement :
- de la pompe à huile électrique
- du servomoteur de la vanne de régulation
- du transmetteur de température
- de l’appareil de commande

Partie mécanique

L’arbre d’entrée du coupleur, représenté en bleu sur la figure, est relié à l’arbre à cardan. Lorsque l’arbre d’entrée tourne, les roulements à rouleaux du piston alternatif et du piston de travail ainsi que les disques extérieurs sont entraînés.

L’arbre de sortie, représenté en rouge sur la figure, constitue une unité, du disque à cames au pignon d’attaque. Les disques intérieurs sont eux aussi reliés via une denture longitudinale à l’arbre de sortie.

Lors de l’accélération, l’arbre d’entrée tourne avec le roulement à rouleaux du piston alternatif autour du disque à cames encore immobile de l’arbre de sortie.
Le roulement à rouleaux suit alors le mouvement ascendant et descendant du disque à cames.
Ces mouvements de montée et de descente sont transmis par le rouleau au piston alternatif.
Le piston alternatif est alors mis en mouvement et établit une pression d’huile.

Haldex

Cette pression d’huile est acheminée par un canal d’huile au piston de travail. Elle repousse le piston de travail vers la gauche, contre le rouleau du roulement et le plateau de pression du paquet de disques.
Le paquet de disques est comprimé.
La liaison entre l’arbre d’entrée et l’arbre de sortie du coupleur est établie, réalisant la transmission intégrale.

En cas de différence de vitesse entre les trains avant et arrière, le carter des disques extérieurs tourne avec les roulements à rouleaux autour de l’arbre de sortie, si bien que les roulements à rouleaux du piston alternatif roulent sur le disque à cames. En raison de la forme du disque à cames, les roulements à rouleaux décrivent un mouvement ascendant et descendant et transmettent ce mouvement au piston alternatif logé dans le carter.

L’arbre de sortie avec la denture longitudinale pour les disques intérieurs constitue une unité avec le disque à cames et le pignon d’attaque.

Le carter des disques extérieurs avec la denture longitudinale pour les disques extérieurs et les roulements à rouleaux forme une unité avec l’arbre d’entrée.

Le mouvement de levée du piston alternatif génère une pression d’huile agissant via le canal d’huile sur le piston de travail et repoussant ce dernier vers la gauche.
La pression est transmise par les roulements à rouleaux du piston de travail via un plateau de pression au paquet de disques.
Le coupleur se ferme et réalise ainsi une liaison entre les trains avant et arrière.

Haldex

Partie hydraulique

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Représentation du système exempt de pression

Le limiteur de pression détermine la pression maximale au niveau des disques du coupleur.

Les autres composants sont présentés ci-dessous.

L’établissement de la pression de l’huile au niveau du piston alternatif en raison de la différence de vitesse de rotation de l’arbre d’entrée (bleu) et de l’arbre de sortie avec disque à cames (rouge) a été expliqué ci-dessus.

Cette pression d’huile est régulée par des vannes. Le coupleur à disques peut ainsi autoriser, à l’état ouvert et presque fermé, un certain patinage.

Pour des raisons de simplification, le fonctionnement est expliqué avec un piston alternatif. En fait, le carter du coupleur renferme deux pistons alternatifs, actionnés par une paire de roulements à rouleaux.
Par conséquent il y a besoin de deux vannes d’aspiration et de deux vannes de pression.

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Etablissement de la pression de la pompe électrique (pression de préalimentation)

Une pompe à huile électrique est activée électriquement à partir d’un régime moteur > 400/min.

La pompe à huile électrique prélève à travers un tamis l’huile hydraulique depuis la partie exempte de pression du carter du coupleur et pompe l’huile en passant par un filtre via les vannes d’aspiration pour l’acheminer aux pistons alternatifs.

Les pistons alternatifs sont ainsi alimentés en huile et simultanément amenés et maintenus en appui sur le disque à cames par les roulements à rouleaux.

Simultanément, l’huile arrive via la vanne de régulation et les vannes de pression au piston de travail, qui vient à son tour en appui. Cette pression de préalimentation supprime en outre le jeu du paquet de disques, permettant d’obtenir un comportement en réponse rapide du coupleur.

La pression de préalimentation de 4 bar est définie par l’accumulateur. Ce dernier a également pour objectif de lisser les variations de pression.

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Etablissement de la pression via les pistons alternatifs (vanne de régulation fermée)

La pression d’huile générée par les pistons alternatifs est acheminée via les vannes de pression au piston de travail.

Le paquet de disques est fermé et assure ainsi une liaison entre l’arbre d’entrée (bleu) et l’arbre de sortie (rouge).

La pression au niveau des disques est déterminée par la vanne de régulation. Le servomoteur, piloté par l’appareil de commande du coupleur Haldex, agit sur la vanne de régulation. Lorsque la vanne de régulation est fermée, la pression au niveau des disques est maximale. La pression maximale est définie par le limiteur de pression.

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Etablissement de la pression via les pistons alternatifs (vanne de régulation ouverte d’un tiers)

La vanne de régulation est ouverte d’environ un tiers de sorte qu’une partie de l’huile puisse retourner via l’accumulateur dans le carter d’huile.

Il en résulte une réduction de la pression telle que le coupleur ne permet plus qu’une transmission limitée du couple.

Le coupleur peut ainsi, dans des conditions routières données, autoriser une transmission intégrale réduite.

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Etablissement de la pression via les pistons alternatifs (vanne de régulation ouverte)

La vanne de régulation est ouverte, permettant à l’huile de retourner dans le carter d’huile via la vanne de régulation, en passant par l’accumulateur.

Il n’y a donc pas d’établissement de pression au niveau du piston de travail. Le coupleur à disques est ouvert et aucune transmission du couple n’a lieu.

L’accumulateur maintient la pression de préalimentation dans la conduite de retour de la vanne de régulation.

La pression de préalimentation (4 bar) règne dans la conduite de retour allant de la vanne de régulation à l’accumulateur.

Partie électrique

Synoptique du système

Haldex - Partie électrique