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La technologie DKG : un système à mi-chemin entre la boite manuelle et la boite automatique

Destinée initialement aux voitures sportives de la gamme BMW M, la transmission DKG s’est répandue sur de nombreux modèles BMW. On compte actuellement deux variantes de DKG : la M DKG (ou M DCT) pour les voitures sportives et la DKG standard pour les modèles de série. La quasi-totalité des boites DKG sont construites par l’équipementier Getrag. Voici donc tout ce qu’il faut savoir sur la technologie BMW DKG.

Boite de vitesses BMW DKG : définition

La technologie BMW DKG (de l’allemand Doppelkupplungsgetriebe ou transmission à double embrayage) est un système de transmission utilisé sur certains modèles de BMW. Il s’agit d’une boite manuelle à engrenages parallèles sur laquelle la commande des embrayages et des changements des rapports de vitesses est gérée d’une manière automatique. La transmission BMW DKG a été inaugurée pour la première fois en 2008 sur la boite de vitesses GS7D36SG montée (en option) sur les modèles de la gamme BMW M3 E9x. Développée par l’équipementier allemand Getrag, cette boite robotisée à 7 rapports fait donc partie des boites DTC (Dual Transmission Clutch).

Certes, la boite robotisée à double embrayage, dans son principe, a été utilisée pour la première fois dans les années 1980 par Porsche, mais elle était réservée exclusivement aux voitures de compétition comme la Porsche 956 et la Porsche 962. Ce système de Porsche connu encore sous le nom PDK (Porsche DoppelKupplung ou Porsche Double Embrayage) a d’ailleurs inspiré les ingénieurs de Volkswagen pour concevoir en 2003 la DSG qui s’est généralisée sur de nombreux modèles Seat et Skoda. On trouve également ce type de transmission à double embrayage DCT chez la plupart des constructeurs automobiles sous différentes désignations : S Tronic chez Audi, SpeedShift chez Mercedes-Benz, F1 chez Ferrari, TCT chez Alfa Romeo, DCS6 chez Peugeot et Citroën, EDC chez Renault, Powershift chez Volvo et Ford, Twinamic chez Smart…etc.

Les composants essentiels d’une boite de vitesses BMW DKG

La transmission DKG comprend les éléments suivants :

•    Deux boites partielles (à engrenages parallèles) intégrées dans un carter compact.

•    Deux embrayages humides à commande hydraulique placés l’un derrière l’autre.

•    Un module mécatronique intégré (ou groupe hydraulique) qui comprend un boitier électronique et des éléments hydrauliques de commande.

•    Un système de lubrification avec pompe et filtre à huile.

•    Un système de refroidissement spécifique à double étage avec échangeur thermique.

•    Un sélecteur de vitesses électronique (GWS).

•    Un mécanisme de verrouillage automatique à commande électrohydraulique pour le parking.

•    Un différentiel à glissement limité entièrement variable.

Par ailleurs, la transmission BMW DKG n'utilise ni convertisseur hydraulique ni pédale d’embrayage. Elle regroupe deux boites partielles logées dans une structure compacte qui ressemble à celle d’une boite mécanique conventionnelle. Chaque boite partielle dispose de son propre embrayage multidisque à commande hydraulique. L’une des boites est réservée aux rapports pairs tandis que l’autre est réservée aux rapports impairs. L’un des deux embrayages hydrauliques sert pour commander les rapports pairs tandis que l’autre est réservé pour les rapports impairs ainsi qu’à la marche arrière. Par exemple, la transmission BMW DKG à 7 rapports fait appel à deux demi-boites dont l’une gère les rapports pairs 2, 4, et 6 et l’autre gère les rapports impairs 1, 3, 5, 7 ainsi que la marche arrière. L’unité mécatronique comprend le système électronique, les vannes de régulation et de commande, ainsi que les capteurs et les actuateurs. A noter que la nouvelle boite DKG7, produite par l’équipementier japonais Aisin à partir de 2017 pour les nouveaux modèles BMW à traction, est dotée d’un convertisseur hydraulique à l’image des boites automatiques conventionnelles.

Légende :

A             : moteur

B             : boite de vitesses DKG

1             : embrayage multidisque des rapports impairs et de la marche arrière

2             : boite partielle des rapports  impairs et de la marche arrière

3             : embrayage multidisque des rapports pairs

4             : boite partielle des rapports pairs

C             : différentiel

Fonctionnement de la boite BMW DKG

De manière générale, le principe de fonctionnement de la boite DKG de BMW est similaire à celui des autres boites DCT (à double embrayage) notamment la DSG de Volkswagen. Le couple est transmis du moteur thermique à la boite de vitesses via le volant bimasse puis via l’embrayage multidisque couplé à la boite partielle (ou demi-boîte) correspondante via un demi-arbre. Comme toutes les boites robotisées, la DKG peut être utilisée en mode automatique « D ou Drive » ou bien en mode mécanique « S ou Séquentiel ». Le changement des rapports peut être effectué soit via le sélecteur de vitesses électronique ou bien via les palettes de commande (+) et (-) qui sont placées sur le volant de direction.

L’originalité de ce système de transmission à double embrayage réside dans le fait que les pignons des boites partielles sont toujours pré-engrenés. Les changements de vitesses sont commandés par le module électronique intégré dans l’unité mécatronique (ou groupe hydraulique). Pour fonctionner correctement, le module électronique doit recevoir toutes les informations nécessaires du système DSC (Contrôle Dynamique de Stabilité), du boitier moteur DEM, et du système CAS (Car access System ou Système d’accès voiture). Le module électronique veille à présélectionner le rapport de vitesse le plus optimisé en fonction du régime moteur et de la vitesse du véhicule.

Si par exemple, le véhicule est en train d’accélérer en quatrième, ce rapport est donc en prise via l’embrayage multidisque et l’arbre de transmission réservés aux rapports pairs. Dans la demi-boîte réservée aux rapports impairs, le rapport le plus approprié pour poursuivre l’accélération (à savoir le cinquième) est déjà pré-engagé. Pour que le couple soit transmis aux roues via le cinquième rapport, le module mécatronique ferme l’embrayage correspondant à la demi-boîte des rapports impairs et ouvre celui de la boite des rapports pairs. Le même processus s’applique également pour rétrograder les vitesses. Pendant la conduite, l’un des deux embrayages est toujours en prise. Lors des accélérations et des rétrogrades de vitesses, les deux embrayages entrent en action tour à tour. Ainsi, les changements de vitesses s’opèrent de manière plus rapide (quelques millièmes de seconde) et plus fluide sans rupture et sans interruption dans la transmission du couple.

Les avantages et les inconvénients de la transmission DKG

La boite BMW DKG offre à la fois les avantages d’une boite manuelle et ceux d’une boite automatique. D’abord, la suppression d’un convertisseur de couple hydraulique permet d’améliorer sensiblement le rendement de la boite de vitesses et de réduire la consommation du carburant. En outre, la boite DKG offre un mode de fonctionnement automatique qui facilite le changement des rapports de vitesses et contribue donc à améliorer l’agrément de conduite. Comparée à la boite robotisée à simple embrayage SMG qu’elle remplace, la DKG utilise une architecture améliorée qui permet de changer les rapports de vitesses d’une manière plus souple et plus rapide sans interruption de la chaine de transmission. Du fait que l’une des deux boites partielles est toujours en prise, la DKG permet d’éviter les à-coups lors des changements des rapports et d’avoir des accélérations plus franches. Par contre, la complexité technologique des embrayages multidisques et du module mécatronique rend l’entretien de la boite DKG plus délicat par rapport aux boites conventionnelles. En outre, du fait qu’elle est composée de deux boite partielles, la boite DKG est relativement lourde et affiche un cout de production plus élevé.

Conclusion

Contrairement au groupe Volkswagen, BMW n’a jamais été un grand adepte de la transmission DCT. Ce n’est donc qu’en 2008 qu’elle a inauguré sa première boite DKG à double embrayage. Bien qu’elle offre de nombreux avantages, la transmission DKG est apparemment arrivée à ses limites et l’on constate un retour vers les boites automatiques (à 8,9 ou même 10 rapports) qui continuent d’évoluer en termes de réactivité, d’agrément, et de fiabilité.

Dernière modification par BMW-Tech (16-01-2018 21:08:54)