DSG 6

Peu de choses dans les voitures actuelles ne sont pas mesurées et réglées par des capteurs, des actionneurs et des systèmes informatiques. À condition d’être bien conçus, ces systèmes peuvent intervenir beaucoup plus rapidement et exactement que ne le pourraient les êtres humains. La boîte de vitesses à commande manuelle a aussi connu son lot de changements. De plus en plus souvent, ces boîtes sont dotées d’une section mécatronique qui prend totalement en charge l’embrayage et le passage des rapports. Un exemple bien connu en est la transmission DSG 6 utilisée par Volkswagen AG.

DSG-6 dessin

Mais comment fonctionne la DSG ? Et quel peut être le rôle d’ACtronics au cas où une transmission DSG 6 ne fonctionne pas correctement ?

Le nom DSG indique déjà quelque peu la différence avec l’ancienne “boîte manuelle”. DSG signifie en effet Direkt Shalt Getriebe ou Direct Shift Gearbox ou boîte à passage direct. Ce système fonctionne infiniment plus vite qu’une boîte de vitesses conventionnelle, notamment parce que le rapport suivant est déjà pré-sélectionné. Alors qu’une boîte de vitesses à commande manuelle ne dispose que d’un seul embrayage, la DSG 6 en a deux. Il en va de même pour l’arbre primaire : il y en a aussi deux. En fait, vous disposez de deux boîtes de vitesses qui collaborent dans un seul carter. 1 demi-boîte pour les rapports impairs et 1 demi-boîte pour les rapports pairs. Vous comprendrez donc aisément que cela procure de nombreux avantages, mais pose aussi des défis techniques de taille.

DSG-6 dessin

Pour commencer, examinons de plus près la configuration mécanique:

Pour que les deux arbres primaires travaillent avec un seul vilebrequin, il vous faut un agencement particulier. Par conséquent, une transmission DSG 6 comporte un grand arbre primaire creux (en vert) où un second arbre primaire d’un diamètre inférieur tourne librement (en rouge). Cela permet d’obtenir les avantages techniques de deux arbres primaires dans l’espace d’un seul arbre primaire. En effet, les deux arbres peuvent être simultanément couplés à leur propre pignon. L’avantage est que, lors du passage d’un rapport, seul l’arbre 1 doit être débrayé et que l’arbre 2 est directement embrayé. Par conséquent, le temps requis pour le passage vers un autre pignon disparaît totalement, car cela s’effectue à un autre moment : au moment calme où aucune action de passage de rapport n’est en fait requise. (nous reviendrons sur ce point dans un exemple pratique)

Toutefois, deux arbres primaires nécessitent aussi deux embrayages propres et comment concevoir un système d’embrayage qui fait en sorte que les deux arbres primaires sont couplés au moteur ? Très vite, il s’est avéré qu’embrayer avec une pédale ne constituait pas une solution dans ce cas de figure, donc un embrayage à pilotage automatique a été mis au point. L’embrayage à disque à bain d’huile retenu est une combinaison d’un embrayage avec un petit diamètre pour l’arbre primaire vert et d’un embrayage avec un plus grand diamètre pour l’arbre primaire rouge qui tournent tous deux librement dans un carter.
Cependant, comment faire en sorte que les deux embrayages puissent supporter un couple équivalent ? Cela a été résolu en conférant plus d’épaisseur à l’embrayage de plus petit diamètre. Suite à cette adaptation, l’embrayage plus petit peut supporter un couple supérieur par mm2. L’embrayage de plus grand diamètre n’a pas besoin de cette adaptation et il est par conséquent plus mince. Ainsi, les deux embrayages peuvent supporter un couple équivalent, même si les diamètres sont différents.

L’embrayage est commandé par deux électrovannes. Elles pilotent tant la demi-boîte “verte” que la demi-boîte “rouge” et accouplent ainsi l’un des arbres au moteur. Par conséquent, un seul grand mouvement du système débraye l’un des embrayages pour, une fraction de seconde plus tard, accoupler immédiatement le deuxième embrayage et c’est cela qui rend le passage du rapport tellement plus rapide que changer soi-même de vitesse : aucun débrayage, déplacement de pignon, embrayage, mais une seule opération de deux électrovannes pour changer de vitesse.

La section mécanique de la boîte de vitesses est donc ingénieuse, mais totalement inutilisable sans la mise au point d’une section mécatronique très intelligente pour la gérer. À chaque moment et dans toutes les circonstances, le système va en effet devoir embrayer et changer de vitesse de manière totalement autonome, sans hésiter ou prendre une décision erronée.

Et c’est là qu’intervient la Transmission Control Unit (TCU = unité de commande de la transmission). La TCU est le cerveau de la transmission DSG. Une section se compose d’un dispositif électronique qui prend les décisions sur la base des paramètres du véhicule et des valeurs de capteur. De plus, la TCU comporte des actionneurs commandés par les électrovannes d’embrayage et de passage des rapports. Et c’est là que le terme mécatronique prend tout son sens : un composant intégrant une section mécanique et une section électronique (tout comme un accélérateur piloté par voie électronique par exemple).
Nous n’allons pas trop entrer dans les détails, mais les entrées reçues par la TCU vont de la position de la pédale d’accélération et de la pédale de frein jusqu’à des informations en provenance de l’ECU comme le régime moteur par exemple. Toutes ces informations sont traitées en continu et, si une action est nécessaire, les électrovannes sont directement pilotées. En fait, la TCU prévoit en permanence le futur et il est très difficile de toujours régler correctement ce jeu complexe d’opérations.

Pour expliquer le rôle exact joué par cette mécatronique dans la transmission DSG, nous avons également conçu un exemple pratique avec des schémas. Les figures indiquent le trajet hydraulique lorsque les électrovannes sont pilotées.

Supposition:

Depuis l’arrêt, vous accélérez le plus rapidement possible jusqu’à 80 km/h, mais ensuite vous devez directement freiner devant un feu rouge
Même à l’arrêt, la mécatronique est active, donc même avant de démarrer, une foule de choses se passent. Les électrovannes maintiennent les embrayages au point mort, l’arbre primaire rouge engrène le pignon de la 1ère vitesse et l’arbre primaire vert engrène même déjà le pignon de la 2e vitesse. (voir la 1ère figure de cet article).
Dès que la pédale d’accélération est enfoncée profondément, la mécatronique entre en action. L’entrée de la position de la pédale d’accélération fait en sorte que l’électronique doit prendre des décisions. L’électrovanne de l’embrayage “rouge” est ainsi pilotée et accouple directement l’arbre primaire rouge.

La technique DSG 6

La vitesse et la force de cette opération sont calculées sur la base de plusieurs variables, comme le degré d’enfoncement de la pédale d’accélération et le régime moteur actuel. Le passage des rapports doit se faire rapidement mais aussi avec un maximum de souplesse.

Une fois arrivé au régime maximal de la 1ère vitesse, il est temps de passer la 2e vitesse. Cette fois encore, la position de la pédale d’accélération et le régime moteur entre autres font office d’entrées, l’électronique décide qu’il faut changer de vitesse et les électrovannes des embrayages sont pilotées. Dans ce cas, l’arbre primaire rouge est désaccouplé et l’arbre primaire vert est accouplé. La voiture continue d’accélérer.

La technique

Une fois en deuxième vitesse et toujours en accélérant, la décision suivante doit être prise. L’arbre primaire rouge est toujours engrené au pignon de la 1ère vitesse. Faut-il rester engrené à ce pignon ou est-il préférable de passer au pignon de la 3e vitesse ? Les entrées du régime en augmentation et de la pédale d’accélération toujours bien enfoncée incitent l’électronique à piloter un actionneur hydraulique qui engrène l’arbre primaire rouge au pignon de la 3e vitesse. La 3e vitesse est pré-sélectionnée.

La technique DSG6

Et puis, la voiture atteint 80 km/h et il faut freiner devant le feu rouge. L’entrée de la pédale d’accélération disparaît et l’entrée de la pédale de frein enfoncée apparaît. L’électronique le remarque, mais ne fait encore rien pour le moment. Le régime moteur est encore suffisamment élevé et si le chauffeur décide assez rapidement d’accélérer à nouveau, il faut être prêt à passer la 3e vitesse. Le régime continue à baisser. Finalement, l’électronique décide tout de même de piloter un actionneur hydraulique qui fait en sorte que l’arbre primaire rouge engrène le pignon de la 1ère vitesse. La 1ère vitesse est pré-sélectionnée.

La Technique DSG 6

La suite est claire :

On rétrograde vers la 1ère vitesse et, à l’arrêt, l’embrayage retourne au point mort, la 1ère vitesse étant prête à être engrenée.

Maintenant, vous comprenez peut-être pourquoi la DSG ne fonctionne pas correctement lorsque la section mécatronique présente une défaillance. Toutes ces opérations se déroulent en moins de 10 secondes. De plus, nous n’avons même pas tenu compte d’une éventuelle entrée manuelle en provenance du “levier de vitesses”.

En réalité, levier de vitesses n’est pas le terme correct car il s’agit d’un “sélecteur” qui transmet les données vers la TCU. Toutefois, pour nous, il ressemble en effet à un levier de vitesses du bon vieux temps (voir la photo ci-dessous en guise d’exemple), mais cela aurait tout aussi bien pu être un bouton rotatif. Cette possibilité supplémentaire de commander la TCU complique encore un peu plus la prise de décision. En fait, le traitement direct ou non de l’entrée sélectionnée dépend aussi d’autres variables. La décision finale est prise par l’électronique dans la TCU et, en fait, l’entrée du sélecteur n’est prise en considération que lorsque toutes les autres entrées le permettent. Vous commencez sans aucun doute à appréhender la complexité du système. La TCU doit véritablement tenir compte d’une foule de choses.

Mais que se passe-t-il lorsque la TCU ne fonctionne pas correctement ? Est-il possible d’y remédier?

ACtronics s’est penché sur cette problématique et a trouvé diverses causes de dysfonctionnements au sein de la TCU. Nous avons développé un trajet de révision qui permet de restaurer la TCU tout en maintenant la même qualité qu’une pièce neuve d’origine. De plus, nous avons bâti une installation de test grandeur nature sur laquelle nous pouvons tester à fond chaque section mécatronique de DSG 6. Par conséquent, ne faites pas toujours confiance aux recommandations des divers spécialistes et docteurs DSG, car ils diront toujours que la seule option est le remplacement de la TCU alors que la révision est tout simplement possible dans de nombreux cas.

Ces-caisses-de-transport

Au fait, saviez-vous que notre service commence dès le transport de la TCU ? ACtronics connaît mieux que quiconque la vulnérabilité d’un système mécatronique et utilise donc des caisses de transport mauves pour expédier le produit en toute sécurité. Ces caisses de transport sont dotées d’une garniture ayant la forme du produit, de sorte qu’il ne peut pas bouger.

La DSG 6 avec le code DQ250 est l’un des nombreux exemples de boîtes de vitesses dont nous pouvons réviser la mécatronique. Cette DSG est souvent utilisée dans divers types de voitures de Volkswagen AG. La TCU utilisée sur le Multitronic de divers modèles Audi constitue un autre bon exemple de notre assortiment.

Pour terminer, visionnez cette vidéo claire qui explique le fonctionnement d’une DSG: