La boîte automatique à convertisseur : train épicycloïdal, lock-up et gestion du patinage

Le convertisseur : un embrayage liquide qui multiplie le couple

Entre moteur et boîte, l'automatique classique place un convertisseur hydraulique de couple : trois roues à aubes dans un tore d'huile. L'impulseur, lié au vilebrequin, projette l'huile sur la turbine, liée à l'arbre d'entrée de boîte. Entre les deux, le stator, monté sur roue libre, redresse le flux de retour et c'est lui qui crée la multiplication de couple : à l'arrêt, rapport de vitesse nul, le couple turbine vaut 1,7 à 2,5 fois le couple moteur. C'est le launch naturel de l'automatique — une démultiplication gratuite qui explique les départs très forts des grosses BVA. À mesure que la turbine rattrape l'impulseur, la multiplication fond vers 1 et le stator se met en roue libre.

Le revers : le glissement hydraulique dissipe de l'énergie en chaleur dans l'ATF. D'où l'embrayage de pontage (lock-up) : un embrayage mécanique qui solidarise impulseur et turbine dès que possible. Les stratégies modernes le ferment très tôt, dès la 1ère ou la 2nde, souvent en glissement contrôlé de quelques dizaines de tours par minute : assez fermé pour le rendement, assez glissant pour filtrer les acyclismes du moteur, avec l'aide d'amortisseurs torsionnels intégrés.

Les trains épicycloïdaux : des rapports sans crabots

Derrière le convertisseur, pas de pignons baladeurs : des trains épicycloïdaux (planétaire, satellites, couronne) imbriqués, dont on immobilise ou solidarise les éléments avec des embrayages et des freins multidisques. La référence du genre, la ZF 8HP, combine quatre trains et seulement cinq éléments de friction — trois embrayages, deux freins — dont deux seulement sont ouverts sur chaque rapport : c'est la clé de son rendement, les pertes par barbotage des éléments ouverts étant minimisées. Huit rapports, une plage de démultiplication supérieure à 7, et des passages qui se résument à ouvrir un élément pendant qu'on en ferme un autre, sous le contrôle fin des pressions.

Un passage de rapport est donc, là aussi, un croisement de frictions sous couple. La qualité du passage dépend du synchronisme entre la montée en pression de l'élément entrant, la vidange de l'élément sortant et la réduction de couple demandée au moteur. Un élément entrant trop lent laisse le régime s'envoler entre deux rapports (le « flare ») ; trop rapide, il bloque la boîte un instant (le « tie-up ») et cogne.

Ce que pilote le TCU, en pratique

Le calculateur de boîte gère en permanence : pression de ligne proportionnelle au couple annoncé, pression individuelle des éléments pendant les croisements, taux de glissement du lock-up, choix du rapport selon des courbes charge/vitesse par mode de conduite. Sur une 8HP, l'ensemble hydraulique et le TCU sont intégrés dans le carter — même logique de mécatronique que sur une DSG, avec un ATF spécifique à ne jamais substituer.

Atelier : une automatique qui « chauffe » en conduite chargée n'a souvent rien de cassé — c'est le convertisseur déponté qui fabrique des calories. Vérifier au log le taux de fermeture du lock-up avant de condamner un échangeur : un pontage qui ne se ferme plus (usure, commande, stratégie de protection) fait grimper la température d'ATF de façon spectaculaire, sujet traité dans la température d'huile de boîte.

Le regard du reprogrammateur

Ces boîtes encaissent beaucoup — une 8HP se décline de 300 à plus de 700 Nm selon les variantes — mais le TCU limite le couple convertisseur déponté, en protection du lock-up et des frictions. Au datalog : glissement du convertisseur (régime moteur moins régime turbine), état du lock-up, température ATF, rapport engagé et couple réel. Un Stage cohérent vérifie que le pontage tient le nouveau couple sans glissement résiduel anormal et que la boîte ne déclenche pas de réduction de couple en pleine charge.

Voir aussi la reprogrammation du TCU et le limiteur de couple par rapport engagé.

Sur ANP Engineering — file service de reprogrammation moteur pour professionnels : file service ECU, correction de checksum, calculateurs pris en charge, tarifs.