Présentation, fonctionnement, améliorations (BVA)

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Introduction

Versions de l’AG4

Cousine de l’AD4 de Renault, la boîte automatique AG4, qui équipe de nombreux modèles du groupe VAG (dont le Transporter) jusqu’en 2003, est de conception... française ! C’est la sœur jumelle de la boîte AD4 conçue par la STA ("Société de Transmissions Automatiques"), dont l’usine est à Ruitz, dans le Pas-de-Calais.

Alors que Renault a sous-traité la fabrication au concepteur (qui est également sa filiale), VAG a choisi d’assurer seul la production dans ses usines, en Allemagne, mais aussi au Mexique, pour répondre à la forte demande du marché américain en BVA. Le Transporter s’appelle là-bas Eurovan, et il est équipé majoritairement de moteurs essence (en particulier le VR6).

L’AG4 existe en 2 versions sur le T4 : 098 pour la « phase 1 », 01P ensuite. Cette évolution coïncide avec l’apparition des T4 et Sharan TDI. Noter que le TDI 151cv n’a pas droit à l’option BVA. En revanche le VR6 204cv l’a de série ? Ce n’est pas la puissance qui pose problème ici, mais le couple à bas régime, très élevé sur le TDI ! Nous y reviendrons...

La 098 est une version « renforcée » de la 095/096, utilisée sur la gamme VAG vers la fin des années 1980.
Il en est de même pour la 01P, qui est une déclinaison de la 01M, apparue en 1995.

Pour la petite histoire, il existe également une variante pour moteur en ligne : la 097, devenue 01N, avec des arbres de sortie de boîte basculés à 90°.

A présent vous saurez vous y retrouver dans le dédale de ces versions, (095/096/097/098/01M/01N/01P), et pourquoi quand on épluche le catalogue on se retrouve avec un paquet de références de pièces détachées... qu’on ne retrouve nulle part sur les schémas !

Particularités

Si la documentation et les tutoriels abondent en langue anglaise pour la 095/01M, il est très difficile d’en trouver pour la 098/01P. A chaque tuto vidéo visionné, je me suis rendu compte que ma boîte présentait de grosses ressemblances... mais aussi de sérieuses différences !

Voici un éclaté partiel qui illustre la différence : en haut la 01M, en bas la 01P.



La principale différence tient au fait que la 095/01M comporte deux axes concentriques, quand la 098/01P n’en contient qu’un seul. La forme ou l’épaisseur de certaines pièces varie également : plateaux, ressorts…
Les 2 axes concentriques de la 01M ressortant vers le convertisseur, celui-ci est forcément différent de celui installé sur la 01P.

L’AG4 présente des variantes en fonction des millésimes, comme le type de bloc hydraulique, le convertisseur, le nombre de plateaux de friction par embrayage… A chacune de ces évolutions correspond un calculateur différent.

Celle présentée dans ce tutoriel est une 01P, modèle 1999, démultiplication finale « longue », repère DXS. Pour plus d’infos sur les codes de BVA du T4 voir ici.

Différences entre la 098 et la 01P

Voici une liste non-exhaustive des évolutions apportées à la 01P par rapport à la 098 :

• Plus de jauge de niveau d’huile : le niveau se fait avec VAGCOM. En pratique c’est plutôt une régression, qui déresponsabilise le conducteur !
• Liaison numérique avec le calculateur moteur (ex : TDI, VR6…), sauf bien sûr sur les modèles qui en sont dépourvus (ex: 2.4D)
• Changement du nombre de disques et de plateaux, pièces de renfort… Une amélioration qui ne suffit pas toujours hélas !
• Nouveau fluide hydraulique, plus endurant en température... mais aussi plus cher !
  

Point faibles

Selon la rumeur, l’AG4 aurait été développée en premier lieu pour équiper la New Beetle lors de sa sortie aux USA. VAG l’a ensuite adaptée sous le capot du T4, mais un peu trop hâtivement semble-t-il…
Les T4 équipés de BVA souffrent d’une mauvaise réputation, et donc d’une décote à l’achat. Cette méfiance est-elle ce justifiée ? Hélas oui. Mais on peut - partiellement ! - y remédier.

Défaut de vidange

Sans tenir compte des préconisations du groupe VAG en Allemagne, VAG France a présenté cette BVA comme « graissée à vie ». Conséquence : faute de vidange tous les 60.000 km, sur de nombreux modèles VW ou Audi, l’AG4 a du être remplacée en échange standard à partir de… 80.000 km ! Coût pour le client : environ 5.000 €. Une paille !

A présent cette préconisation est connue des garages, et la plupart des T4 BVA, même s’ils ne sont pas passés par l’Allemagne, ont droit à des vidanges plus ou moins régulières. Mais pour certaines BVA, le mal est fait, et leur longévité compromise…

Prudence donc lors d’un achat ! Ne pas hésiter à interroger le calculateur de BVA avec VAGCOM pour détecter d’éventuels défauts.

Voir aussi : Boite automatique : vidange

Surchauffe

La température de l’huile est un paramètre très important pour la survie de la BVA. Or le dispositif de refroidissement d’origine est trop petit pour le T4, provoquant une usure accélérée de l’ensemble de la boîte : convertisseurs, bloc vannes,paliers, éléments de friction…

Défaut de pontage

Le pontage du convertisseur permet de réduire le régime moteur à vitesse stabilisée, donnant de l’agrément de conduite et réduisant l’écart de consommation, auparavant important, entre BVM et BVA.
Malheureusement l’embrayage qui remplit cette fonction est largement sous-dimensionné. Pire, sur les modèles diesels et tout particulièrement les TDI, il a une tendance au décrochage à bas régime, provoquant des à-coups destructeurs pour l’ensemble de la boîte.

Remédier à la surchauffe

Pour conserver une BVA en bonne santé, outre respecter le programme de vidange, il est conseillé d'apporter quelques modifications.

Aération de carter

On peut améliorer le refroidissement de la BVA en utilisant les mêmes recettes que celles utilisés par VW pour le Syncro : grille inférieure dans le pare-chocs et découpe dans le carter inférieur.
Voir ce tuto : Grille d'aération pare-choc AV, installation

Radiateur d'huile

Il remplace l'échangeur eau/huile d'origine et se place derrière la calandre. La liaison à la BVA se fait par un jeu de raccords adaptés (12x1,5) et de durites haute pression (25 bar).

Aux USA on trouve une foule de revendeurs spécialisés qui proposent ce genre d'article, pas très onéreux. La principale difficulté est de l'insérer derrière la calandre, particulièrement si votre T4 est a un nez court et comporte déjà un condenseur de clim !

Même avec un modèle extra-plat on peut être amené à retoucher légèrement l'intérieur de la calandre pour loger le radiateur, mais ça n'a rien d'insurmontable avec un peu de soin.

Thermostat

Le radiateur fonctionne tellement bien que l'huile risque de rester à une température inférieure à celle préconisée. Pour ma part (radiateur volontairement surdimensionné), sur l'autoroute à 130 km/h l'ATF restait à 70°C sous 30°C extérieurs .
Un thermostat, comparable à celui qui équipe le moteur pour stabiliser sa température, permet une montée en température plus rapide de la boîte et le maintien à sa valeur optimale, quelles que soient les conditions extérieures. Utile pour un van fortement sollicité - comme le lourd California.

Combiner refroidissement à eau et à air

Une alternative séduisante est de conserver l'échangeur d'huile d'origine, mais de le relier à une vanne trois voies qui dérive le fluide vers un radiateur à eau en façade, du type utilisé pour les motos à refroidissement par eau.

Cette méthode permet de réchauffer l'huile de BVA en même temps que le moteur. Très utile en hiver, tout particulièrement si le moteur est équipé d'un chauffage auxiliaire programmable à l'avance.

En revanche l'installation devient complexe, combinant sondes de température, vannes et pompe électrique. Un montage si alambiqué que pour ma part je ne l'ai encore jamais rencontrée sur un T4.

Correction des défauts

Reconditionnement

Il n'est pas forcément indispensable de déposer la boîte pour la reconditionner entièrement.
Le premier réflexe est d'interroger le calculateur de BVA avec VAGCOM. Il donnera des pistes de diagnostic.
Le distributeur hydraulique est accessible du dessous sans dépose complète de la boîte. Contrôler cette unité peut se faire assez facilement pour un amateur moyennant un minimum de soin.

Si seul le pontage est déficient, prévoir le remplacement du convertisseur, probablement endommagé. Cette opération demande la dépose de la boîte.
On trouve des sociétés spécialisées dans ce domaine, particulièrement en Allemagne.
La rénovation ou l'échange standard, sont rapides. A titre indicatif en 2017 cet échange m'a coûté 320 € et moins d'une semaine de délai, port compris (TC-trading, Berlin).

Pour une réfection complète de la boîte, compter environ 2000 € en Allemagne, (hors dépose-repose de la BVA). C'est ~50% plus cher en France

Kit correcteur

Son montage est vivement conseillé pour les modèles lourds ou à fort couple à bas régime (TDI 102)

Les revendeurs proposent deux marques de kits correcteurs pour la BVA 01M/01P.

Le Transgo shift kit n'existe que pour la 01P et ne s'applique donc pas à la 098. Il comporte un jeu de ressorts et de pistons de remplacement.
Le distributeur hydraulique (DH) doit être en bon état, sans quoi il sera inefficace.
La notice est en anglais, mais bien illustrée. L'opération prend quelques heures et est à la portée d'un bricoleur averti.
On le trouve à moins de 100$ aux USA. Prévoir un petit billet supplémentaire pour les frais de port et surtout de douane...


Un peu plus onéreux, le kit Sonnax Sure Cure utilise des pistons surdimensionnés, ce qui nécessite un réalésage du bloc. Pour ce genre d'opération chirurgicale, il est vivement conseillé de passer par un atelier spécialisé... difficile à trouver en France !
Une solution envisageable si votre DH est trop endommagé pour poser un kit Transgo.

En surveillant les bonnes affaires du net on peut trouver occasionnellement un bloc hydraulique déjà reconditionné (Transgo ou Sonnax), aux USA entre autres. Il faut être à l'affut...
Attention : l'adaptation d'un bloc 01M à la place d'un 01P est possible, mais demande quelques retouches ! Si vous optez pour un échange standard, il faut conserver des éléments de l'ancien bloc avant de le renvoyer.


--Conduire avec une BVA --
La différence visible pour le conducteur est l’absence de pédale d’embrayage,

et le remplacement du levier de vitesses par un sélecteur en ligne marqué de signes cabalistiques (PRND321)

…lettres que l’on retrouve également au tableau de bord.

Positions du sélecteur

• P : mode parking, à utiliser obligatoirement au stationnement
• R : marche arrière (rear)
• N : point mort (neutral). A utiliser en cas d’arrêt prolongé moteur tournant.
• D : marche avant (drive) . Le calculateur se charge de choisir le bon rapport.
• 3, 2 : limite le dernier rapport au chiffre choisi. Utile en montagne par exemple.
• 1 : première vitesse imposée, avec couple augmenté par rapport à la normale. Rarement utile, sauf à manœuvrer à pleine charge en forte côte.
  

Démarrage

Par nature la BVA est une source de danger, le véhicule pouvant avancer sans intervention de conducteur. Il existe des récits (anciens!) de passagers ayant malencontreusement enclenché la marche arrière en l’absence du conducteur, avec les suites que l’on imagine ! C’est pourquoi il existe une batterie de sécurités pour éviter ce genre de drame :

• Impossible de tourner la clé de contact ni d’actionner le démarreur, si le sélecteur n’est pas sur P (parking). Cette sécurité est assurée par un câble en acier, relié à un barillet de neiman spécifique.
• Impossible de quitter la position P ou N sans un appui sur la pédale de freins. Cette fois c’est un électroaimant placé au pied du sélecteur qui joue ce rôle). On s’assure ainsi que le conducteur est bien au volant !
• Pour atteindre une nouvelle position du sélecteur, le conducteur doit également actionner (et parfois relâcher) le doigt placé sur le côté droit du sélecteur.
  

Ces sécurités sont très fiables, et leur pannes rarissimes.

Conduite

En mouvement

Pas de mode « neige » ou « sport » sur le sélecteur, ni de commande au volant - bien que le Sharan puisse bénéficier d’un mode Tiptronic avec cette même boîte !?

Le calculateur dit « intelligent », interprète les consignes du conducteur pour en déduire s’il est plutôt du genre « sport » ou « éco ». Il lui faut jusqu’à 20 km pour s’adapter au style de conduite et aux conditions de circulation (charge, pente…), ce qui peut se révéler amusant (ou agaçant) avec une succession de conducteurs différents !

On peut toutefois lui imposer un mode fixe via VAGCOM.

Kick down

Pour dépasser il est parfois nécessaire de rétrograder. Inutile de jouer du sélecteur ; il suffit d'appuyer brutalement à fond sur l'accélérateur, ce qui enclenche le mode kick down : le calculateur passe au rapport inférieur, et y reste autant que nécessaire. Si le conducteur relâche la pédale, signe qu'il n'a plus besoin de cette réserve de puissance, le calculateur repasse le rapport supérieur.

Ralentissement et freinage

Le comportement du T4 dépend du pontage du convertisseur (voir plus loin) : s'il est actif, on dispose de frein moteur. Dans le cas contraire - en particulier à bas régime où le pontage est impossible - le moteur ne peut pas freiner le véhicule : c'est comme s'il passait subitement au point mort. Pour compenser, il faut freiner d'avantage.

Pour contrer ce problème, les organes de freinage (disques, servofrein) sont donc surdimensionnés avec une BVA.
Le changement des plaquettes et des disques peut également se révéler plus fréquent qu'avec une boîte manuelle, à profil de conduite similaire.

Arrêt

Sur la plupart des BVA de cette génération, en mode automatique D (drive), le régime de ralenti est accéléré, pour faciliter les manœuvres à basse vitesse. A l’arrêt, le véhicule se comporte alors comme avec une boîte manuelle lors d’un démarrage en côte, « prêt à bondir ». Pour réduire bruit et consommation il faut donc repasser le sélecteur en N ou P lors d’un arrêt prolongé (ex : feu rouge).

Avec l’AG4, lors d’un appui prolongé sur le frein, le calculateur ramène la boîte en N et le moteur au ralenti, ce qui réduit la consommation et augmente le confort des passagers, en supprimant les vibrations. En contrepartie, lors d’un démarrage en (forte) côte il faut savoir manier le frein à main, le temps que la boîte repasse de N à D et que le convertisseur se « recharge » en huile.

Stationnement

On peut couper le contact dans n'importe quelle position, mais le retrait de la clé n'est possible que si le sélecteur est sur P. Remettre le sélecteur en position Parking devient rapidement un réflexe. En prime, cela dispense généralement d'actionner le frein à main.

Remarque : l’ergot de Parking n’est actif que lorsqu’il rencontre un trou de blocage dans le pignon de boîte (voir plus loin). Lorsqu’on active ce mode, le véhicule peut se déplacer de quelques centimètres, jusqu’à entendre un déclic. Il faut en tenir compte si on est garé très près d’un obstacle, et au besoin utiliser plutôt le frein à main !

Conduite hivernale

On l’a vu, le T4 n’a pas de mode « neige ». C'est d'autant plus gênant qu'une des particularités des boîtes à convertisseur, est d'augmenter le couple de démarrage à motorisation égale !
C’est donc au conducteur de s’adapter aux conditions de circulation, en bannissant les accélérations et freinages brusques. Sur la neige, mieux vaut rester en position 2 et avoir le pied léger : plus l’appui sur l’accélérateur est faible et plus le calculateur passe rapidement au rapport supérieur, réduisant alors d’autant le coupe appliqué aux roues, et donc le risque de patinage.

Blocage de differentiel (ou pas !)

Sur les T4 équipés du freinage ABS, le calculateur inclut généralement l’option EDL, pour Electronic Differential Lock. A très basse vitesse, lorsqu’une des deux roues reste immobile, le calculateur freine celle qui « tourne dans le vide » pour répartir le couple sur les deux roues avant. Ça ne remplace pas un vrai blocage de différentiel et encore moins un mode synchro (absent du catalogue BVA hélas !), mais ça peut faire la différence dans les petits chemins boueux...

Pour savoir si le T4 que vous convoitez possède cette option, voir l'étiquette options placée généralement sous la boîte à fusibles.

• 1AH : EDL seul (rare !)
• 1AD : ABS+EDL
• 1AJ : ABS+ASR+EDL
  

Mode « safe »

Le calculateur surveille le bon fonctionnement de la boîte, entre autre l’échauffement du fluide et le patinage des embrayages. En cas de souci, il passe en mode « sécurité » (safe), coupant toutes ses électrovannes. Par défaut, la boîte se retrouve alors bloquée sur la troisième vitesse, ce qui permet de se déplacer (parfois laborieusement) jusqu’au prochain parking... ou même jusqu’à la concession si le cœur vous en dit !

Ça m’est arrivé avec mon T4 un jour de canicule : alors que je roulais tranquillement au régulateur à 110 km/h, la BVA a brutalement rétrogradé en 3ème vitesse. Ça surprend ! Après quelques minutes de repos, tout est revenu à la normale. Mais j’ai compris que ma boîte avait un gros souci de surchauffe, et décidé de la fiabiliser.

Constitution de la BVA

A présent, il est temps de rentrer dans le dur ! Pour tous ceux qui s’intéressent à la BVA du T4 et surtout ceux qui souhaitent la réparer ou la fiabiliser, ne manquez pas cette partie.

Remarque

La documentation et les revendeurs employant essentiellement l’anglais, je me suis efforcé de traduire chaque terme utile dans cette langue, histoire de faciliter la tâche lors de la commande de pièces, y compris en Allemagne pour les non-germanophones (comme moi).

Fluide

L’élément primordial de la BVA est son huile, dénommée Automatic Transmission Fluid, en abrégé ATF. Sa qualité est le garant de la longévité de la boîte : le respect de la qualité de l'huile et des intervalles de vidange (60.000 km, voire 30.000 en usage sévère) est donc indispensable.

Pour éviter trop de répétitions, j’emploierai indistinctement par la suite les termes huile, fluide ou ATF.

Comme pour toutes les huiles, la viscosité de l’ATF diminue avec la chaleur.
Un fluide peut être modélisé comme une infinité de petites billes rigides, dont le diamètre est inversement proportionnel à la température. Ces billes « roulent » les unes contre les autres et s’intercalent entre les pièces en mouvement, empêchant ainsi leur friction et donc leur abrasion.


Or l’étanchéité des différents circuits d’huile est rendue possible uniquement par la bonne viscosité de l’ATF : par exemple, si on tente d’injecter de l’air pour contrôler l’étanchéité des circuits de la BVA... ça fuira de partout, l’air n’ayant pas la viscosité suffisante pour y rester prisonnier !

Surchauffe

Si la température de l’huile dépasse les préconisations constructeurs (~120°C maxi), on se retrouve avec une cascade de problèmes :
- la viscosité diminue, les joints ne sont plus étanches, ça fuit
- le piston reçoit moins de pression, la force appliquée à l’embrayage diminue
- le film d’huile restant entre les plateaux et les disques est de plus en plus glissant, l’adhérence diminue
- les embrayages patinent inexorablement, provoquant un échauffement supplémentaire : ça empire !
- pour compenser le glissement, le calculateur augmente la pression appliquée aux pistons, ce qui augmente également la pression dans l’ensemble des canalisations... et accroît encore le risque de fuites.

Bref, si ce schéma se reproduit régulièrement, c’est la destruction assurée !

Pour couronner le tout, au delà d’un certain seuil, l’ATF se vaporise en laissant un résidu durci, une sorte de « vernis » collant un peu partout... qui peut aller jusqu’à obstruer les fines canalisations du distributeur hydraulique.

On le voit, la maîtrise de la température est le secret d’une BVA heureuse ! Hélas là-dessus on ne peut pas dire que VAG ait choisi les bonnes méthodes, confiant cette « régulation » au circuit de refroidissement du moteur.

Sur les anciennes générations de T4 (ex : 2.4D), la température normale est d’environ 80°C, au pire 95°C suivant les modèles... Sauf surchauffe due au joint de culasse, mais c’est une autre histoire !

Mais sur le TDI 102, entre autres pour une question de dépollution (catalyseur), la température « normale » du moteur atteint les 105°C avant le déclenchement des ventilateurs en petite vitesse, et même... 120°C pour la grande vitesse !

Rappelons que la température optimale de l’ATF est de 90°C. Mais avec un LDR trop chaud, en conditions sévères il peut rapidement atteindre 140°C. Pour conserver un bon fonctionnement, il faudrait alors changer l’huile au bout de... 2.000 km si on en croit cet abaque !

abaque

Sollicitation à froid

A l’inverse, si la température de l’ATF est très basse, il est très visqueux, a du mal à s’écouler (« billes » de diamètre plus gros que les canalisations !) et peut détériorer la boîte par surpression (et même abrasion!) si on la sollicite trop. C’est pour cela qu’à froid il est conseillé de laisser tourner le moteur à l’arrêt quelques minutes, avant de prendre la route.

On a le même souci d’usure prématurée avec une boîte mécanique d’ailleurs : mieux vaut acheter un véhicule fortement kilométré mais qui n’a fait que de l’autoroute, qu’un autre à « faible kilométrage » mais… qui n’a fait qu’une succession de petits parcours à froid !

Volant moteur

Sur la BVA, le volant est un simple plateau en tôle emboutie, percé de trous par lesquels on vient brider le convertisseur.

Comme le volant de la BVM, ce plateau comporte également un repère de calage (PMH) pour la distribution. La couronne de démarreur, elle, est soudée sur le convertisseur, qui joue le rôle de volant d’inertie.

Démarreur

Il est spécifique à la BVA : 2 vis de fixation seulement , contre 3 pour la BVM.
Le palier en bronze de l’arbre de sortie est logé dans la cloche du convertisseur, et non dans le démarreur. En cas de remplacement du démarreur il peut se révéler indispensable de le changer également !

Convertisseur

Le convertisseur vu côté volant moteur. Le pion de centrage trouve sa place dans le vilebrequin, les 3 goujons de fixation (6 sur certains modèles) le relient au volant moteur.

Un convertisseur est un peu l’équivalent d’un embrayage classique, à ce détail près que moteur à l’arrêt... c’est comme si la pédale d’embrayage était toujours enfoncée à fond, moteur et boîte étant indépendants. Impossible par exemple de démarrer en poussant le véhicule !

Autre différence, la transmission du couple moteur se fait non-pas par friction de plateaux, mais par jet d’huile : la rotation du convertisseur propulse l’ATF vers une turbine, solidaire de l’arbre d’entrée de boîte.

Mais une petite animation vaut mieux qu’un long discours :



Le convertisseur étant scellé, je ne peux vous montrer l’intérieur du mien. Voici un éclaté d’un modèle différent, mais basé sur le même principe

La « cloche » (1) est soudée au fond de convertisseur (5) lui-même vissé au volant moteur, et tourne donc en continu. Elle est reliée par un jeu de « doigts » à la pompe à huile de la BVA.
Les « ailettes » en relief brassent l’ATF, et le propulsent vers la périphérie de la turbine (3). Les pales de cette turbine communiquent le mouvement de rotation à la BVA (via des cannelures)

Le fluide glisse le long des pales de la turbine, de la périphérie vers le centre. Puis il retourne à la cloche à travers le stator (2). Cette pièce fait obstacle à l’écoulement, et permet à la turbine de rester sous pression. Le stator dévie également l’huile de manière à la diriger dans le sens voulu, et donc augmenter le rendement du dispositif.

Lorsque la turbine tourne rapidement, le calculateur met sous pression l’embrayage (4) qui « colle » ensemble la turbine (3) et le fond du convertisseur (5). Cette fonction est appelée pontage, ou verrouillage (anglais Lock-Up, en abrégé LU) dans la documentation anglo saxonne. La vitesse du moteur et celle des roues deviennent totalement proportionnelles, et on a l’impression de conduire une boîte manuelle (BVM)… mais avec une pédale en moins !

Si vous avez suivi ces explications, vous êtes en mesure de saisir tout ce qu’on voit de l’extérieur du convertisseur :


A : couronne de démarreur
B : « doigts » d’entraînement de la pompe à huile (ATF)
C : cannelures du stator (maintenues fixes grâce au corps de BVA )
D : cannelures de sortie (vers la BVA). L’équivalent de l’arbre primaire sur une BVM
E : pilotage du verrou de convertisseur (arrivée d’ATF)

On retrouve bien sûr les éléments correspondants inversés (mâle/femelle) sur l’entrée de la BVA :


Les cannelures externes (C) sont fixes, les cannelures internes (D) sont celles de l’axe d’entrée de la BVA, qui transmet le couple moteur. On distingue des créneaux pour l’entraînement de pompe à huile, où s’engrènent les 2 « doigts » du convertisseur (B). Noter le trou à l’intérieur de l’axe central (E) : c’est l’orifice par lequel arrive l’ATF, pour piloter le verrou de convertisseur (ou l’embrayage). Les BVA sont de vrais gruyères !

Enfin on trouve des paliers, pour maintenir les arbres alignés, ainsi que des joints tournants, pour éviter à l’ATF de fuir en passant de la boîte au convertisseur :
- un joint spi (rouge), pour le passage du fluide sous basse pression (B), derrière lequel on trouve un palier en bronze pour guider le convertisseur (non-visible sur la photo).
- un palier en bronze, inséré à l’extrémité de l’arbre d’entrée de boîte. Il sert à la fois au maintien de l’axe (D) et à l’étanchéité haute pression (E). Il serait logique qu’il soit complété par un autre joint , inaccessible, dans le convertisseur, qui entoure l’arbre par l’extérieur cette fois...

Rappelons que sur la 095/01M, où on trouve 2 axes concentriques, le convertisseur possède un jeu de cannelures supplémentaire…

Pompe à huile

Sans elle, impossible de faire avancer le véhicule. Elle est constituée de deux engrenages concentriques, entre lesquels le fluide est aspiré, puis refoulé.

Noter le point en haut de la couronne extérieure. Il sert de détrompage au montage.
L’entrée et la sortie d’ATF sont les lumières situées tout en bas de l’image, à l’opposé du « croissant de lune » noir. La plus grosse est l’entrée, reliée au tamis placé plus bas, dans le carter d’huile. Ce filtre extra-fin doit être changé à chaque vidange. La plus petite est la sortie d’huile sous pression, qui retourne vers le distributeur hydraulique (DH).

Alors que le circuit d’huile moteur reste à une pression de l’ordre de 5 bar, l’ATF est porté aux alentours de 20 bar. Ce qui reste peu pour de l’hydraulique : les engins agricoles ou de chantier tournent couramment à 100 bar ou plus.

Le fluide sous pression est distribué dans toute la BVA, servant à la fois à la lubrification des différents paliers et au changement de vitesses. Le DH contient plusieurs régulateurs qui réduisent la pression en fonction des besoins.

Train épicycloïdal

C’est le cœur de la BVA. Il permet d’obtenir 4 vitesses avant et une marche arrière. Il est constitué d’un ensemble d’engrenages, qu’on bloque ou qu’on libère en fonction de la vitesse désirée.

Les rapports d’entrée/sortie sont systématiquement identiques, quelle que soit la BVA. La démultiplication finale se règle par un jeu de pignons placés en aval, selon que le véhicule est un utilitaire lent, ou une voiture rapide. Un peu les deux dans le cas du T4 !

Les concepteurs de l’AG4 ont fait preuve d’ingéniosité afin d’occuper le moins d’espace possible. On y retrouve les éléments de la vidéo ci-dessus, mais disposés différemment.

Voici donc à quoi ressemble le train épicycloïdal (planetary gearbox) déposé, sans la couronne (restée en place) :

Ce train présente donc 3 arbres concentriques :

• A porte satellites (planet carrier),
• B petit pignon solaire (small sun gear)
• C grand pignon solaire (large sun gear).
  

Noter les roulements à aiguilles (needle bearing) qui séparent chaque élément, puisqu’ils tournent à des régimes différents. Ou pas, selon le rapport engagé !

De profil :


De face :


Détail du porte satellites :

A première vue on a 6 satellites « identiques » côte à côte, mais en regardant de plus près on voit que seuls ceux repérés (C), entraînés par le grand pignon solaire, engrènent dans la couronne de sortie du train épicycloïdal. Les 3 autres (B) sont entraînés par le petit pignon solaire avant de s’engrener dans les satellites (C).

La disposition des embrayages et freins découle de cette imbrication.

Embrayages

La boite AG4 comporte 3 embrayages (en allemand Kupplung), repérés K1, K2 et K3. Dans la documentation anglaise ils sont parfois dénommés C1, C2, C3 (en anglais clutch).

Il permettent de solidariser les 3 axes du train épicycloïdal avec l’arbre d’entrée de boîte (soit la sortie du convertisseur) :
K1 : petit pignon solaire
K2 : grand pignon solaire
K3 : porte satellites

Ces embrayages sont pilotés par le distributeur hydraulique (DH) ou corps de vannes (en anglais valve body, VB) situé dans le carter inférieur de la BVA. Nous le verrons plus loin.

Disques

L’embrayage repose sur une alternance de plateaux en acier, et de disques eux aussi métalliques, mais revêtus d’une fine couche de matériau de friction. Ce peut être par exemple du graphite, mais parfois, c’est carrément du... papier !

Les disques sont crantés en direction de l’axe, donc solidaires de la couronne intérieure.
Et inversement les plateaux métalliques ont des crans dirigés vers la couronne extérieure.
Lorsque disques et plateaux sont mis en contact, couronne extérieure et intérieure sont solidarisées et tournent donc à la même vitesse.

Pourquoi plusieurs disques ?
Plus on se rapproche de l’axe, plus l’effort sur les pièces en frottement est important : C = F x d

C : couple à transmettre
F : force
d : distance à l’axe

Pour le vérifier, c’est simple : essayez donc d’ouvrir une porte en appuyant au milieu du panneau, plutôt que de manœuvrer la poignée située à l’opposé des gonds : il vous faudra appuyer plus fort pour un même résultat.

Le système multi-disques compense le faible diamètre des embrayages : en empilant 5 disques à double-face entre 6 plateaux, on répartit l’effort total encaissé (F) sur 10 surfaces de friction différentes. A couple transmis égal, plus le diamètre sera faible, plus le nombre de disques sera important pour compenser.

Piston

En temps normal les disques et plateaux sont séparés. Il faut les pousser les uns vers les autres pour les mettre en contact. On utilise pour ça un vérin hydraulique... très particulier !


Le piston présente deux particularités par rapport à un vérin hydraulique traditionnel :

- Il est annulaire : c’est un anneau très fin qui a le même diamètre moyen que les disques, de manière à appliquer un effort régulier sur tout le pourtour de l’embrayage.
- Il tourne avec les plateaux. On ne peut donc pas lui amener de l’huile par de simples tuyaux !

Cheminement de l’huile

Pour passer du distributeur hydraulique au piston d’embrayage, le fluide passe par toute une série de trous ménagés dans le carter de boîte, puis dans des canalisations incorporées au moyeu central, avant de rejoindre le tambour tournant (anglais drum) contenant le piston annulaire. L’axe principal de la BVA comporte une série de joints métalliques annulaires (ou segments), qui réalisent une étanchéité en rotation. Et cet axe est truffé de trous qui mettent différentes « chambres » en communication. Je vous l’ai dit, la BVA est un vrai gruyère !

Freins

Les freins (allemand Bremse, anglais brake) sont au nombre de deux :

B1 : porte satellites. Lorsque ce frein est inactif l’ensemble est dit en roue libre (free wheel)
B2 : grand pignon solaire

A noter que B1 est le seul à être partiellement visible sans dépose de la boîte : on peut entrevoir les disques par le dessous, lors de la vidange. B2, lui, est situé autour de la pompe à huile, et donc le premier accessible lors d’une révision.

Sur certaines BVA (l’AL4 de PSA par exemple) les freins sont des bandes qui frottent sur des tambours. Sur l’AG4 par contre, les freins ressemblent beaucoup aux embrayages. Leurs disques ont la même forme, mais sont de plus gros diamètre, du fait qu’ils entourent les embrayages tournants.

La différence avec l’embrayage tient au fait que les plateaux métalliques du frein, au lieu de s’ancrer dans un tambour tournant, prennent appui directement dans le carter de boîte, ce qui les empêche de tourner.
A la place d’une série de créneaux régulière, ils n’ont donc que quelques ergots, qui viennent se loger dans des encoches correspondantes, ménagées dans le carter.

Diagramme des vitesses

A partie de la vidéo ci-dessus, on retrouve facilement quels sont les freins et embrayages pilotés par le calculateur :

Rapport
N ou P
1
2
3
4
R

petit pignon solaire

K1
K1
K1**



grand pignon solaire
B2

B2

B2
K2

porte satellites

B1*

K3**
K3
B1

* En mode « D », B1 n’est pas piloté par le calculateur en première vitesse, rendant la conduite plus souple. Si on passe en mode manuel « 1 », le couple moteur devient plus « brutal » !
** Actionner K1 et K3 revient à bloquer complètement les satellites (mais pas le porte satellites)ce qui entraîne la couronne « en direct », comme dans la vidéo. Mais en économisant un embrayage…

--- Ergot de parking —

Nous avons vu qu’à l’arrêt, le moteur et les roues n’étaient jamais reliés : il est donc impossible de mettre une vitesse « en prise » pour bloquer le véhicule. Les constructeurs ont résolu le problème en ajoutant au sélecteur de vitesses une position P, pour Parking. Ce mode consiste à insérer un ergot de blocage dans un des trous ménagés sur le pignon de sortie de la BVA.

Pour des raisons évidentes de sécurité, cette position est également obligatoire pour actionner le démarreur. Ainsi, pas de risque de démarrer avec un rapport engagé.

Une fois l’index de parking enclenché, l’usage du frein à main est facultatif, et même déconseillé en cas de gel (comme pour les BVM d’ailleurs !).

Distributeur hydraulique

Boisseau de sélecteur

Manœuvré par le conducteur, il actionne à la fois un contacteur multifonctions (CMF), qui informe le calculateur des rapports à engager, et un boisseau hydraulique qui oriente le flux d’ATF vers les circuits ad hoc. Ainsi il n’y a pas de risque de passage intempestif d’une vitesse, en cas de défaillance de l’électronique.

Électrovannes

Elles ont au nombre de 7, et reliées par une fragile nappe à un connecteur circulaire, assurant la liaison avec le calculateur. Noter que cette nappe contient également le capteur (sensor) de température. En effet la nappe est immergée en permanence dans l’huile.

Cinq de ces vannes sont à commande « tout ou rien », ouvrant ou fermant des circuits, les 2 dernières sont à commande proportionnelle (PWM), permettant un embrayage en douceur.

Voici le tableau de fonction des électrovannes en fonction du rapport engagé. A mettre en relation directe avec le tableau du train épicycloïdal ci-dessus.


Le diagramme hydraulique est autrement plus compliqué, même si un électricien peut le comparer à un schéma électrique : le pôle positif est un point de pression, le pôle négatif le retour d’huile vers le carter, et les fils… une succession de chambres et de conduites, véritables « passages secrets » vus de l’extérieur !

De la même manière que chaque fil d’un schéma électrique est repéré, chaque élément du DH est numéroté, permettant à l’hydraulicien de saisir sans difficulté le cheminement de l’huile, comme l’électricien le fait avec le schéma du constructeur.

Pour couronner cette analogie, ils existe plusieurs niveaux de pression, fournis par un jeu de régulateurs hydrauliques, remplissant le même rôle qu’une alimentation à découpage sur un ordinateur !
Une ligne à basse pression pilote les électrovannes : les électroaimants donnent juste la « pichenette » nécessaire pour libérer l’huile, qui elle va déplacer un piston.
Une ligne haute pression alimente le circuit des vérins (Bx et Kx)
Une ligne haute pression séparée, est reliée au verrou de convertisseur (lock-up).
Une dérivation haute pression passe par le circuit de refroidissement externe (au dessus de la boîte).

Capteurs de vitesse
Le carter de BVA comporte des capteurs à réluctance magnétique, très robustes et fiables (on en retrouve sur les bagues d’ABS), au nombre de 2 deux ou 3. Grâce à eux le calculateur sait quel rapport est engagé, et si les embrayages et freins sont fonctionnels.

Régime moteur
Il est placé sur la cloche du convertisseur. La BVA du TDI ou encore du VR6 en est dépourvue, car le calculateur de BVA est informé du régime moteur directement par le calculateur moteur (ECU). On ne trouve donc ce capteur que sur les moteurs sans électronique (ex : AAB).

Grand pignon solaire
Le GPS et le mécanisme frein embrayage associé (B2/K2) sont très éloignés l’un de l’autre. Leur liaison est assurée par un cylindre de forme un peu particulière, nommé en anglais shell, pour « coque » ou coquille… Le capteur placé sur le dessus de la BVA délivre des impulsions qui reflètent cette rotation du cylindre.

Sortie
Placé en façade, près de la goulotte de remplissage, il donne le régime de sortie du train épicycloïdal. C’est la rotation de cet axe qui entraîne les roues, à travers deux engrenages donnant la démultiplication finale, et bien sûr le différentiel.

Faisceau
La BVA possède un faisceau électrique qui lui est propre, et aboutit naturellement au calculateur de BVA. L’autre extrémité rejoint le DH, et contourne le carter gauche pour rejoindre les différents capteurs.

Calculateur (TCM, Transmission Control Module)
On le trouve dans l’habitacle, à droite sur les modèles de première génération puis à gauche dans le montant de portière sur les plus récents.

Informations entrantes
Suivant le cas, ces informations sont obtenues par des capteurs dédiés, ou par dialogue avec le calculateur. Tout dépend de l’année et de la motorisation de votre T4.

Par le conducteur
Position du sélecteur (CMF)
Pédale de frein (pour rétrograder)
Pédale d’accélérateur (contact de ralenti, potentiomètre dit « de papillon », contact de kick-down -- une impulsion « pied au plancher » permet de rétrograder, lors d’un dépassement par exemple)
Régulateur de vitesse

Par le calculateur moteur (ECU, engine control unit)
Régime et couple moteur
Débit de carburant (effort en côte?)
Climatisation oui/non
Température de LDR
etc.
En l’absence d’ECU, le TCM reconstitue lui-même ces informations à l’aide de capteurs dédiés.

Par le corps de BVA
Température d’huile (via la nappe)
Vitesses des éléments du train

Informations sortantes
Outre les commandes d’électrovannes, le calculateur signale au combiné d’instruments quel le rapport engagé, pour affichage. Et envoie des informations à l’ECU qui peut alors agir en conséquence, comme accélérer ou à l’inverse couper l’injection...

Usure

La documentation donne les épaisseurs standard pour les disques. Ils ont une couche d’usure très fine (<1 mm), mais ils s’usent très lentement : une BVA bien menée peut tenir 300.000 km sans souci.

A la différence d’un embrayage traditionnel, les disques sont immergés dans l’huile. Avant même que ces disques n’entrent en contact avec les plateaux, la viscosité de l’huile assure déjà leur « accrochage », c’est alors le fluide qui encaisse l’échauffement de friction. Ainsi, l’abrasion des disques est minime, et donc l’usure très faible.
De la poussière de disque se forme tout de même inévitablement. Elle est évacuée par l’ATF, et s’accumule dans le tamis lors du recyclage de l’huile. D’où l’importance de changer celui-ci à chaque vidange, pour éviter le colmatage...