Dans une voiture à boîte manuelle, chaque changement de rapport prive les roues de la puissance du moteur pendant le bref instant où le pied est sur l’embrayage : la voiture marque une minuscule "pause". La boîte à double embrayage, connue surtout sous le nom commercial DSG de Volkswagen, est conçue pour supprimer presque entièrement cette pause. Son principe est étonnamment simple : au lieu d’une seule boîte, on utilise deux demi-boîtes logées dans un même carter, chacune actionnée par son propre embrayage.
Deux boîtes, un seul carter
À l’intérieur d’une DSG se trouvent deux arbres d’entrée concentriques. L’arbre extérieur creux est relié à un embrayage, l’arbre intérieur plein à l’autre. Les rapports sont répartis entre ces arbres : en général les 1re, 3e et 5e (ainsi que la marche arrière) sont sur un arbre, les 2e, 4e et 6e sur l’autre. À tout instant, un seul embrayage est fermé et transmet la puissance du moteur aux roues par sa série de rapports ; l’autre embrayage est ouvert.
L’astuce, c’est que la demi-boîte au repos ne reste pas inactive. Pendant que la voiture roule en 3e, le calculateur prévoit que le conducteur passera très probablement en 4e et engage déjà la 4e — mais comme l’embrayage de cet arbre est ouvert, cela n’a aucun effet. Lorsqu’un passage au rapport supérieur est demandé, un embrayage s’ouvre pendant que l’autre se ferme. Le relais se mesure en millisecondes, et comme les deux embrayages patinent brièvement ensemble, le couple aux roues n’est jamais interrompu.
Embrayages humides et secs
Les DSG se distinguent par le type d’embrayage. Dans les systèmes à embrayage humide, les disques baignent dans l’huile ; celle-ci les refroidit et réduit l’usure, d’où leur préférence pour les moteurs à couple élevé. Les systèmes à embrayage sec fonctionnent sans huile, ont des pertes par frottement plus faibles et contribuent donc un peu à l’économie de carburant ; mais comme ils dissipent moins bien la chaleur, on les associe généralement à des moteurs à couple plus modeste. La première unité à six rapports du groupe Volkswagen (la DQ250) utilisait un embrayage humide ; la DQ200 à sept rapports, plus tardive, utilisait un embrayage sec.
L’origine de l’idée : les années 1930
L’idée du double embrayage n’est pas neuve. L’ingénieur français Adolphe Kégresse a breveté le principe au milieu des années 1930 et a monté un prototype sur une Citroën Traction Avant en 1939, mais il a manqué d’argent avant de l’achever. En 1949, Borg-Warner a breveté une conception similaire baptisée "boîte à double arbre intermédiaire", mais ce brevet a expiré en 1969 sans jamais atteindre la production. L’Easidrive, mise au point au Royaume-Uni à la fin des années 1950, fut l’un des premiers exemples de série, utilisé sur la Hillman Minx de 1961 — mais il s’est révélé peu fiable. Le problème ne venait pas de la mécanique, mais de l’absence d’une électronique assez rapide et précise pour gérer deux embrayages.
La maturation sur les circuits
C’est la compétition qui a rendu la technique utilisable. Au début des années 1980, Porsche a développé un système appelé "Doppelkupplungsgetriebe" (PDK en abrégé) ; le PDK a couru pour la première fois en 1986 sur la Porsche 962 et permettait aux pilotes de changer de rapport sans lâcher le volant. À la même époque, Ferdinand Piëch, alors chez Audi, a testé le système et l’a adapté à la voiture de rallye Audi Sport quattro S1. Une fois la commande électronique devenue assez bon marché et fiable, au bout d’une quarantaine d’années, la production en série a suivi.
2003 : la descente dans la rue
Volkswagen, en collaboration avec Borg-Warner, a lancé sa DSG à six rapports en 2003 sur la Golf R32 puis, peu après, sur l’Audi TT — la première boîte à double embrayage produite en série sur une voiture de tourisme. La Golf R32 de 250 ch équipée de la DSG atteignait 100 km/h un peu plus vite que la version manuelle, tout en consommant moins. Ce double avantage — plus rapide qu’une manuelle et plus sobre qu’une automatique — a diffusé la technologie rapidement ; aujourd’hui, la plupart des constructeurs, d’Alfa Romeo à Volvo, proposent une option à double embrayage.
La différence avec une automatique à convertisseur
Les automatiques classiques utilisent, au lieu d’une liaison mécanique entre le moteur et la boîte, un organe appelé convertisseur de couple qui transmet la puissance par un fluide (huile hydraulique). C’est très doux et cela procure naturellement le "rampage" à basse vitesse, mais la transmission par fluide entraîne une certaine perte. Comme une DSG utilise un embrayage mécanique direct, elle n’a pas cette perte et ses passages sont plus francs. En contrepartie, une DSG peut se montrer moins souple à très basse vitesse (manœuvres de stationnement, démarrages en côte) et sa conception, plus complexe, la rend plus coûteuse à réparer. Ces dernières années, certains constructeurs (dont BMW et Aston Martin) sont revenus aux automatiques à convertisseur au nom du confort ; chez Porsche, en revanche, la grande majorité des acheteurs de 911 choisissent toujours le PDK.