Le blog de Jérome COLLIGNON

En avril 1934, la Traction ne devait pas sortir avec une boîte classique mais avec un convertisseur de couple appelé Turbine et développé grâce aux travaux d’un brillant ingénieur Dimitri Sensaud de Lavaud. Oui, déjà en 1934, l’avenir passait par l’automatisation.

Que l’on se replace dans le contexte : à l’époque des Rosalie et des caisses carrées, Citroën devait présenter au public une voiture avec monocoque, la traction avant, des freins liquides sous pression, plus de marchepieds, des soupapes en tête, des barres flexibles remplaçant le vieux système de ressorts à lames et une boîte automatique, tout cela en 1934, à une époque que nous jugeons "arriérée". Il y a de quoi être impressionné… lorsqu’on connait les caractéristiques techniques de nos véhicules modernes. La Traction Avant est finalement sortie avec une boîte classique sans que ce détail ne remette en cause son avant-gardisme et son succès durant 23 ans de production jusqu'à aujourd'hui.

Avant la sortie (que j’ignorais) de l’excellent ouvrage consacré à Sensaud de Lavaud par Alain Cerf, j’avais rédigé un article dans Citroscopie n°17 d'automne 2009. Nos deux enquêtes fouillées ne permettaient pas de comprendre l’abandon de ce système par Citroën. Nous allons donc pousser plus loin notre étude, nous corriger le cas échéant, et tenter de dépasser les platitudes que l’on rencontre dans les ouvrages, en espérant apporter un plus sinon de l'inédit introuvable ailleurs. La motivation de l’auteur ? Découvrir et acquérir un jour, plus qu’une 22CV, son véritable Graal : une 7 de pré-série munie de la Turbine, c’est-à-dire "La Voiture" de M. Citroën. Cet article est long à rédiger alors merci pour votre patience.

Avant toutes choses, pour vous divertir (ou vous cultiver) je vous recommande de visionner ces deux films qui décrivent le fonctionnement d'une Turbine hydraulique. En oubliant la pub, ils sont assez explicites pour que la langue anglaise ne soit pas un obstacle.

https://www.youtube.com/watch?v=y4-jaQrWxAE

https://www.youtube.com/watch?feature=fvwrel&NR=1&v=wrGGCTkpND4

Pour que la suite vous paraisse moins nébuleuse, je vous encourage à relire le Citroscopie n°17 et l’ouvrage d’Alain Cerf car je ne pourrai pas les résumer ici (qu’en passionné vous possédez dans votre bibliothèque). Je vais néanmoins penser à ceux qui n’ont pas ces écrits. Convenons que "SdL" désigne Sensaud de Lavaud et "SCB", la Société de Construction des Batignolles.

Une monographie passionnante...

La légende du "fantaisiste" Sensaud de Lavaud qui abuse de Citroën puis pâtit d’une guerre intestine au sein du bureau d’études se terminant par son renvoi manu militari par André Citroën avec abandon de la Turbine contient sans doute une part de vrai mais fait passer au second plan les études, les essais, les choix et c'est bien dommage. Dans son ouvrage, Alain Cerf a voulu défendre la mémoire de cet ingénieur, c’est aussi honorable que justifié. Cependant le chapitre consacré à la Turbine nous semble un peu trop rapide et les conclusions trop affectives. Au-delà des souvenirs et témoignages arrangés, essayons de revenir aux faits historico-techniques.

Première vérité, la Turbine ne peut fonctionner seule. Il faut lui associer une boîte de vitesses courte ou "relai". L’auteur indique très justement que le brevet SdL porte sur la Turbine et non sur le relai et que ce dernier était soit un Cotal, soit un Citroën. Tous les documents d’époque laissent à penser que l’association Turbine+Cotal fonctionnait bien.

Le relai Cotal, qu’est-ce donc ?

Pour le savoir, rapprochons nous de la marque qui la proposait en option sur ses voitures curieusement dès le salon 1935. Ci-dessous la notice Cotal de Peugeot :

Ce système est composé de plateaux verticaux contenant des roues dentées (ou train d'engrenages épicycloïdaux) que l'on peut freiner au moyen d'électro-aimants. La vidéo ci-dessous vous montrera mieux qu'une longue explication. Il suffit de faire varier la taille des pignons pour obtenir des rapports de boîte différents. Les boîtes Peugeot sont à 4 vitesses + un inverseur de MAR.

https://www.youtube.com/watch?v=ECljAo1q1RQ  

Le brevet Cotal était développé par la Société des Engrenages de Précision MAAG. Elle sera proposée dès juin 1949 pour les Tractions Avant construites à partir de 1938. Ci-dessous un extrait de la notice d'époque :

Une Traction connue avec relai Cotal (en avant du radiateur)

Alain Cerf relate dans son ouvrage de nombreux essais effectués sur Ford 22cv, Rosalie 15 et même 8cv avec relai Cotal à deux vitesses dont un système à un pédale permettant de passer de la marche AV à la marche AR (mars 1933). A la même époque Citroën rencontre Lefebvre et lui confie la direction du projet PV. Le Patron est en phase d'évaluation de la Turbine, l'accord avec Sensaud de Lavaud n'est pas encore conclu (novembre 1933). Alain Cerf observe avec justesse ce qui n'est retranscrit dans aucun ouvrage : contrairement à la légende d'un constructeur pressé et fonceur, André Citroën est prudent envers les nouveautés. Rappelons qu'il refusera les records Yacco, l'éclairage de la Tour Eiffel, les roues indépendantes... avant de se laisser convaincre et de dépasser ses concurrents. De mon côté, j’ai lu aussi les comptes rendus d’essais de la SCB. Les ingénieurs effectuaient quasiment 2500 km par jour, 360 jours par an et Dimitri SdL donnait de sa personne. Il est toujours facile 70 ans après d’invoquer un coup de folie pour une invention qui ne fonctionne pas et fort heureusement l’auteur déjoue ce piège.

L'auteur s'interroge page 101 « pourquoi un relai mécanique pour remplacer la boîte Cotal ? C'est une idée des ingénieurs Citroën qui tiennent sans doute à faire preuve d'originalité en ajoutant leur grain de sel. Le relai Cotal donnait satisfaction et il n'y avait rien d'autre sur le marché ». Selon nous une réponse partiale et lapidaire.

Pourquoi n'avoir pas choisi la boîte Cotal ?

A cette question j'aurais répondu plusieurs choses. 

D’abord il ne s’agit pas pour le bureau d’études de faire preuve "d’originalité" comme il est écrit mais d’envisager avec sérieux la production d’un mécanisme en série, de le confier à un public non averti et d’assurer son entretien par un réseau jusqu’ici ignorant. Le bureau d'études Citroën est peut-être un "nid de vipères" (cela reste à prouver) mais il n'en demeure pas moins composé de polytechniciens ou centraliens attachés à la réussite du Double Chevron.

La boîte de vitesse est l’organe central par excellence. La faire développer puis entretenir par un prestataire extérieur n’est pas une pratique courante chez les constructeurs. Le fournisseur est souvent limité à quelques organes périphériques : distributeur, carburateur, phares, etc. Citroën a l'habitude d'englober toutes ses fabrications sous son nom. On peut supposer une impossibilité pour l'Usine de phagocyter la boîte Cotal en raison de brevets protégés d'exploitation non cessible. On peut envisager à l'extrême une incompatibilité d'humeur entre les protagonistes. La boîte Cotal ne sera pas fabriquée par Peugeot qui imprimera des plaquettes spécifiques d'entretien. N'oublions pas que Citroën a créé la société des engrenages Citroën avec des pièces de qualité permettant un rendement mécanique élevé. Il ne s'agit pas de mettre à mal ce succès depuis 1905.

Sans doute prévue pour les Rosalie, nous voyons un problème de coût de revient. La boîte Cotal nécessite un circuit électrique spécifique pour ses électro-aimants qui consomment 3A supplémentaires. Sur les nouvelles Traction Avant, nous voyons un problème de surpoids à l'avant, le Cotal pesant à lui seul 53,9kg (et non 55,9kg page 119 / ci-dessous le document), l'ensemble Turbine+relai Citroën devrait peser moins lourd que l'ensemble Turbine+Cotal (101kg).

Il parait étonnant que Citroën décide à la place de la SCB quoi accoupler à la Turbine début 1933 avant même de se décider à signer un accord en novembre 1933. Cela suppose une collaboration étroite, un lien de subordination déjà engagé et une confiance entre les hommes. Pour la SCB, Citroën est un gros client.

La grande raison à mon avis de l'abandon de la boîte Cotal est d'ordre commercial. Il faut tout simplement revenir au fonctionnement pratique de cette boîte. Son grand défaut pour André Citroën est de comporter un élément dont il veut se débarrasser pour ses voitures du futur : la commande de boîte. Le Patron veut une voiture entièrement automatique que l'on commande le moins possible. Le sélecteur Cotal est une solution intermédiaire qui ne le satisfait pas dans la vision de ses prochaines compagnes publicitaires. Voilà pourquoi il fait étudier un système 100% Citroën : un relai mécanique...

Le relais mécanique Citroën : son fonctionnement

Le 20 novembre 1933 est déposé un brevet concernant une boite 3 vitesses (2 marches AV et 1 marche AR) destinée à remplacer le relai Cotal. Alain Cerf n'ayant pas explicité son fonctionnement, me donne l'occasion de le faire.

La voiture comporte une pédale appelée "coupleur" à la place de la pédale d'embrayage. Au tableau de bord à la place de la grille de vitesse figure un comodo identique à la manette bien connue "Arrêt Ville Route" mais comportant les mentions "M AR / PM / M AV" ou "Marche AR / Point Mort / Marche AV". Ce comodo commande une tige qui traverse le tableau de bord au bout de laquelle se trouve une poulie qui entraine un câble dans un flexible. Lorsqu'on sélectionne Marche AR au tableau de bord, la poulie fait jouer le câble qui fait tourner des plateaux entrainant un guide qui prépare la fourchette de commande de boite vers le pignon de marche arrière.

Il faut alors enfoncer la pédale coupleur pour terminer l'enclenchement. Un système de verrouillage par câble, secteur et cliquet désengage la marche AR si l'on relâche le coupleur. Il suffit d'accélérer doucement pour que Turbine et relai fassent reculer la voiture. Dès qu'on relâche le coupleur, la boite revient immédiatement au point mort.

Pour avancer, il faut sélectionner Marche AV au tableau de bord, enfoncer à fond la pédale coupleur et la relâcher. La boite reste alors enclenchée en 1ère vitesse. Ne reste plus qu'à accélérer pour lancer la Turbine. Sur la route, si on enfonce à nouveau la pédale coupleur, la boite passe en prise directe (2ème vitesse). En appuyant à nouveau sur la pédale, on reviendrait à la 1ère vitesse (tant que le sélecteur au tableau est en marche AV). Un même système de verrouillage empêche de sélectionner la 2ème (prise directe) au démarrage. Si l'on a sélectionné Point Mort au comodo, l'enfoncement du coupleur n'a plus aucun effet.

Seulement... en absence d'archives probantes, ce système semble en 1933-1934 n'avoir été essayé que sur Rosalie. Il est d'ailleurs permis de se demander si les fameuses 5 voitures d'essais de mars-avril 1934 ne sont pas précisément des 8, 10, 15CV avec relai Citroën (voir ci-dessous la facture des essais).

En 1938, Charles Rocherand écrit dans son "Souvenir d'une Collaboration" que la Turbine devait être lancée le 1er avril 1934 sur toutes les Citroën (Rosalie 8, 10, 15 et Traction 7) mais que sa sortie fut retardée au 18 avril, date de présentation de la 7, en raison des difficultés. Il révèle que la 7 SdL était munie d'un enclenchement mécanique qui passait automatiquement la prise directe (2ème vitesse) au-delà de 40km/h donc sans pédale coupleur. Cet enclenchement se faisait dans toutes les conditions, même à l'approche d'une côte. Rappelons que les côtes étaient beaucoup plus prononcées dans les années Trente (jusqu'à 10%, voir ici). De grands travaux seront lancés pour aplanir le réseau routier. Selon nous, page 117, Alain Cerf a mal interprété ce témoignage : il pense que la Turbine était seule associée au moteur. Cela nous semble impossible. Il s'agit d'un relai Citroën mais à enclenchement automatique, mécanisme dont nous ne connaissons pas le secret. A noter que dans notre publication de 2009, nous l'avions désigné par erreur comme étant un relai Cotal électro-magnétique...

Une seule réalisation de 7 SdL est connue : elle ne comporte que deux pédales dans l'emplacement sous le volant, une de frein à caoutchouc ovale et une d'accélérateur. Notons que l'abandon de la Turbine pour une boite classique obligera à décaler la commande d'accélérateur sur le pied milieu. La cavité aménagée sous le volant des Tractions était donc prévue pour accueillir deux pédales et non trois ! Ces évolutions sont visibles sur le tableau de bord amplement retouché dans la 1ère notice de la 7 :

Photo des catalogues : on a redessiné une tige de vitesse provisoire (à droite la série peu coudée) et déplacé l'accélérateur sur le pied milieu.

Notre restauration de la planche de bord de la 7 SdL tel qu'elle devait sortir en série avec son comodo de Turbine et ses deux pédales : frein et accélérateur mais pas de coupleur.

Le tableau de bord originel de la 7 SdL : sont bien visibles les 2 comodos et les 2 pédales (photos : tous droits réservés)

Seule photo connue de 7 SdL avec sa Turbine et son relai. Au milieu des flexibles de freins et compteur, on peut remarquer le flexible qui commande le sélecteur de rapport. Notez la calandre plate et la prise de manivelle sur le relai.

Seule photo connue d'un compartiment moteur sans tringlerie de vitesses.

Le câble visible est-il celui du compteur comme sur la série ou celui du comodo M.AR/PM/M.AV ?

La légende :

Quelques ouvrages qui se copient, indiquent qu'il a fallu en catastrophe loger les pignons d'une boite classique dans le carter de la Turbine. Bien sûr le carter n'est pas celui - cylindrique - de la Turbine mais celui rectangulaire du relai. Dans cette boite courte, il semble difficile de loger une pignonnerie de boite 3+MAR. Cela étant, le brevet prévoit la possibilité d'un relai à 4 vitesses. Las de ne parvenir à un fonctionnement satisfaisant, le bureau d'études a t-il lancé des essais avec un relai plus long pour étager la transmission du mouvement ? Le délai nous semble court mais pourquoi pas.

Eclaté de profil du relai et de la boite de série : la différence de longueur (hors différentiel) est flagrante

Ce que nous savons ? Maurice Norroy, Directeur Qualité en 1934 indique dans son ouvrage "Citroën, le Précurseur" p81 qu'il fut bien difficile d'aménager un carter de boite en avant du moteur : "il en résulta des modifications importantes, même de la carrosserie". L'emboutissage de l'habillage composé des ailes, des joues d'ailes et du capot a t-il été revu ? Il semble que oui et à grands frais. Un comparatif des photos montre les différences : calandre plate sur le prototype SdL, biseautée et avancée sur la série. Les ailes semblent plus relevées au-dessus des roues mais surtout plus couvrantes vers l'avant et le bas de la calandre. Combien de fois n'ont-elles pas été modifiées ces ailes jusqu'en 1939 ?

A gauche une 7 Sdl (retouchée pour les catalogues). A droite une 7 de série.

Sensaud de Lavaud a bel et bien été "viré" du bureau du Patron après un dernier essai raté sur la route. Ainsi lorsqu'au volant de votre Traction vous emprunterez (et filmerez) la longue côte reliant Boulogne-Billancourt au plateau de Saclay par la D910-N118 se terminant par le rond-point du "Christ de Saclay", songez qu'elle est responsable d'une hécatombe humaine et technique*. Bernard Citroën a évoqué quant à lui un essai vers le Mont Valérien. Un rallye-balade entre ces deux points serait bien sympathique : qui l'a déjà organisé en souvenir ? A ma connaissance, personne. Ce qui prouve notre passion...

Pour finir, Charles Rocherand indique que la rentabilité de la fabrication des aubes, d'achat des licences, de modifications des voitures fantômes attendant dans l'usine leurs convertisseurs, ne fut jamais vraiment calculée. Mais passons à un autre témoin.

Le traumatisme de Jean-Albert Grégoire :

Comme il le raconte dans son ouvrage "50 ans d'Automobile", l'ingénieur Grégoire a assisté de près aux essais de la Turbine. Il indique que la Turbine n'est efficace que dans une certaine plage d'utilisation (régime et couple) mais défavorable dans les autres (bas et haut régime / côtes longues). Ainsi il est facile d'associer un gros moteur avec du couple à bas régime pour compenser les pertes de rendement mais plus difficile avec le 7CV Citroën. Ce ratage technique (associé à celui du joint Tracta tournant) l'a traumatisé, lui qui admirait au plus au point André Citroën. Cet épisode, il l'a relaté de façon romancée dans un ouvrage paru en 1962 qui est passé inaperçu des spécialistes. Dans "Les Fanatiques", Grégoire décrit les multiples essais de son héros Jacques Grivet qui tente, au péril de sa vie sur sa Renault Primaquatre 1937, de mettre au point une turbine dérivée de la SdL : passionnant !

Edition originale de "Les Fanatiques" 1962

Tout au long de ce roman qui aborde d'autres problématiques (par ex. le fanatisme religieux), Grégoire distille les éléments techniques qui intéressent notre étude :

- le problème de refroidissement de l'huile (elle monte jusqu'à 148°C)

- la forme, la courbure, l'inclinaison des pales de la Turbine ont un impact sur le rendement

- le rendement en sortie (jusqu'à 90% espéré)

- le banc d'essai composé de deux ampèremètres. Le premier en entrée est réglé sur 10A. Si le second en sortie affiche 9A alors le rendement espéré est de 90%. Le roman indique que la Turbine ne délivre au mieux que 62% de rendement.

- la grosseur de la Turbine par rapport au moteur et le volume d'huile engagé

- l'écoulement laminaire et l'importance du Nombre de Reynolds

Qu'est-ce que le Nombre de Reynolds ? Découvert en 1883, il s'agit d'un ordre de grandeur où Re=mVD/u avec :

m = masse volumique en kg/m3

V= vitesse débitante en m/s

D = diamètre en m

u = viscosité dynamique en kg/m.s

Si la conception des pièces est identique, ce chiffre sera le même sur un modèle réduit ou grandeur nature. Lorsque le Re est <2000, l'écoulement est dit "laminaire". Les forces d'inertie ne peuvent pas modifier la structure du fluide. Au-delà de 3000, on parle d'écoulement turbulent ce qui est le cas de la Turbine. On imagine sans peine qu'un défaut de conception (dessin) ou de fabrication des pales (épaisseurs, discontinuités) pouvait avoir un fort impact sur le rendement en sortie, l'huile ne prenant pas le chemin espéré vers le rotor central. Nous n'avons pas retrouvé ce nombre dans les différentes archives consultées.

Comme Alain Cerf l'indique, l'association Turbine+Cotal fonctionne sans chauffer. Il n'en est pas de même pour l'association Turbine + relai Citroën. Un essai sur Rosalie 15A le 15/05/1933 portant sur 1800km vers le Mont Ventoux précise que la température de la Turbine est montée à 142°C. Quasi un an plus tard, le 15/03/34, à quelques semaines du lancement de la 7, un autre essai vers Lyon avec la 15A indique que la température est montée au-delà de 150°C. Et encore, les essayeurs ne disposaient pas d'un thermomètre plus puissant ! Il y a manifestement un problème de rendement en 1933-1934. Les archives dont nous disposons font état d'un rendement parvenu à 79% mais en 1935. Pourquoi cela ?

Vue avant de l'ensemble Turbine+relai mécanique Citroën. Selon nos calculs, elle ferait 32cm de diamètre...

A suivre dans le prochain épisode : "le Retour de la Turbine II".

* en 1934, les dénominations sont : N10 de Paris vers Versailles puis à partir de Sèvre N187a jusqu'à Petit Clamart, ensuite la départementale jusqu'à Saclay.

© 2013 Jérome COLLIGNON