Boite Vitesse

 

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Boîte de vitesses Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Aller à : Navigation : Navigation,, rechercher  Une boîte de vitesses est un élément mécanique proposant plusieurs rapports de transmissio transmissionn entre un arbre moteur et un arbre de sortie. transmission  du couple d'un moteur thermique aux Son cas d'utilisation le plus fréquent est la  la  transmission d'un véhicule. véhicule. Elle est aussi utilisée dans de multiples autres contextes tels que roues motrices d'un  les machine-outils, machine-outils , machines agricoles... La boîte de vitesses est l’élément qui adapte le couple moteur disponible, souvent constant ou  peu négociable, au couple souvent très variable et nécessaire au fonctionnement d'un dispositif mécanique : mise en mouvement, entretien du mouvement, transformation de  puissance. Pour un véhicule, il s'agit de la résistance inertielle au démarrage ou celle à l'avancement variant suivant les conditions de roulage (plat, montées, descentes, virages...).

Sommaire [masquer ] •

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1 Nécessité d'une boîte de vitesses ○ 1.1 Machines outils à moteur électrique ○

1.2 Bicyclettes

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1.3 Véhicules à moteur thermique

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1.4 Alternatives à la boîte de vitesses

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1.5 Classification des boîtes de vitesses

2 Boîte manuelle à engrenages parallèles ○ ○

2.1 Description 2.2 Fonctionnement

2.2.1 boîtes de vitesses à engrenages  2.2.2 Engrenages  2.2.3 Prise directe 3 Boîte robotisée 4 Boîte séquentielle ○ 4.1 Description 

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4.2 Évolution

5 Boîte à crabots ○ 5.1 Description

 

○ •

5.2 Fonctionnement

6 Boîte automatique ○ 6.1 Description ○

6.2 Fonctionnement 

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6.2.1 Boîte automatique à double embrayage

7 Étagement d’une boîte de vitesses ○ 7.1 Rapport de transmissio transmissionn ○

7.2 Rapport de première

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7.3 Rapports intermédiaires

8 Quelques cas particuliers 9 Notes et références 10 Voir aussi 11 Liens externes

Nécessité d'une boîte de vitesses [modifier ] Machines outils à moteur électrique [modifier ]

Usine pendant la révolution industrielle. On distingue dans le coin inférieur gauche un arbre muni d'une poulie étagée constituant une boîtes de vitesses à 4 rapports). De nombreuses machines industrielles utilisent des moteurs électriques  électriques synchrones dont la fréquence de rotation est liée à celle du courant du secteur. De ce fait la fréquence de rotation utile n'est obtenue qu'à travers une transmission mécanique. Si l'usage de la machine doit  proposer plusieurs vitesses de fonctionnement, comme sur un tour  tour par par exemple, alors la sélection ne peut se faire que grâce à une boîte de vitesses. C'est sans doute cette application, qui date de la révolution industrielle, qui a donné cette quimachine recevaient dénomination aue d'un dispositif. Elle est commun, liée aux premières à l'énergie motrice motric arbre moteur animé parmachines un moulinindustrielles à eau ou une

 

vapeur tournant tournant à vitesse constante. Des systèmes de pignons, ou de poulies, permettaient le vapeur  choix d'une vitesse de fonctionnement. L'arbre moteur tournait à vitesse quasi constante tant que la puissance demandée restait inférieure à celle disponible.

Bicyclettes [modifier ]

Boîte de vitesses pour bicyclette intégrée au moyeu de la roue arrière La force physique d'un cycliste est constante. Seulement lorsqu'il aborde une côte, l'effort à la dérailleur permet permet d'augmenter d'augmenter le couple à la roue au détriment de la roue augmente. Le  Le dérailleur  vitesse, en faisant glisser la chaine entre deux pignons de la cassette. C'est le même principe que celui des poulies étagées. Aujourd'hui en haut de gamme le moyeu à vitesses intégrées intégrées  propose  propose un grand nombre de rapports dans un dispositif très compact. Il reçoit son énergie via une chaîne attaquant le  pignon d'entrée, le corps du moyeu étant lui lié à la roue. Il inclut une roue libre et autorise les changements de rapports à l'arrêt.

Véhicules à moteur thermique [modifier ] thermique.. Ces moteurs L'automobile est aujourd'hui en quasi exclusivité mue par un moteur thermique ont des caractéristiques de fonctionnement (couple maximal et puissance) qui n'autorise pas une transmission directe satisfaisante avec les roues des véhicules terrestres : leur rendement varie beaucoup avec le régime (en particulier aux très basses vitesses), et leur démarrage est délicat ; ils ne tournent que dans un seul sens ; le le  couple moteur est plutôt faible (600 N.m correspond à un gros moteur) ; de plus il est très inconstant dans la plage d'utilisation de ces moteurs. •

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Ces caractéristiques générales imposent pour l'usage d'un véhicule terrestre : La possibilité de dissocier le moteur des roues du véhicule, pour les vitesses proches de l'arrêt : c'est en partie le rôle de l'l'embrayage. embrayage . Mais cela suppose que celui-ci puisse rester en position débrayée. La possibilité d'inverser le sens de rotation au niveau des roues pour assurer la marche en arrière. L'augmentation L'augment ation du couple disponible sur la roue (l'essieu moteur), le rréducteur éducteur à engrenages étant la solution la plus commune. vitesse, ralentissement ralentissement,, relief , De plus, les conditions d'usage : arrêt court, limitation de vitesse, imposent des allures de fonctionnement différentes. Un véhicule doit donc disposer d'un organe de transmission de puissance proposant : un rapport nul (appelé (appelé point  point mort) mort) ; •

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un rapport de marche arrière ;

 

une ou plusieurs gammes de rapports étagés pour la marche avant avant.. Il s'agit donc d'un ensemble de réducteurs disposés dans un même boîtier. Ceci explique en partie pourquoi la dénomination « boîte de vitesses » est erronée. En réalité,  pour les machines à moteur thermique, son rôle est bien d'adapter le couple. La dénomination anglo-saxonne est donc plus juste : gearbox (littéraleme (littéralement nt : boîte à engrenages ), cependant, toutes les boîtes de vitesses ne sont pas construites sur le principe de transmission par  engrenages. •

Alternatives à la boîte de vitesses [modifier ]

Les véhicules électriques ne nécessitent pas de boite de vitesses. En effet les moteurs électriques sont performants (couple important même à faible vitesse de rotation, compacité inégalée, rendement sans égal). Ils peuvent même être directement implantés dans la roue, ce qui élimine tous les éléments de transmission (différentiel, cardans...).

La  La transmission hydrostatique depuis longtemps adoptée sur les véhicules de chantier et chantier  et agricoles  permet  permet une variation continue de vitesse avec une distribution naturelle des couples agricoles rendements  exceptionnels. Par contre cette technologie est à l'ensemble des roues avec des rendements  plus encombrante (réservoir et refroidissement d' d'huile huile), ), mais aussi particulièrement simple et fiable à mettre en œuvre. Elle n'a fait l'objet d'essais que sur des véhicules de petite taille et engins  à déplacement lent. n'est utilisée que sur des engins

Classification Classifica tion des boîtes de vitesses [modifier ] Pour les véhicules à  à moteur  moteur thermique, thermique, on pourra distinguer les boîtes suivant trois fonctions techniques indépendantes : la technologie des réducteurs : par engrenages par engrenages classiques, train épicycloïdal épicycloïdal,, courroie courroie... ... Le système de commande : manuelle, semi-automatique, automatique, séquentielle... La synchronisation synchronisation : autorisant le changement de rapport en marche ou à l'arrêt seulement. Enfin l'orientation qui n'a d'influence que sur la géométrie des liaisons avec l'arbre moteur et le différentiel. L'architecture est différente suivant que le moteur est implanté transversalement (axe de rotation du  du vilebrequin  vilebrequin   parallèle parallèle à l'axe de rotation des roues) ou longitudi longitudinalement nalement (axes orthogonaux) et, que le couple est transmis aux roues avant, arrière, ou aux quatre roues. • •

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À chaque  chaque combinaison correspond un modèle de boîte de vitesses différent.

Boîte manuelle à engrenages parallèles [modifier ] Description [modifier ]

La boîte manuelle dite « à pignons à pignons toujours en prise » « à prise constante » est la plus utilisée de nos jours; elle se distingue sur ce point des boîtes de  de  machines outils qui disposent d'engrenages désaccouplés. Ce type de boîte est constitué généralement de deux arbres portant des pignons : L’arbre d’entrée (ou primaire) lié à l’arbre moteur via l'l 'embrayage, embrayage, porte les pignons  primaires fixes. Il y a autant de pignons que de rapports de boîte. L’arbre de sortie (ou secondaire secondaire)) portant des pignons fous (engrenant respectiveme respectivement nt avec un pignon de l'arbre d'entrée), les systèmes de crabotage et les synchroniseurs. •

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(NOTE : la disposition des pignons fous et fixes peut être inversée entre les deux

 

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arbres, c'est à dire que les pignons fous peuvent être, et sont souvent, sur l'arbre  primaire) Le troisième arbre n'intervient n'intervient que pour la marche arrière. Il contient un pignon  pouvant coulisser coulisser et s'intercaler entre un pignon de l'arbre d'entrée et un autre de l'arbre de sortie ; ainsi, on dispose d'un engrenage de plus entre les deux arbres (soit deux inversions de sens de rotation au lieu d'une), d'où la marche inversée. C'est le seul cas où l'engrenage n'est pas toujours en prise. L'arbre sortie estàlié au couple conique du différentiel, au  carter de carter  la boîteà (pour lesdevéhicules traction avant) ou reporté sur le pontintégré arrière au  (pour les de véhicules  propulsion). Le changement de rapport se fait par coulissement de baladeurs sur des cannelures de l'arbre. Ces baladeurs portent crabots et synchroniseurs et sont actionné actionnéss par les fourchettes  de commandes liées au levier de vitesses. fourchettes

Rapport de 1ère: la Rapport de 2ème: la sélection valide même fourchette l'engrenage disposant du valide le rapport  plus petit pignon moteur. suivant

Rapport de 4ème: une deuxième fourchette Marche inversée: un commande deux  pignon est intercalé. nouveaux rapports.

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Fonctionnement [modifier ] boîtes de vitesses à engrenage engrenagess [modifier ] Le principe de ce type de boîte repose sur le choix de plusieurs couples de pignons (appelés engrenages ) offrant des rapports de transmission différents. Chaque engrenage est constitué engrenages) d’un pignon d'entrée qui est fixe en translation et en rotation sur l’arbre primaire, et d’un autre enclenché lorsqu'un  pignon de sortie en  en liaison pivot avec l’arbre secondaire. Un rapport est enclenché

 

des pignons de sortie devient solidaire de l'arbre secondaire. Pendant ce temps les autres  pignons tournent librement. On dit qu'ils sont fous. débrayage,, pour rendre un pignon fou solidaire de son arbre, il faut dans un premier  Après  débrayage Après temps le synchroniser avec son arbre, c'est-à-dire annuler la vitesse de rotation relative, puis le  bloquer en rotation. La manœuvre est assurée par un baladeur, manchon couliss coulissant ant sur des cannelures, cannelure s, donc en liaison glissière avec l’arbre. Le baladeur est commandé en translation  par l’une des fourchettes ; il porte un synchroniseu synchroniseurr (synchro) et un crabot. L'accouplement L'accouplement entre le crabot et le pignon correspondant s'effectu s'effectuee au moyen de dents, qui peuvent être frontales (créneaux) ou périphériques (cannelures). Les formes complémentai complémentaires res des deux éléments assurent une transmission de la puissance par obstacle. Ce sont ces dents-là qui grincent lorsqu'on manque la manœuvre, et pas les dents d'engrenage. Le maintien du rapport enclenché se fait à l’aide d’un système à bille et ressort de verrouillage du baladeur sur son arbre, mais aussi des axes de fourchette (actionnés (actionnés par le levier de vitesses) sur le carter de boîte. Engrenages [modifier ] hélicoïdale.. Ils sont Dans ce type de boîte, on adopte généralement des engrenages à denture hélicoïdale  plus silencieux silencieux car les dents en prise sont plus nombreuses (rapport de conduite amélioré) amélioré) ; elles subissent donc chacune moins de charge que les pignons à dentures droites. Malheureusement, elles provoquent une poussée axiale, ce qui impose l'utilisation de roulements roulements  adaptés et un renforcement des des paliers  paliers.. La marche arrière est obtenue avec des  pignons à denture droite, ce qui explique le bruit si caractéristique. caractéristique. Ce même bruit est identifiable sur les voitures anciennes. Ce choix est imposé par le principe même de la marche arrière puisqu'un pignon est déplacé axialement pour relier les deux arbres (un engrenage supplémentaire suppléme ntaire pour l'inversion l'inversion). ). Prise directe [modifier ] Certaines boîtes (notamment (notamment sur les véhicules à moteur avant et propulsion arrière) ont un troisième arbre,dit arbre,dit "train fixe" ou "arbre intermédiai intermédiaire" re" qui permet de placer les arbres d'entrée (primaire) et de sortie (secondaire) en ligne. Il est alors possible de les accoupler  directement directeme nt pour obtenir une prise directe : l'un des baladeurs rend l'arbre d’entrée solidai solidaire re de l'arbre secondaire. Historiquee : La prise directe, ou « prise » était traditio Historiqu traditionnellement nnellement le 4è et dernier rapport avant, ainsi nommé car il correspondait à un rapport de réduction nul, soit 1:1. Aujourd'hui, le dernier rapport des voitures (5ème ou 6ème) est souvent en surmultipliée. Sur les poids lourds, on monted'un de préférence rapport, le plus longuement utilisé, sé, en prise directe  pour bénéficier rendement le dedernier transmission supérieur. En effet, onutili compte approximativement 2% de perte par engrenage et la prise directe supprime ces pertes.

Boîte robotisée [modifier ] robotisée.. Article détaillé : Boîte de vitesses robotisée automatisé,, Ce sont des boîtes manuelles standards auxquelles on a greffé un système automatisé électrotechnique électrotechnique  /qui pilote les sélecteurs et l'embrayage/ souvent associé à l'l'hydraulique hydraulique,, qui soit se comportent : en mode automatique : comme une boîte automatique changeant les rapports au moment le plus opportun ; soit en mode semi-automatique, assistant le conducteur en lui laissant le soin de demander, (à l'aide de boutons, palettes, ou d'un levier), le passage des rapports, mais •

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qui n'agit que quand les conditions ad hoc sont réunies.

 

On trouve ce système chez différents constructeurs, sous l'appellation  l'appellation Sensodrive chez Citroën,, Quickshift chez  chez Renault, Renault, Selespeed chez Alfa Romeo, Romeo, F1 chez  chez Ferrari, Ferrari, etc. Citroën

Boîte séquentielle [modifier ] Description [modifier ] C'est une version dérivée de la boîte de vitesses manuelle, qui reprend le même principe mécanique de pignons et de crabots, mais avec un système de sélection à barillet qui implique que le conducteur ne peut pas sauter un ou plusieurs mais uniquement au rapport immédiatement supérieur ou inférieur à celui rapport, enclenché, cepasser qui constitue une séquence dans le passage des vitesses. C'est le cas des boîtes de  de  motocyclettes  motocyclettes  ainsi que de nombreuses courses. automobiles de courses. On parlera plutôt de « commande séquentielle ». Elle peut être actionnée manuellement ou par  un servo-moteur.

Évolution [modifier ] ou coût de fabricati fabrication on,, dorénavant le Sauf obligation : règlementation de course automobile ou  Sauf obligation  passage des vitesses ne dépend plus de la manœuvre, par le conducteur, d'un levier mécanique et d'une pédale commandant l'embrayage l'embrayage,, mais au moyen d'un automatisme mécanique ou électro-hydraulique qui assure seul le passage des vitesses. Le pilotage électronique de l’injection,, du l’injection du papillon  papillon motorisé, de l'embrayage (voire des embrayages), ainsi que de la commande de changement de rapport, permet de remplacer les commandes du pilote de manière très efficace et beaucoup plus rapide. Ce système permet au pilote et conducteur de se concentrer sur la conduite du véhicule.

Boîte à crabots [modifier ] Description [modifier ]

En haut : le barillet de sélection avec ses cames, provoque en tournant un déplacement latéral des fourchettes, qui poussent les crabots, ceux-ci se solidarisent avec un des pignons situé sur  l'arbre à côté. En bas : un des arbres de la boîte, avec ses pignons et ses crabots. Utilisé en compétition (rallye (rallye notamment) et sur les  les motos, motos, ce type de boîte peut éventuellement permettre le passage des rapports sans débrayer (mais en mettant précisément le moteurde auvitesse. régime) et d'obtenir un meilleur rendement, au prix d'un claquement lors des  passages

 

Fonctionnement [modifier ] Une boîte manuelle, synchronisée, possède des pignons et bagues (« synchros ») qui  permettentt d'accorder la vitesse de rotation de l'« arbre primaire » avec celle de l'« arbre  permetten secondaire », avant d'engager les pignons. Il s'agit le plus souvent de bagues coniques complémentaires qui vont se coincer avant l'engagement des crabots définitifs. Une boîte dite « à crabots » ne possède pas ces synchroniseurs, la vitesse passe d'un coup, et  parfois violemment, si les arbres n'ont pas des vitesses de rotation proches. Le changement de rapport demande alors droites la pratique du double débrayage débrayage. Ces boîtes ontqui souvent des engrenages à dentures qui supportent mieux les .à-coups, mais font nettement plus de bruit, par contre elles ont un meilleur rendement, car la poussée latérale latérale des pignons des pignons à denture hélicoïdale est absente.

Boîte automatique [modifier ] Description [modifier ] La transmission automatique comporte un système capable de déterminer de façon autonome le meilleur rapport de transmission. Cette transmission détermine seule le bon rapport de transmission, grâce a des informations telles que : le couple et la vitesse de rotation du moteur, l'enfoncement de la pédale de l'accélérateur, la vitesse du véhicule, le mode de fonctionnement de la boite (D, S, manuel), le couple résistant du véhicule (montée, descente) et d'autres fonctions plus complexes qui dépendent du niveau technologique de la boite de vitesses automatique. boîte de vitesses c'estdeun systèmePar électrohydraulique piloté parÀunl'identique calculateurd'une électronique qui gère robotisée, les passages vitesses. contre le transfert de puissance est quasi continu dans une boîte de vitesses automatique, ce qui n'est  pas le cas pour les autres types de boîte. Plusieurs approches pour la commande de la boite de vitesses sont aujourd'hui sur le marché : Le sélecteur de commande « PRNDL » se caractérise par le fait que chaque position définit un mode de fonctionnement spécifique. On peut ainsi trouver par exemple les  positions suivantes : ○ P : frein de parking ( Park   Park ) : la transmission est bloquée par l'enclenchement d'un verrou dans un élément tournant de l'étage de sortie, ou par engagement de deux rapports ce qui a pour effet de bloquer la transmission. ○ R : marche arrière ( Reverse  Reverse ) ; •

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 N : point mort ( Neutral ) ; ○ D : conduite normale avec la totalité des rapports ( Drive) ; 3 et/ou 2 : conduite soit : re e e  avec les seuls rapports de 1 , 2 ou 3 , ce qui laisse le moteur prendre des tours ; e  avec le seul rapport de 2 (même au démarrage) pour faciliter les départs sur neige ou verglas ; ○ 1 ou L : Conduite en 1re ou (Lent), utilisée par exemple dans les fortes descentes. Le sélecteur « steptronic » se trouve en général sur les modèles plus récents. Il garde les positions P, R, N et D du « PRNDL » mais offre généralement une position sport. ○

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Cette position permet d'obtenir sélection plus agressive rapports d'une conduite sur route sinueuse par une exemple. De plus, lorsque ledes sélecteur estlors en position

 

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D ou S, un mode manuel permettant au conducte conducteur ur de choisir directe directement ment le rapport est disponible. En parallèle de ce système, chaque constructeur peut choisir d'ajouter  des boutons ou leviers sur le volant pour sélectionner le rapport. Le point commun entre ces deux modes de fonctionnement est qu'il existe un lien mécanique entre le levier et la boite de vitesses. Plusieurs constructeurs offrent maintenant un système se rapprochant du système « steptronic » mais utilisant une commande électrique pour toutes les manœuvres. Le choix du mode se fait en fonction de la position actuelle de la boite et du sens dans lequel le conducteur bouge le levier. Par exemple, si le conducteur est en position « Drive » et qu'il pousse d'un cran le sélecteur, sélecte ur, la boite automatique commandera la position « Neutre » ; Par contre si le conducteur pousse le sélecteur de deux crans, la boite commandera la position « Reverse ». Pour passer en position « Park » il faut généralement appuyer sur un  bouton. Ce type de commande est intéressante car le constructeur peut placer le levier  où il veut dans l'habitacle du véhicule mais demande également un niveau de sécurisation plus élevé. En effet si l'électronique devait avoir un problème, le conducteur conducte ur peut ne plus avoir les moyens de se mettre dans une position position sûre (« Neutre »).

Fonctionnement [modifier ]

Écorché de boîte automatique Renault (Musée de la Villett Villette, e, Paris) Vue de l'extérieur, cette boîte est disposée identiquement à la boîte manuelle entre le moteur  et le différentieldifférentiel - pont.  pont. Cependant, la gestion des changements de vitesse requiert des adaptations technologiques : en amont, l'embrayage l'embrayage  est remplacé par un convertisseur de couple  couple hydrauliqu hydraulique. e. Son rôle est de transmettre le couple d'entraînement tout en autorisant des glissements (équivalent du patinage inévitable lors du passage de rapport), il sert aussi à séparer le moteur du reste de la chaîne comme un embrayage. En glissement quasi permanent, c'est l'élément à l'origine du mauvais rendement de ce type de boîte. Les boîtes modernes disposent de plus d'un embrayage de pontage du convertisseur qui s'enclenche dès que les régimes des arbres d'entrée et de sortie sont suffisamment •

voisins. De ce fait le rendement est optimal.

 

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La constitution la plus répandue est celle de trains épicycloïdaux en cascade. En de  freins, freins , certaines parties de ces trains, on solidarisant par le biais d'embrayages d'embrayages  ou de obtient des rapports différents. La sélection d'un rapport dépendant alors uniquement d'une combinaison d'ordre des pistons de commande. De ce fait, il n'y a aucun crabotage à piloter. Un étage, ou train épicycloïdal est constitué de différents composants, planétaires, satellites, porte satellites, qui tournent librement les uns par rapport aux autres (2 mobilités par étage). Une pompe hydraulique haute pression, intégrée dans la boîte, entraînée directement hydrauliques  nécessaire aux  par le moteur, fournit l'énergie pour les  les actuateurs  actuateurs  hydrauliques embrayages et aux freins, elle lubrifie aussi sous pression les différents éléments. Le système de commande prend en considération l'intention du conducteur (état des  pédales d'accélérateur et frein) le régime du moteur, la vitesse du véhicule, ainsi que le couple transmis. Le meilleur rapport est alors appliqué. Un distributeur (équivalent de la carte à trous) envoie alors la pression vers les éléments concernés. ○ Les premières générations de boîtes automatiques sont pilotées par des systèmes mécaniques, électromécaniques (  boîte boîte Cotal Cotal)) ou hydrauliques. Un câble  reliant la boîte à l'accélérateur, asservit la boîte à la charge du moteur. La câble  pression variable délivrée par la pompe donne une information proportionnelle au régime moteur. Ces paramètres permettent au système de contrôle de

déclencher le passage des rapports en fonction des besoins. Les générations de boîtes actuelles sont pilotées par des calculateurs calculateurs   électroniques, électroni ques, lesquels, associés à de nombreux capteurs, permettent permettent une gestion de plus en plus intelligente de la boîte.  Note importante : le contrôle du niveau d'huile d'une boîte automatique se fait moteur  couple.. Ceci implique qu'une tournant, la pompe à huile « remplissant » le  le  convertisseur convertisseur de couple  boîte automatique dispose d'une jauge. Boîte automatique à double embrayage [modifier ] Son principe de fonctionnement a été inventé par l'ingénieur français Adolphe Kégresse en 1935.. Appelé « Autoserve », il l'installe dans une Citroën Traction Avant en 1939 1939,, mais sans 1935 enclenchee les rapports pairs, alors suite industrielle. Son principe est qu'un premier embrayage premier  embrayage enclench que le second se charge des rapports impairs. Elle refait surface dans les années 80 sur les véhicules de compétition Porsche 956 et et  962 C puis Audi Sport Quattro, puis seulement en l'Audi TT (DSG 6, Direct Shift Gear, six 2003 sur deux véhicules de série, la Golf R32 et l'Audi vitesses) où la vitesse de passage des rapports est d'abord un argument de performance. Une version sept vitesses (DSG 7) est vendue depuis 2008 pour des véhicules de petite cylindrée avec un objectif premier d'économie de carburant. Alors que les deux embrayages de la DSG 6 sont sous bain d'huile, ceux de la DSG 7 fonctionnent à sec. Depuis Kégresse, la principale innovation est l'apport de l'électronique qui aide à anticiper le meilleur choix de rapport et surtout à piloter avec précision le passage d'un embrayage à l'autre [1].[2] ○

Étagement d’une boîte de vitesses [modifier ] La boîte idéale serait celle proposant le bon rapport pour chaque situation. On ne peut cependant pas multiplier les rapports à l’infini. La gamme de rapports proposés doit donc être la plus universelle possible. Longtemps limitée à 3 vitesses, la boîte automobile à  progressivement pris 4 puis 5 voire 8 vitesses sur les véhicules haut de gamme (Lexus (Lexus   LS460). LS460 ). Les camions  camions ont, depuis longtemps, des étagements de transmission sur plus de 10

 

rapports. Les motocyclettes motocyclettes en ont, habituellement habituellement,, 6 (on ( on a vu des modèles de série avec 7 rapports, et davantage en compétition). dans les années 1960) 1960) ont disposé d'un variateur  variateur proposant proposant Cependant certains véhicules (Daf  (Daf dans une gamme continue de rapports. De nos jours, on trouve de nouveaux véhicules de tourisme basés sur le même principe de la Transmission à Variation Continue (CVT). Celles-ci ont l'avantage d'adapter en permanence le régime du moteur et le couple appliqué pour correspondre au mieux à l'équation économie/vitesse imposéeaucun par leà-coup conducteur. D'autre part,contrairement la variation du rapport appliqué faisant progressivement, n’est perceptible, à certaines boîtes se automatiques robotisées et plus rarement séquentielles. L'accent est donc mis sur le confort et l'économie. Actuellement, ces boîtes automatiques équipent notamment les Nissan les Nissan  Micra nCVT (93~2002) et les  les Honda  Honda Jazz CVT en Europe.

Rapport de transmission [modifier ]

Courbes caractéristiques d'un moteur  Le rapport de transmission global (boîte + pont) est un rapport entre les régimes de rotation du moteur et des roues, mais aussi (au rendement près) entre le couple moteur et le couple disponiblee à la roue. disponibl

Les moteurs proposant un couple plutôt modéré et fonctionnant correctement à des régimes élevés (milliers de tours/minute), il convient donc de réduire le régime de rotation (centaines de tours/minute) tours/minute) ce qui aura pour effet d’augmenter le couple à la roue, c'est-à-dire la force de traction du véhicule. La plupart des moteurs ont des courbes caractéristiques externes (fonctionnement à pleine charge,. c'est-à-dire accélérate ur enfoncé)sur quiune correspondent typiquement au schéma ci- en contre La série de accélérateur rapports disponibles boîte de vitesses est optimisée en prenant

 

compte ces courbes, établies en fonction de données relevées au banc d'essai à différents régimes de rotation (tous les 200 tr/min par exemple) : couple,, puissance et rendement (consommation spécifique). couple mais aussi les caractéristiques du véhicule : masse de la voiture (PTRA (PTRA)) ; circonférence de roulement des roues roues,, rapport de pont ; •

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coefficient de traînée Cx et surface frontale (S), soit SCx ; vitesse maximale prévue en fonction de ces données.

Rapport de première [modifier ] Le rapport de première n’est utilisé que pour arracher le véhicule de sa position d’arrêt. Sa détermination détermina tion repose sur la considération d’un cas défavorable de démarrage, à savoir le véhicule en charge maximale et une côte à 15 %. On détermine ainsi par une étude mécanique statique, statique, le couple nécessaire à la roue.. La marche arrière a généralement un rapport de transmission un peu plus long que la première en raison de la présence du pignon intermédiaire qui oblige à réduire le diamètre, et donc le nombre de dents, de la roue dentée sur l'arbre secondaire.

Rapports intermédiaires [modifier ]

Illustration graphique des trous de la boîte de vitesses d'une 2CV Citroën. Une fois le véhicule en mouvement, pour atteindre la vitesse de croisière, ou la vitesse maximale, l’accélération impose une force de propulsion permanente. Le moteur doit donc donner le maximum de couple. Pour cela, lors du passage du rapport supérieur (par exemple 1re vers 2e), le moteur quittant le régime à puissance maximale maximale doit retomber au moins sur le régime à couple maximal. Il en résulte un étagement idéal des rapports de transmission suivant une suite géométrique dont la raison est le rapport entre les régimes à puissance et couple maximum. Si la reprise se fait en dessous de cette valeur on dit qu'il y a un trou dans l'étagement, c'est-àdire une plage de vitesses du véhicule pour laquelle le régime moteur est soit trop important soit insuffisant. C'est le cas des boîtes de 2CV, particulièrement entre la 1re et la 2e. Il est donc préférable que le régime de reprise soit nettement supérieur supérieur à celui du couple maxi. Cela donne plus de souplesse à l'emploi mais nécessite un nombre de rapports plus grand.

Quelques cas particuliers [modifier ]

 

Véhicules 4x4 Les véhicule véhiculess tout-terrain sont souvent équipés d’une seconde boîte de vitesses appelée boîte de réduction ou transfert, la plupart du temps non synchronisée, donc manipulée à l’arrêt. La réduction offrant plus de force à l’avancement pour les franchissements. Le même dispositif permet aux  aux tracteurs agricoles de disposer de  plus de force pour la traction des socs et autres charrues. •

Coupé Napoléon Les Bugatti Royales, dont Le Coupé Napoléon Napoléon  d'Ettore Bugatti, Bugatti, sont équipées d’un moteur de 8 cylindres et 12 763 cm³, avec un couple tel, que le seul rapport de 2 e suffit à les conduire de 0 jusqu’à des vitesses peu raisonnables, la 3 e ne prenant le relais que  pour aller chatouiller les 200 km/h. km/h. •

2cv 1960 La  La 2CV Citroën proposait dès 1948 une boîte à 4 rapports alors que la Traction, Traction, reine de la route alors n’en disposait que de 3. Aussi, pour rester dans l’esprit de la modestie annoncée, la 4e sera appelée S (surmultipliée) (surmultipliée) pour ne pas être considérée comme une vitesse. L’étagement de cette boîte est curieusement pour l'époque selon une suite arithmétique (la norme aujourd'hui !), ce qui génère des trous énormes entre 1re, 2e et 3e. Enfin sa constitution est assez particulière avec 4 arbres deux à deux coaxiaux et des réductions obtenues avec 1 ou 3 engrenages successifs. •

 

Ford T Roadster de 1921 La  La Ford T fut en son temps la voiture produite dans le plus grand nombre d'exemplaires. Elle se distinguait cependant par sa boîte de vitesses particulière qui lui a valu un permis de conduire spécial. Reposant sur l'architecture d'une boîte levier et et 2 automatique avec des trains épicycloïdaux, épicycloïdaux, les rapports étaient choisis via 1 levier   pédales actionnant actionnant les sangles de commandes. Il arrivait souvent que la première reste enclenchée (système collé en hiver) ; alors, comme dans les films de  de Laurel et Hardy Hardy,, nombre d'utilisateurs d'utilisateurs se sont faits écraser lors du démarrage à la manivelle ; une différentiel    parade étant de soulever préalablement préalablement une roue motrice à l'aide du cric, le différentiel faisant alors tourner la roue dans le vide. •

[modifier ] Notes et références 1. ↑ Le Figaro et vous, 1 février 2008, page 33 er 

2.

↑ http://www.histomobile.com/DVD_HISTOMOBILE/fr/tech/122-1.asp [archive]

Voir aussi [modifier ] • • • •

Moteur thermique Engrenage Train épicycloïdal Tiptronic

Liens externes [modifier ] • • • •

Article complet avec une très bonne partie sur la synchronisation La boîte de vitesses manuelle Les transmissions à double embrayage (DCT) La boîte de vitesses automatique

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