La boite de vitesses

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France V-X
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La boite de vitesses

Message par France V-X »

La boite de vitesses

Emplacement :

La boite de vitesses se situe entre l’embrayage et l’arbre de transmission.
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Rôles :
  • Multiplier le couple moteur au démarrage ( 1èrevitesse )
  • Permettre au moteur de conserver son régime (le plus économique en combustible) quelle que soit la vitesse, la charge du véhicule et le profil de la route ( 2ème, 3ème, 4ème...)
  • Supprimer la liaison du mouvement entre le moteur et les roues (point mort )
  • Inverser le sens du mouvement de la transmission (marche arrière )
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Fonction principale :

La boite de vitesses permet d’assurer le même effort au moteur quelque soit la situation.


Description :

Boite de vitesse sans synchronisation
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Boite de vitesses manuelle avec synchronisation :
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Le synchroniseur a pour rôle d’amener progressivement la vitesse du pignon ( ④) correspondant au nouveau rapport engagé, à celle du synchro. ( ⑤⑥) Le synchro. est « fixé » à l’arbre secondaire, il tourne donc à la même vitesse que celui-ci, mais a la possibilité de se coulisser.

Le levier de vitesse actionné depuis le poste de conduite déplace des fourchettes qui sélectionnent et coulissent l’un ou l’autre des synchro. suivant le rapport à engager.Une fois le synchro. engagé, le pignon qui a perdu sa «liberté», est contraint de tourner à la même allure que l’arbre secondaire, il en contribue en partie à en déterminer la vitesse de rotation.
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Principe de Fonctionnement :

Principe de la démultiplication

En associant par engrenage 2 pignons de taille identique (même nombre de dents) la vitesse de rotation des pignons sera identique. Si les 2 pignons sont de tailles différentes, l’écart de vitesse de rotation entre les 2 pignons sera proportionnelle à la différence de taille (différence de nombre de dents).

Exemple : En associant par engrenage le pignon A ( 8 dents et de rayon r ) avec le pignon B ( 32 dents et de rayon R avec R= 4 x r ) :-A et B tournent en sens inverse -Quand B fait un tour, A en a fait quatre
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Les différents rapports de démultiplication :

A, B, C, D, E, F, G et H sont les pignons de tailles différentes ( nombre de dents différent )
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1ère vitesse

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Ordre d'entrainement : A / B et G / H

1ère démultiplication entre A et B : l’arbre intermédiaire tourne moins vite que l’arbre primaire.

2ème démultiplication entre G et H : l’arbre secondaire tourne moins vite que l’arbre intermédiaire.

L’arbre secondaire tourne très nettement moins vite que l’arbre primaire.


2ème vitesse
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Ordre d'entrainement : A / B et E / F

1ère démultiplication entre A et B : l’arbre intermédiaire tourne moins vite que l’arbre primaire.

2ème démultiplication entre E et F : l’arbre secondaire tourne moins vite que l’arbre intermédiaire ( mais cette démultiplication est moindre qu'entre G et H ) .

L’arbre secondaire tourne nettement moins vite que l’arbre primaire.


3ème vitesse
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Ordre d'entrainement : A / B et C / D

1ère démultiplication entre A et B : l’arbre intermédiaire tourne moins vite que l’arbre primaire.

2ème démultiplication entre C et D : l’arbre secondaire tourne moins vite que l’arbre intermédiaire ( mais cette démultiplication est moindre qu'entre E et F )
.
L’arbre secondaire tourne moins vite que l’arbre primaire.


4ème vitesse
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Ordre d'entrainement : Prise directe entre A et D

Il n'y a plus de démultiplication,

L’arbre primaire et l'arbre secondaire tournent à la même vitesse.


5ème vitesse
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Ordre d'entrainement : 2 pignons opèrent une surmultiplication

On ajoute à la boite de vitesse un nouveau jeu de 2 pignons qui vont permettre à l’arbre secondaire de tourner plus vite que l’arbre primaire : on parle de vitesse surmultipliée.


Point mort
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Ordre d'entrainement : Aucun entrainement

Au Point mort aucun des pignons de l’arbre secondaire n’est solidaire d’un autre pignon ( de l’arbre primaire ou de l’arbre intermédiaire ).


Marche arrière
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Ordre d'entrainement :

Ordre d’entraînement : A / B et G / H avec intervention d’un pignon inverseur

Le fonctionnement de la boite est presque identique à sa configuration « 1ère vitesse » mais l’intervention du pignon inverseur, implique l’inversion du sens de rotation de l’arbre secondaire et donc de la transmission.


La boite de vitesses PL :

En raison d’une plage d’utilisation étroite du moteur (1200 à 2000tr/mn), et en fonction du poids (jusqu’à 44 t), il faut plus de rapports que sur un véhicule léger. Pour garantir une fiabilité mécanique tout en assurant un choix diversifié et adapté de rapports de démultiplication, on utilise des boîtes de vitesse à étage ou à relais, ou la combinaison des deux.

Fonctionnement de la boîte à relais :

On divise les rapports de boîte par un train de pignons en entrée de boîte qui permet de faire varier la vitesse de rotation de l’arbre intermédiaire (demi
-vitesse) par la manipulation d’un basculeur sur le levier de vitesse. Après avoir manipulé le basculeur, il sera nécessaire d’actionner l’embrayage pour que le changement (petite/grande ou inversement) s’opère.

Fonctionnement de la boîte à étages:

On double le nombre de rapports de boîte par un réducteur en sortie de boîte qui permet de faire varier la vitesse de rotation de l’arbre secondaire par rapport à l’arbre de sortie (transmission).

En démultiplication, l’arbre de sortie (transmission) tourne moins vite que l’arbre secondaire(gamme basse de 1ère à 4ème),

En solidarisant l’arbre de sortie et l’arbre de secondaire(prise directe), la vitesse des deux arbres est identique (gamme haute de 5ème à 8ème).

La sélection s’effectue, selon les constructeurs, en poussant le levier de vitesse sur le côté ou avec un basculeur sur le levier de vitesse.
L’action se réalise lorsque le levier de vitesse repasse par le point mort.

Boites à étage et/ou relais
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Le relais est placé dans un carter accolé à la boite de vitesses (ex : à l’avant). Ce type de boite permet de partager en deux chaque rapport de vitesses.

Conception
:
Un train de pignons supplémentaire peut être placé, par exemple, à l’entrée de la boite, sur les arbres primaire et intermédiaire. Ces pignons supplémentaires ayant des rapports de démultiplication différents, on peut ainsi faire varier la vitesse d’entraînement des arbres primaire et intermédiaire.


Boite de vitesses à étage
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Les pignons sont à dentures hélicoïdales, ce qui limite le bruit comparé aux dentures droites.Le graissage réalisé par barbotage traditionnellement, peut être assuré sous pression. Il est primordial de démonter la transmission en cas de remorquage.Le nombre de rapports est doublé par un train épicycloïdal (boite à étages).
Boite de vitesse à 5 rapports de marque ZF
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Boîte de vitesses automatisée ou robotisée :

Boîte de vitesses mécanique classique à engrenages,greffée d’un systèm automatisé électrotechnique qui pilote l’embrayage et la sélection des vitesses. A tout moment, selon les constructeurs, le conducteur ale choix de passer du mode automatique au mode manuel et inversement.

Commandes de boîte robotisée :
  • N = neutre = point mort
  • D = drive = marche avant normale
  • R = reverse = recul
  • C = manœuvre
  • A/M = basculement mode automatique/manuel et inversement

Boîte de vitesses automatiques :

Boîte de vitesses disposant d’un système capable de déterminer de façon autonome le meilleur rapport de transmission. Un système électro-hydraulique piloté par un calculateur électronique gère le passage des vitesses.
L’accouplement moteur / boîte de vitesse est assuré par un convertisseur de couple hydraulique et non par un disque à friction. Il en résulte un mauvais rendement dû au glissement permanent qui tend à s’améliorer sur les boîtes modernes disposant d’un embrayage de pontage du convertisseur qui s’enclenche lorsque les régimes de rotation de l’arbre d’entrée et de l’arbre de sortie sont sensiblement identiques.
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Commandes de boîte de vitesses automatiques :
  • N = neutre = point mort
  • D = drive = marche avant normale
  • P = park = véhicule en stationnement
  • L, 3, 2= sélection manuelle

Boîte de vitesses séquentielles :

Boîte de vitesse à engrenages parallèles dont la sélection ne permet pas de sauter un ou plusieurs rapports, mais de passer immédiatement un rapport supérieur ou inférieur. C’est un type de boîte, utilisé fréquemment sur les motos et les véhicules de compétition. La sélection des rapports est manuelle ou électrotechnique.


La boîte de vitesses automatique à double embrayage :

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La boîte de vitesses à double embrayage est une cousine de la boîte robotisée, à cette différence qu'elle comporte... deux embrayages, chacun relié à un arbre. L'un est utilisé pour les rapports impairs (1ère, 3ème et 5ème) et l'autre pour les pairs (2ème, 4ème, 6ème et marche arrière).

Lorsqu'un embrayage est fermé (la vitesse est enclenchée), le second est ouvert. Une gestion électronique précise permet, via des capteurs situés sur chaque arbre, de savoir quelle vitesse est engagée, en même temps qu'elle relève les régimes de rotation de chaque arbre. Cela interdit, par exemple, le passage de deux rapports en même temps.
L'utilisation des deux embrayages permet aussi, lorsqu'un rapport est engagé, de faire passer le suivant tout en le laissant en attente. Ainsi, dès que le régime moteur devient trop élevé, la vitesse suivante peut être enclenchée très rapidement : il suffit "simplement" d'ouvrir un embrayage et de fermer l'autre.


Deux solutions sont proposées :

- Embrayages de type multidisque à bain d’huile ( comme sur une moto )

- Avec 2 embrayages « à sec »

Ces deux propositions présentent chacune des avantages et des inconvénients, à savoir un besoin de place plus important et l'utilisation d'une pompe à huile (engendrant une petite perte de puissance) pour la première, et, pour la seconde, la nécessité d'une étanchéité parfaite des embrayages.



La boîte de vitesses automatique à variation continue :
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La boîte de vitesses à variation continue a fait son apparition dès les débuts de l'automobile, alors que les puissances des moteurs étaient encore faibles.
Baptisée CVT (Continuously variable transmission), elle fonctionne selon le principe du variateur de cyclomoteur : deux poulies formées de deux plateaux coniques, dont un est axialement mobile, sont reliées entre elles par une courroie métallique.

Pour modifier le rapport, il suffit d'écarter ou de rapprocher les plateaux de la poulie motrice afin que l'entraînement de la courroie se fassent plus ou moins près du centre de rotation.

Plus la courroie est près du centre de rotation de la poulie d'entraînement, plus le rapport de démultiplication est important, ce qui correspond aux basses vitesses et à la position de démarrage du véhicule.
A l'inverse, dès que la courroie s'éloigne, le rapport diminue. On obtient alors la position utilisée pour une conduite à vitesse plus rapide.

La courroie utilisée n'est pas de type classique, comme, par exemple, celle destinée à l'entraînement de l'alternateur. Elle est, en l'occurrence, constituée de deux anneaux métalliques reliés entre eux par des clavettes en acier.