Si vous conduisez une voiture à levier de vitesses, plusieurs questions peuvent vous trotter dans la tête.
Comment fonctionne le drôle de motif "H" que je déplace ce pommeau de levier de vitesses a-t-il un rapport avec les engrenages à l'intérieur de la transmission ? Qu'est-ce qui bouge à l'intérieur de la transmission lorsque je déplace le levier de vitesses ?
Quand je me trompe et que j'entends cet horrible grincement son, qu'est-ce que le broyage? Que se passerait-il si je passais accidentellement en marche arrière ? pendant que j'accélère sur l'autoroute ? Toute la transmission exploserait-elle ?
Dans cet article, nous répondrons à toutes ces questions et plus encore en explorant l'intérieur d'une transmission manuelle.
Les voitures ont besoin de transmissions en raison de la physique du moteur à essence. Tout d'abord, tout moteur a une ligne rouge — une valeur maximale de régime au-dessus de laquelle le moteur ne peut pas aller sans exploser. Deuxièmement, si vous avez lu Comment fonctionne la puissance, vous savez que les moteurs ont des plages de régime étroites où la puissance et le couple sont à leur maximum. Par exemple, un moteur peut produire sa puissance maximale à 5 500 tr/min. La transmission permet au rapport de démultiplication entre le moteur et les roues motrices de changer lorsque la voiture accélère et ralentit. Vous changez de vitesse pour que le moteur puisse rester en dessous de la ligne rouge et près de la plage de régime de ses meilleures performances.
Idéalement, la transmission serait si flexible dans ses rapports que le moteur pourrait toujours fonctionner à sa seule valeur de régime la plus performante. C'est l'idée derrière la transmission à variation continue (CVT). Nous en reparlerons ensuite.
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Une transmission à variation continue (CVT) a une gamme presque infinie de rapports de démultiplication. Dans le passé, les CVT ne pouvaient pas rivaliser avec les transmissions à quatre et cinq vitesses en termes de coût, de taille et de fiabilité, vous ne les voyiez donc pas dans les automobiles de série. De nos jours, les améliorations apportées à la conception ont rendu les CVT plus courantes.
La transmission est reliée au moteur par l'embrayage. L'arbre d'entrée de la transmission tourne donc au même régime que le moteur, ce qui améliore à la fois la puissance et l'économie de carburant. Les CVT sont devenues courantes dans les voitures hybrides parce qu'elles sont considérablement plus efficaces que les transmissions manuelles et automatiques traditionnelles, et leur popularité est montée en flèche à partir de là alors que les constructeurs automobiles se disputaient les meilleures cotes d'économie de carburant possibles. Fin 2016, une voiture sur quatre vendue aux États-Unis était équipée d'une CVT.
La CVT a ses inconvénients; plus particulièrement, il peut être lent à conduire, car il est conçu pour l'efficacité plutôt que pour le plaisir. Cependant, comme de nombreux conducteurs choisissent de s'éloigner de la transmission manuelle, ce qui réduit le nombre de manuels proposés, la CVT continue d'augmenter sa présence. La CVT fonctionne également mieux dans les petites voitures avec de petits moteurs, c'est pourquoi la plupart des camions et des gros SUV continuent d'utiliser des boîtes automatiques traditionnelles.
Vous pouvez lire Comment fonctionnent les CVT pour encore plus d'informations sur le fonctionnement des transmissions à variation continue. Examinons maintenant une transmission simple.
Pour comprendre l'idée de base d'une transmission standard, le schéma de gauche montre une transmission à deux vitesses très simple au point mort. Examinons chacune des parties de ce diagramme pour comprendre comment elles s'emboîtent :
Voyons maintenant ce qui se passe lorsque vous passez la première vitesse.
L'image de gauche montre comment, lorsqu'il passe en première vitesse, le collier violet engage l'engrenage bleu à sa droite. Comme le montre le graphique, l'arbre vert du moteur fait tourner l'arbre intermédiaire, qui fait tourner l'engrenage bleu vers sa droite. Cet engrenage transmet son énergie à travers le collier pour entraîner l'arbre d'entraînement jaune. Pendant ce temps, l'engrenage bleu sur la gauche tourne, mais il est en roue libre sur son palier, il n'a donc aucun effet sur l'arbre jaune.
Lorsque le collier est entre les deux vitesses (comme indiqué sur la figure de la page précédente), la transmission est au point mort. Les deux engrenages bleus tournent en roue libre sur l'arbre jaune à des vitesses différentes contrôlées par leurs rapports avec l'arbre intermédiaire.
À partir de cette discussion, vous pouvez répondre à plusieurs questions :
Dans la section suivante, nous examinerons une transmission réelle.
Les transmissions manuelles à quatre vitesses sont largement obsolètes, les transmissions à cinq et six vitesses prenant leur place comme options les plus courantes. Certaines voitures de performance peuvent offrir encore plus de vitesses. Cependant, ils fonctionnent tous plus ou moins de la même manière, quel que soit le nombre de vitesses. En interne, cela ressemble à ceci :
Il y a trois fourches contrôlées par trois tiges qui sont engagées par le levier de vitesses. En regardant les tiges de changement de vitesse du haut, ils ressemblent à ceci en sens inverse, première et deuxième vitesse :
Gardez à l'esprit que le levier de vitesses a un point de rotation au milieu. Lorsque vous poussez le bouton vers l'avant pour engager la première vitesse, vous tirez en fait la tige et la fourche pour la première vitesse vers l'arrière.
Vous pouvez le voir lorsque vous déplacez le levier de vitesses à gauche et à droite vous engagez différentes fourches (et donc différents colliers). Déplacement du bouton en avant et en arrière déplace le collier pour engager l'un des engrenages.
Marche arrière est manipulé par un petit pignon fou (violet). À tout moment, la marche arrière bleue dans ce schéma ci-dessus tourne dans une direction opposée à toutes les autres vitesses bleues. Par conséquent, il serait impossible de mettre la transmission en marche arrière pendant que la voiture avance; les dents de chien ne s'engageraient jamais. Cependant, ils feront beaucoup de bruit.
Les transmissions manuelles des voitures particulières modernes utilisent des synchroniseurs, ou synchros, pour éliminer le besoin de double embrayage. Le but d'une synchronisation est de permettre au collier et à l'engrenage d'entrer en contact par friction avant que les dents du chien n'entrent en contact. Cela permet au collier et à l'engrenage de synchroniser leurs vitesses avant que les dents n'aient besoin de s'engager, comme ceci :
Le cône sur l'engrenage bleu s'insère dans la zone en forme de cône du collier, et la friction entre le cône et le collier synchronise le collier et l'engrenage. La partie extérieure du collier glisse ensuite de sorte que les dents du chien puissent engager l'engrenage.
Chaque fabricant implémente les transmissions et les synchros de différentes manières, mais c'est l'idée générale.
La transmission manuelle automatisée est peut-être mieux connue et décrite plus précisément comme la boîte automatique à double embrayage, et c'est une option de plus en plus populaire. Bien que la transmission automatique à double embrayage soit devenue populaire sur les voitures de performance haut de gamme, telles que les Porsche et les Audi, elle est de plus en plus disponible sur les modèles plus courants.
La boîte automatique à double embrayage fonctionne via deux embrayages, qui sont contrôlés par le réseau informatique de la voiture et ne nécessitent aucune intervention du conducteur. Comme nous en avons discuté, lorsque l'embrayage d'une transmission manuelle est engagé, il déconnecte le moteur de la transmission pour permettre le changement de vitesse. La boîte automatique à double embrayage actionne deux vitesses différentes à la fois, ce qui complète le changement tout en contournant l'étape de déconnexion de l'alimentation. Cela permet à une transmission à double embrayage de terminer les changements de vitesse beaucoup plus rapidement, car il n'y a pas de "pause" pendant que le moteur et la transmission tentent de se resynchroniser.
La voiture est plus rapide car il n'y a pas d'interruption de puissance, la conduite est plus douce car il est pratiquement impossible de déterminer le moment du changement de vitesse, et l'économie de carburant est meilleure car il n'y a pas de perte de puissance due à des changements de vitesse inefficaces. Vous pouvez en savoir plus sur les transmissions à double embrayage ici.
Il convient de noter que certaines voitures équipées d'une boîte automatique à double embrayage offrent un mode de changement de vitesse manuel, généralement via des palettes au volant, mais l'expérience n'est pas la même. Certains passionnés de performance peuvent déplorer la perte de l'expérience « ramer soi-même », car le changement de vitesse manuel est une compétence agréable à pratiquer et à perfectionner, mais si la vitesse est l'objectif ultime, il est difficile de contester les résultats d'une transmission manuelle automatisée. .
À la fin de 2016, seulement 5 % des véhicules neufs étaient vendus avec des transmissions manuelles, selon U.S. News &World Report. C'est en baisse par rapport au pic d'environ 25 % en 1987.
Même si vous faites partie des rares acheteurs de voitures qui préfèrent conduire avec une boîte manuelle, vous aurez du mal à en trouver une la prochaine fois que vous vous rendrez chez un concessionnaire. Certains fabricants gardent le manuel comme excuse pour facturer plus pour une boîte automatique ou CVT, mais le revers de la médaille est qu'il est difficile d'obtenir une voiture bien équipée avec une transmission manuelle. Si vous souhaitez des options telles que des mises à niveau du moteur ou la transmission intégrale, ces fonctionnalités ne sont souvent disponibles que sur les modèles ou les niveaux de finition qui n'offrent pas de transmission manuelle. Les voitures de sport, qui étaient autrefois des moyens infaillibles d'obtenir des transmissions manuelles, se tournent également vers des options automatiques plus rapides et plus efficaces.
Les constructeurs automobiles disent que les transmissions automatiques sont tout simplement meilleures à tous points de vue, en particulier les options CVT et à double embrayage que nous avons abordées dans les pages précédentes. L'intérêt réel pour la possession d'une voiture à transmission manuelle est également en baisse, d'autant plus que les conducteurs américains passent plus de temps assis dans un trafic dense, où appuyer constamment sur une pédale d'embrayage peut devenir fastidieux. Comme l'a rapporté U.S. News, "à mesure que les conducteurs rencontrent de plus en plus ces excellentes automatiques modernes, moins sont intéressés à apprendre à conduire une manuelle."
Publié à l'origine :1er avril 2000
