Auto >> Voiture >  >> Moteur

Comment fonctionnent les transmissions manuelles


Les transmissions automobiles d'aujourd'hui sont disponibles en version standard, manuelle, CVT et même manuelle automatisée. 00ONE/ISTOCK

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.

Contenu
  1. Transmissions à variation continue
  2. Une transmission très simple
  3. Passage en première vitesse
  4. Une vraie transmission
  5. Qu'en est-il du manuel automatisé ?
  6. Où sont passés les manuels ?

>Transmissions à variation continue


HowStuffWorks

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.

>Une transmission très simple


HowStuffWorks

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 :

  • Le puits vert vient du moteur par l'embrayage. L'arbre vert et l'engrenage vert sont connectés en une seule unité. (L'embrayage est un dispositif qui vous permet de connecter et de déconnecter le moteur et la transmission.) Lorsque vous appuyez sur la pédale d'embrayage, le moteur et la transmission sont déconnectés afin que le moteur puisse fonctionner même si la voiture est à l'arrêt. Lorsque vous relâchez la pédale d'embrayage, le moteur et l'arbre vert sont directement connectés l'un à l'autre. L'arbre vert et l'engrenage tournent au même régime que le moteur.
  • Le arbre rouge et les engrenages sont appelés arbre intermédiaire . Ceux-ci sont également connectés en une seule pièce, de sorte que tous les engrenages de l'arbre intermédiaire et l'arbre intermédiaire lui-même tournent comme une seule unité. L'arbre vert et l'arbre rouge sont directement reliés par leurs engrenages engrenés de sorte que si l'arbre vert tourne, l'arbre rouge aussi. De cette façon, l'arbre intermédiaire reçoit sa puissance directement du moteur chaque fois que l'embrayage est engagé.
  • Le arbre jaune est un arbre cannelé qui se connecte directement à l'arbre de transmission via le différentiel aux roues motrices de la voiture. Si les roues tournent, l'arbre jaune tourne.
  • Les engrenages bleus rouler sur des roulements, de sorte qu'ils tournent sur l'arbre jaune . Si le moteur est éteint mais que la voiture est en roue libre, l'arbre jaune peut tourner à l'intérieur des engrenages bleus tandis que les engrenages bleus et l'arbre secondaire sont immobiles.
  • Le but du collier est de connecter l'un des deux engrenages bleus à l'arbre de transmission jaune . Le collier est relié, à travers les cannelures, directement à l'arbre jaune et tourne avec l'arbre jaune. Cependant, le collier peut glisser à gauche ou à droite le long de l'arbre jaune pour engager l'un des engrenages bleus. Les dents du collier, appelées dents de chien, s'insèrent dans les trous situés sur les côtés des engrenages bleus pour les engager.

Voyons maintenant ce qui se passe lorsque vous passez la première vitesse.

>Passage en première vitesse


Suivez le processus étape par étape de changement de vitesse. HowStuffWorks

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 :

  • Lorsque vous faites une erreur en changeant de vitesse et que vous entendez un horrible grincement, vous n'êtes pas entendre le bruit des dents d'engrenage qui s'engrènent mal. Comme vous pouvez le voir sur ces diagrammes, toutes les dents d'engrenage sont entièrement engrenées à tout moment. Le grincement est le bruit des dents de chien essayant sans succès d'engager les trous sur le côté d'un engrenage bleu.
  • La transmission montrée ici n'a pas de "synchros" (discuté plus loin dans l'article), donc si vous utilisiez cette transmission, vous auriez à doubler l'embrayage ce. Le double embrayage était courant dans les voitures plus anciennes et est encore courant dans certaines voitures de course modernes. En double embrayage, vous appuyez d'abord une fois sur la pédale d'embrayage pour désengager le moteur de la transmission. Cela soulage la pression sur les dents du chien afin que vous puissiez déplacer le collier au point mort. Ensuite, vous relâchez la pédale d'embrayage et faites tourner le moteur à la "bonne vitesse". La bonne vitesse est la valeur de régime à laquelle le moteur doit tourner dans la vitesse suivante. L'idée est de faire tourner l'engrenage bleu de l'engrenage suivant et le collier à la même vitesse afin que les dents du chien puissent s'engager. Ensuite, vous appuyez à nouveau sur la pédale d'embrayage et verrouillez le collier dans le nouveau rapport. À chaque changement de vitesse, vous devez appuyer et relâcher deux fois l'embrayage, d'où le nom de "double embrayage".
  • Vous pouvez également voir comment un petit mouvement linéaire dans le pommeau de levier de vitesse vous permet de changer de vitesse. Le pommeau de levier de vitesses déplace une tige reliée à la fourchette. La fourche fait glisser le collier sur l'arbre jaune pour engager l'une des deux vitesses.

Dans la section suivante, nous examinerons une transmission réelle.

>Une vraie transmission


La plupart des transmissions ont aujourd'hui au moins cinq vitesses. HowStuffWorks

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 :


HowStuffWorks

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.


HowStuffWorks

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.

Synchroniseurs

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 :


HowStuffWorks

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.

>Qu'en est-il du manuel automatisé ?


La transmission S tronic à sept rapports d'Audi permet aux conducteurs d'utiliser ses modes D (Drive) ou S (Sport). Les conducteurs peuvent utiliser le levier sélecteur ou les palettes de changement de vitesse sur le volant pour changer de vitesse. Audi

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. .

>Où sont passés les manuels ?


Les transmissions manuelles, également connues sous le nom de 5 vitesses, ont perdu de leur popularité aux États-Unis et ne représentaient en 2016 que 5 % des voitures vendues. Vladdeep/Thinkstock

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

FAQ sur la transmission manuelle

Que signifie la transmission manuelle à 5 vitesses ?
Les transmissions manuelles sont également connues sous le nom de 5 vitesses.
Fabriquent-ils encore des voitures à transmission manuelle ?
Oui. Mais 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.
Une transmission manuelle est-elle meilleure ?
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. L'intérêt réel pour la possession d'une voiture à transmission manuelle est 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.
Vaut-il mieux conduire une automatique ou une manuelle ?
Avec une transmission automatique, 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.
Les transmissions manuelles sont-elles toujours fabriquées ?
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. 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.

>Beaucoup plus d'informations

Articles connexes

  • Comment fonctionnent les embrayages
  • Fonctionnement des Gears
  • Comment fonctionnent les transmissions automatiques
  • Comment fonctionnent les convertisseurs de couple
  • Fonctionnement des CVT

Plus de liens intéressants

  • Les 20 meilleures voitures qui offrent encore une transmission manuelle
  • Quel est l'impact réel des transmissions à double embrayage sur les temps au tour ?
  • Pourquoi une CVT est fondamentalement la transmission parfaite
  • Pourquoi les transmissions manuelles disparaissent-elles ?
  • Pourquoi les modèles de performance d'Audi n'ont pas de transmissions manuelles