La transmission
La transmission de la puissance du moteur aux roues se fait, classiquement, par l'intermédiaire :
Lorsque le moteur est à la hauteur des roues motrices (tout à l'avant ou tout à l'arrière), le renvoi d'angle et le différentiel sont généralement incorporés dans le carter de la boîte de vitesses. Les véhicules à quatre roues motrices possèdent toujours un arbre de transmission, deux différentiels de pont et un différentiel d'arbre.
Les boîtes de vitesses mécaniques comportent un arbre d'entrée et un arbre de sortie coaxiaux et un arbre intermédiaire décalé, entraîné en permanence par l'arbre d'entrée (par l'intermédiaire d'un couple d'engrenages).
Cet arbre intermédiaire porte autant d'engrenages qu'il y a de rapports (généralement quatre ou cinq rapports avant et un rapport arrière), moins un.
Chacun de ces engrenages entraîne un engrenage homologue monté fou sur l'arbre de sortie (ils tournent librement sur lui, sans l'entraîner).
- d'un embrayage à friction, normalement en prise sous l'action de ressorts, mais que l'on peut libérer par l'action sur une pédale, dite d'embrayage , qui est la plus à gauche des trois pédales habituelles (accélérateur, freins, embrayage) ;
- d'une boîte de vitesses mécanique à plusieurs rapports avant et un rapport arrière, qui permet de maintenir le moteur dans une plage de vitesse de rotation qui lui convient (dans laquelle, en particulier, la valeur de son couple est suffisante), quelle que soit la vitesse du véhicule ;
- d'un arbre de transmission éventuel si le moteur est à l'avant et les roues motrices à l'arrière ;
- d'un pont comportant un renvoi d'angle entre l'axe de l'arbre de transmission et celui des roues, pont qui comporte un différentiel incorporé, permettant aux deux roues motrices de ne pas tourner à la même vitesse, si la voiture est engagée dans un virage.
Lorsque le moteur est à la hauteur des roues motrices (tout à l'avant ou tout à l'arrière), le renvoi d'angle et le différentiel sont généralement incorporés dans le carter de la boîte de vitesses. Les véhicules à quatre roues motrices possèdent toujours un arbre de transmission, deux différentiels de pont et un différentiel d'arbre.
Les boîtes de vitesses mécaniques comportent un arbre d'entrée et un arbre de sortie coaxiaux et un arbre intermédiaire décalé, entraîné en permanence par l'arbre d'entrée (par l'intermédiaire d'un couple d'engrenages).
Cet arbre intermédiaire porte autant d'engrenages qu'il y a de rapports (généralement quatre ou cinq rapports avant et un rapport arrière), moins un.
Chacun de ces engrenages entraîne un engrenage homologue monté fou sur l'arbre de sortie (ils tournent librement sur lui, sans l'entraîner).
Un engrenage intermédiaire est inséré, pour le rapport arrière, entre l'engrenage de l'arbre intermédiaire et celui de l'arbre de sortie. L'arbre de sortie porte également des baladeurs qui tournent avec lui tout en pouvant coulisser axialement grâce à des cannelures.
L'enclenchement d'un rapport se produit, après avoir débrayé pour désolidariser du moteur l'arbre d'entrée et l'arbre intermédiaire, en faisant coulisser l'un de ces baladeurs.
Dans un premier temps, il vient frotter sur le flanc d'un engrenage fou. Il en résulte une synchronisation, avec l'arbre de sortie, de cet engrenage, et, par son intermédiaire, de l'arbre intermédiaire et de l'arbre d'entrée.
Dans un deuxième temps, le baladeur se crabote définitivement sur l'engrenage synchronisé. Il est alors possible de relâcher la pédale d'embrayage et de rétablir la continuité moteur roues sur le rapport choisi.
L'enclenchement d'un rapport se produit, après avoir débrayé pour désolidariser du moteur l'arbre d'entrée et l'arbre intermédiaire, en faisant coulisser l'un de ces baladeurs.
Dans un premier temps, il vient frotter sur le flanc d'un engrenage fou. Il en résulte une synchronisation, avec l'arbre de sortie, de cet engrenage, et, par son intermédiaire, de l'arbre intermédiaire et de l'arbre d'entrée.
Dans un deuxième temps, le baladeur se crabote définitivement sur l'engrenage synchronisé. Il est alors possible de relâcher la pédale d'embrayage et de rétablir la continuité moteur roues sur le rapport choisi.
On économise un train d'engrenage en prévoyant un baladeur particulier qui synchronise puis crabote directement l'arbre d'entrée sur l'arbre de sortie (prise directe).
Les baladeurs sont à simple ou à double effet : dans ce dernier cas, ils synchronisent un rapport en coulissant dans un sens, et un autre rapport en coulissant dans l'autre sens.
Les baladeurs sont commandés par des fourchettes, engagées dans une gorge à leur périphérie, fourchettes solidaires de coulisseaux glissant sur des tiges lisses fixes.
Au point mort de la boîte, tous les baladeurs sont en position neutre et tous les coulisseaux (3 ou 4 généralement) sont à côté les uns des autres, alignés sur une droite perpendiculaire aux arbres.
Le levier de changement de vitesse, articulé sur une rotule, peut se déplacer latéralement et engager son extrémité inférieure dans des rainures usinées à la partie supérieure de chaque coulisseau. Lorsqu'un coulisseau a ainsi été sélectionné, il suffit de pousser le levier en avant ou de le tirer en arrière, pour faire reculer ou avancer le coulisseau correspondant, sa fourchette, le baladeur, et enclencher ainsi un rapport.
Un tel dispositif interdit de sélectionner un autre baladeur, avant d'avoir ramené le précédent au point mort.
Les boîtes de vitesses mécaniques sont de plus en plus concurrencées par les boîtes de vitesses automatiques, qu'elles ont même totalement supplantées aux États-Unis. Les boîtes automatiques sont, le plus souvent, des boîtes classiques à trois vitesses, automatiquement télécommandées, en fonction de la vitesse du moteur et de la puissance qui lui est demandée.
L'embrayage mécanique et sa pédale sont supprimés et remplacés par un coupleur hydraulique. Un sélecteur manuel de commande comporte deux positions principales : marche arrière et conduite normale. En conduite normale, lorsque la voiture est arrêtée et que le moteur tourne au ralenti, le coupleur ne transmet aucun couple appréciable. Il suffit d'accélérer progressivement le moteur pour démarrer la voiture et l'accélérer, jusqu'à ce que la commande automatique passe la vitesse suivante, etc.
Pour assurer une forte accélération, par exemple pour dépasser un camion, il faut écraser la pédale d'accélérateur, ce qui provoque une rétrogradation immédiate à la vitesse inférieure. Le sélecteur possède également une position de blocage en stationnement (il suffit, par exemple, d'enclencher simultanément deux rapports différents, ce qui est impossible dans une boîte mécanique), et une ou deux positions de verrouillage sur le premier et le deuxième rapport, positions utilisées uniquement à basse vitesse, dans des passages particulièrement difficiles.
Les différentiels attaquent les deux demi arbres entraînant respectivement les roues motrices droite et gauche, par l'intermédiaire de deux engrenages coniques, ou planétaires, montés à leurs extrémités.
Ces deux planétaires sont placés à l'intérieur d'une cage rotative solidaire du mouvement à transmettre, provenant du moteur. Cette cage porte plusieurs engrenages coniques, ou satellites, en prise avec les planétaires (leurs axes sont perpendiculaires).
Lorsque la cage tourne et que la voiture est engagée en ligne droite, l'ensemble constitué par la cage, les satellites et les planétaires se comporte comme un ensemble monobloc :
les satellites suivent le mouvement de la cage mais ne tournent pas sur eux-mêmes, les deux planétaires tournent à la même vitesse. Si la voiture s'engage dans un virage, les trajectoires suivies par les deux roues motrices sont différentes et leur adhérence sur le sol les oblige à tourner à des vitesses également différentes. Les satellites tournent alors sur eux-mêmes. Le mouvement de la cage est toujours transmis aux planétaires, mais la rotation des satellites permet d'adapter le dispositif aux vitesses de rotation différentes des roues, dont la moyenne arithmétique reste alors égale à celle de la cage.
L'inconvénient principal d'un tel dispositif est que la perte d'adhérence d'une roue (patinage ) entraîne l'immobilisation du véhicule. La roue qui patine accélère, en effet, jusqu'au double de la vitesse de la cage, et la roue qui ne patine pas s'arrête. Cela explique l'apparition, surtout chez des véhicules destinés à des conditions d'utilisations difficiles, de différentiels plus complexes qui, en cas de début d'accélération intempestif d'une roue, sont autobloquants.
Les baladeurs sont à simple ou à double effet : dans ce dernier cas, ils synchronisent un rapport en coulissant dans un sens, et un autre rapport en coulissant dans l'autre sens.
Les baladeurs sont commandés par des fourchettes, engagées dans une gorge à leur périphérie, fourchettes solidaires de coulisseaux glissant sur des tiges lisses fixes.
Au point mort de la boîte, tous les baladeurs sont en position neutre et tous les coulisseaux (3 ou 4 généralement) sont à côté les uns des autres, alignés sur une droite perpendiculaire aux arbres.
Le levier de changement de vitesse, articulé sur une rotule, peut se déplacer latéralement et engager son extrémité inférieure dans des rainures usinées à la partie supérieure de chaque coulisseau. Lorsqu'un coulisseau a ainsi été sélectionné, il suffit de pousser le levier en avant ou de le tirer en arrière, pour faire reculer ou avancer le coulisseau correspondant, sa fourchette, le baladeur, et enclencher ainsi un rapport.
Un tel dispositif interdit de sélectionner un autre baladeur, avant d'avoir ramené le précédent au point mort.
Les boîtes de vitesses mécaniques sont de plus en plus concurrencées par les boîtes de vitesses automatiques, qu'elles ont même totalement supplantées aux États-Unis. Les boîtes automatiques sont, le plus souvent, des boîtes classiques à trois vitesses, automatiquement télécommandées, en fonction de la vitesse du moteur et de la puissance qui lui est demandée.
L'embrayage mécanique et sa pédale sont supprimés et remplacés par un coupleur hydraulique. Un sélecteur manuel de commande comporte deux positions principales : marche arrière et conduite normale. En conduite normale, lorsque la voiture est arrêtée et que le moteur tourne au ralenti, le coupleur ne transmet aucun couple appréciable. Il suffit d'accélérer progressivement le moteur pour démarrer la voiture et l'accélérer, jusqu'à ce que la commande automatique passe la vitesse suivante, etc.
Pour assurer une forte accélération, par exemple pour dépasser un camion, il faut écraser la pédale d'accélérateur, ce qui provoque une rétrogradation immédiate à la vitesse inférieure. Le sélecteur possède également une position de blocage en stationnement (il suffit, par exemple, d'enclencher simultanément deux rapports différents, ce qui est impossible dans une boîte mécanique), et une ou deux positions de verrouillage sur le premier et le deuxième rapport, positions utilisées uniquement à basse vitesse, dans des passages particulièrement difficiles.
Les différentiels attaquent les deux demi arbres entraînant respectivement les roues motrices droite et gauche, par l'intermédiaire de deux engrenages coniques, ou planétaires, montés à leurs extrémités.
Ces deux planétaires sont placés à l'intérieur d'une cage rotative solidaire du mouvement à transmettre, provenant du moteur. Cette cage porte plusieurs engrenages coniques, ou satellites, en prise avec les planétaires (leurs axes sont perpendiculaires).
Lorsque la cage tourne et que la voiture est engagée en ligne droite, l'ensemble constitué par la cage, les satellites et les planétaires se comporte comme un ensemble monobloc :
les satellites suivent le mouvement de la cage mais ne tournent pas sur eux-mêmes, les deux planétaires tournent à la même vitesse. Si la voiture s'engage dans un virage, les trajectoires suivies par les deux roues motrices sont différentes et leur adhérence sur le sol les oblige à tourner à des vitesses également différentes. Les satellites tournent alors sur eux-mêmes. Le mouvement de la cage est toujours transmis aux planétaires, mais la rotation des satellites permet d'adapter le dispositif aux vitesses de rotation différentes des roues, dont la moyenne arithmétique reste alors égale à celle de la cage.
L'inconvénient principal d'un tel dispositif est que la perte d'adhérence d'une roue (patinage ) entraîne l'immobilisation du véhicule. La roue qui patine accélère, en effet, jusqu'au double de la vitesse de la cage, et la roue qui ne patine pas s'arrête. Cela explique l'apparition, surtout chez des véhicules destinés à des conditions d'utilisations difficiles, de différentiels plus complexes qui, en cas de début d'accélération intempestif d'une roue, sont autobloquants.