la bo�te de vitesses automatique(auto-innovation)

7/23/2019 La bo�te de vitesses automatique(auto-innovation)

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La boîte de vitesses automatiqueCode 14LC0806

Lourde, lente, vorace en énergie… voilà ce que l'on entendait de la boîte devitesse automatique. Les technologies modernes ont réussi à la transformer en

une transmission compétitive, tant en termes de plaisir de conduite, en nombrede rapports (jusqu'à ! et rendement."résentation détaillée de son fonctionnement et des évolutions.

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Le principal avantage d'une boîte automatique conventionnelle (BVA) réside dans sacapacité à changer de rapports sous charge, c'estàdire sans interruption de la !orce detraction à part bien entendu le !ait qu'elle est capable de sélectionner automatiquementle rapport le mieu" adapté en !onction de la vitesse du véhicule, de la puissancedemandée par le conducteur et des courbes d'utilisation du moteur#

$ne telle boîte ne comporte pas d'embra%age, mais plut&t un convertisseurh%drod%namique de couple, organe qui constitue en !ait un variateur continu à rapportinniment variable# ependant, comme son rendement est mauvais à basse vitesse du

véhicule, on lui adoint une boîte mécanique qui comporte, en plus d'une marche arri*re,un certain nombre de rapports distincts#

La conception des transmissions automatiques constitue un che! d'+uvre techniquee"traordinaire dont le développement et le per!ectionnement doivent beaucoup àl'ingéniosité de quelques inventeurs et au" crédits d'état alloués durant les années - et.- pour la mise au point de transmissions destinées notamment au" chars d'assaut#



La boîte de vitesses automatique

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e convertisseur, dit aussi h%drocinétique, est généralementinstallé entre le moteur thermique et une boîte à vitessesplanétaire à plusieurs rapports plus marche arri*re enclenchables sous charge#

'est un organe torique et concentrique rempli d'huileh%draulique et dont le tore est divisé en trois parties / unimpulseur (ou pompe), une turbine et un réacteur (ou stator)#

L'impulseur (0), mis enrotation par le vilebrequin(.), centri!uge l'huile contreles aubes de la turbine ()#

omme celle ci tournemoins vite que la pompe eten raison de l'inclinaisondes aubes, le 1u" d'huileretourne à l'impulseur en

passant par le réacteur oustator (2) connecté aucarter (3) qui le redirigedans le sens de la rotation#




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4n obtient ainsi un variateur autorégulant capable demultiplier 2 à 2,5 !ois (en technique automobile) le coupledu moteur#

6es caractéristiques sont bien adaptées à la traction parroues, d'autant plus que cet organe ltre remarquablementles chocs et autres vibrations de torsion#

Le convertisseur pontable de la boîte &enault"roactive ("!

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7aturellement, le rendement de cette turbomachinerieest bas, passant par un ma"imum d'environ 859 au pointd'adaptation, lorsque le régime de la turbine est de l'ordrede la moitié de celle de la pompe# :ais si l'on monte leréacteur sur roue libre (5), il se met ensuite en rotationlibre lorsque le rapport des vitesses atteint une certaine

valeur (-,3 à -,8)#;*s lors, le dit réacteur devient inacti! et le convertisseur!onctionne en coupleur avec un rendement croissant usqu'à <39 <89 au régime nominal# =outes les boîtesautomatiques actuelles sont néanmoins équipées d'unembra%age de pontage (loc>up) qui solidarise la pompeet la turbine lorsque le convertisseur n'est pas nécessaire#

La pompe h%draulique est entraînée par le moteur (8)#

http://www.auto-innovations.com/site/dossier/






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An d'utiliser autant que possible le convertisseur dans sa plagede rendement la plus !avorable, cet organe est secondé par uneboîte à vitesses#

:ais, comme il a été mentionné, une bonne transmissionautomatique se doit de changer de rapports si rapports distincts il% a sous charge, c'est à dire sans interruption de la !orce detraction, ceci an qu'un changement survenant inopinément nemette pas le conducteur en di?culté par une soudaineinterruption momentanée de la !orce de traction#

@our cette raison les transmissions automatiques sont généralement conues autourd'une boîte à engrenages planétaires, dits aussi épic%clodau", dont les éléments enrotation (planétaire 0, porte satellites , couronne .) peuvent Ctre bloqués ou solidarisés

au mo%en d'embra%ages et de !reins multidisques ou à bande directement sur lapériphérie de la couronne#




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Les gures cidessus et cidessous montrent un train planétaire comple"e de t%peDavigneau"#

El permet usqu'à . rapports plus une marche arri*re# L'arbre planétaire primaire est enbleu (0), le secondaire en brun (2)# El % a deu" trains de satellites, longs en rose etcourts en vert (.), le portesatellites est en bleu clair (5) et la couronne solidaire de l'arbrede sortie porte le numéro F#

4n voit sur le dessin cidessus un !rein multidisques (;) d'immobilisation du portesatellites, ainsi qu'un dispositi! de blocage de la couronne (!rein de stationnement)#



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Les deu" éclatés suivants montrent ce train avec ses !reins et embra%ages de contr&ledans une GH I@02, boîtes montées sur les @eugeot .-. J 5-. et B:K 2--2 J 08-- J2--- entre 0<F5 et 0<35# Le principe des transmissions actuelles ne di*re gu*re#

Mn 3 nous avons une roue libre antirecul pour les départs en c&te et en 8 une autre rouelibre aectée à l'embra%age qui permet de bloquer l'arbre planétaire secondaire# Lespistons h%drauliques de commande sont représentés en <# Les embra%ages A et B sontsolidaires de l'arbre d'entrée M alors que le ; bloque le portesatellites (5), comme déà

vu sur les gures précédentes# Les parties non rotatives sont représentées en gris#

;'autres conceptions de trains planétaires sont, elles aussi, couramment utilisées /

$n groupe de 2 trains simples en série#

Le train 6impson qui permet rapports et marche arri*re par un arrangement dedeu" trains simples sur un planétaire unique avec deu" couronnes et deu" portesatellites#

Le récent concept, dN à l'ingénieur Lepelletier, qui permet F rapports et marchearri*re au mo%en de seulement embra%ages et 2 !reins# El consiste en unecombinaison particuli*re d'un train Davigneau" avec un train simple#




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El est évidement possible d'utiliser, en lieu et place de l'agencement coa"ial à trainsplanétaires, des engrenages sur arbres parall*les comme dans une boîte manuelle# ;ansce cas, les baladeurs avec leurs s%nchroniseurs sont remplacés par des embra%agesmultidisques à bain d'huile#

La transmission W5A180 des Mercedes Classe A

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Logique pour une disposition transversale du groupe motopropulseur, cette solution estutilisée par Ionda, O: 6aturn et :ercedes sur la lasse A# La transmission à 5 rapportsde cette derni*re est disposée sur a"es, ce qui permet une longueur de 05 mmseulement#








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Les transmissions automatiques $6 des années des années 5- et F- comportaient deu"pompes à huile, une en amont de la boîte et entraînée par le moteur, l'autre en avalassurant le remplissage du convertisseur lors d'un lancement du moteur en poussant lavoiture#

Les BVA actuelles n'ont plus qu'une seule pompe# Mlle pourvoit au gavage duconvertisseur sous !aible pression mais à haut débit pour éviter sa surchaue# Mlle !ournitégalement au bloc de commande la pression et le débit nécessaires pour le serrage des!reins et embra%ages et elle alimente le circuit de lubrication et de re!roidissement#

omme l'huile s'échaue !ortement dans le convertisseur lorsque le rapport des régimesentréeJsortie est élevé, elle passe dans un échangeur de chaleur qui est souvent intégrédans le radiateur de re!roidissement du moteur#

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La régulation automatique de la pression d'huile de serrage envo%ée au" diérents !reinset embra%age est conée à un bloc h%draulique à tiroirs asservi à la position du sélecteur(@D7;20), à la charge du moteur et au" régimes de sortie et d'entrée, par!oisconointement avec une régulation centri!uge#

Auourd'hui, ce bloc est piloté électroniquement, ce qui permet d'auster plus nement leslois de changement de rapport et d'en prévoir plusieurs, par e"emple ; pour conduitePnormaleP et 6 pour conduite PsportiveP#

Les pompes h%drauliques utilisées sont généralement du t%pe à engrenage interne et

croissant# $ne telle pompe est décrite en détail dans notre dossier concernant latransmission automatique :ultitronic#

http://www.auto-innovations.com/site/dossier/dmultitronic.html







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Lors d'un changement de rapport, un embra%age ou un !rein est desserré alors quel'autre est serré simultanément# La calibration et la mise au point des organes decommande demande beaucoup d'attention an que ses deu" opérations soientaccomplies en par!aite s%nchronisation# 6i cette coordination est mauvaise on aura /

soit un recouvrement du serrage trop important, ce qui va soumettre les disquesdes embra%ages et !reins à des !rictions inutiles et !reinera momentanément levéhicule,

4u un bre! instant oQ la boîte se retrouvera au point mort, d'oQ un emballementtemporaire du moteur lors des passages au" rapports supérieurs#

An d'éviter ce probl*me, beaucoup de boîtes automatiques utilisent des roues libres qui

autorisent le serrage de l'embra%age (ou du !rein) du rapport suivant avant le desserragede l'embra%age (ou du !rein) du rapport in!érieur#

Mn principe, une boîte automatique doit changer de rapport au moment le mieu"approprié pour que la consommation soit minimale par rapport à la puissance demandée#:ais, an d'éviter d'incessants passages d'un rapport à l'autre lorsque la vitesse duvéhicule et la charge du moteur restent pr*s du point "é pour ce changement, unecertaine h%stérésis est indispensable# 'estàdire que les points de passage sont retardéspar rapport à l'optimal an d'obtenir un certain recouvrement#

@ar e"emple, si pour une position de l'accélérateur identique le passage de e en .e se!ait à 3- >mJh, la rétrogradation de .e en e n'est programmée qu'à F- >mJh# $nconducteur conscient de cet état de !ait obtiendra le passage en .e à moins de 3- >mJh

s'il relRche lég*rement et momentanément le pied# Stant donné qu'une BVA ne peut nivoir la route ni prévoir, elle ne sait pas si le conducteur désire laisser le véhicule roulersur sa lancée ou ralentir en utilisant le !rein moteur# Mlle est donc programmée pourmonter les rapports lorsque l'accélérateur est relRché, laissant le soin au conducteur derétrograder manuellement s'il désire ralentir plus !ortement#

6i la gestion électronique a permis d'améliorer quelque peu cette situation, surtoutlorsqu'elle bénécie d'in!ormations communiquées par un M6@ et autres contr&les acti!sde suspension, il n'en reste pas moins qu'un accroissement du nombre de rapportcomplique le probl*me#

Mn eet, si la boîte dispose de rapports, une pression sur l'accélérateur ne provoquehabituellement que la rétrogradation de e en 2e# Avec 5, F, voire 3 rapports, chaque

mouvement du pied droit risque de causer le passage d'un ou plusieurs rapports ce quiconduit à des changements de vitesse incessants, inutiles et malvenus#




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La tendance actuelle est de coner moins de travail au convertisseur etdavantage à la boîte planétaire qui lui est associée, car son rendementest meilleur#

Mn plus de l'embra%age de pontage et de la multiplication du nombrede rapports (usqu'à F, comme sur les récentes GH F I@2F et F I@2,voire 3 sur la :ercedes 3O=ronic ), on a par!ois recours à la division depuissance#

*onvertisseur de la transmissionde la *adillac 8L& Cliquez pour

agrandir

Mlle consiste à ne !aire transiter par le convertisseur qu'une partie du couple moteur, pare"emple .-9, le reste étant transmis mécaniquement# 4n obtient ce résultat grRce àl'interposition d'un diérentiel planétaire# @ar e"emple, en le disposant en entrée de latransmission, on accouple son portesatellites au vilebrequin, sa couronne directement àla boîte épic%clodale et son planétaire (pignon central) à la pompe du convertisseur#

Transmission de la Cadillac XLRCliquez pour agrandir

ette derni*re ne reoit ainsi que la !raction du couple déterminée par les nombresrespecti!s de dents des diérents éléments# omme la turbine est solidaire de l'arbred'entrée de la boîte, le couple qu'elle produit s'additionne à celui qui a été directementtransmis#

Ainsi, au démarrage, toute la puissance du moteur passe par le convertisseurh%drod%namique puisque la couronne du diérentiel est stationnaire tant que le véhiculen'avance pas (on sait que la puissance est le produit du couple par le régime T si l'une des













deu" composantes est nulle, la puissance le sera aussi)# @uis, au !ur et à mesure que levéhicule prend de la vitesse, la couronne se met progressivement en rotation et lapuissance transmise directement augmente#




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@ar rapport à celui d'une boîte manuelle, le rendement d'une boîte automatique estin!érieur en raison des pertes dues au glissement du convertisseur (lorsqu'il n'est pasponté), de la puissance absorbée par la pompe à huile, des !rictions dans les engrenagesplanétaires et des couples de traînée dans les embra%ages et !reins multidisques à baind'huile#

Le rendement varie selon le rapport engagé, le couple transmis, les vitesses d'entrée etde sortie#

Coupe de la transmission Renault D0

6ous plein couple, convertisseur ponté, une BVA a un rendement d'environ <2 9# Lerendement ma"imum des nouvelles GH FI@2F et 2 oscille entre <.,59 et <F9 selon lerapport#

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