BOITE DE VITESSES

LE CHANGEMENT DE VITESSE

Le moteur d'une voiture, en condition normale, tourne à environ 3500 rpm, si nous laissions les roues tourner à cette vitesse, la voiture se déplacerait à une vitesse supérieure à 350 Km/h. Pour cette raison, la nécessité d'un élément intermédiaire permettant de varier le rapport de transmission entre les roues et le moteur apparaît évident, ce qui permet à tout moment d'obtenir un rendement maximum du moteur. De plus, cet élément devra permettre de changer le sens de la marche du véhicule sans changer le sens de rotation du moteur, action totalement impossible.

L'élément qui remplit ces fonctions c'est le changement de vitesse qui se trouve dans la chaîne de transmission juste après l'embrayage.
La boite de vitesse ressemble à une boite d'où sortent deux axes, le premier lié à l'embrayage et le second qui se poursuit dans la chaîne de transmission vers les roues, ainsi qu'une pédale actionnée depuis l'intérieur du véhicule et qui permet de sélectionner à tout moment le rapport le plus adéquat.

Le principe de fonctionnement du changement de vitesse est le même que celui qui régit la loi du levier, ce qui permet avec un minimum d'effort de soulever un grand poids, en jouant uniquement sur la longueur du levier. Pour cela, les éléments principaux dans la boite de vitesse sont les roues dentées, qui se comportent comme des leviers successifs. Si le mouvement entre par un petit pignon et sort par un plus grand, on obtient une augmentation du couple moteur tout en réduisant la vitesse de rotation : alors que si le mouvement entre par le grand, on obtient le contraire.

Sur le schéma suivant, vous pouvez voir une boite à 4 vitesses. Il est intéressant de constater que les dents ne sont pas droites mais hélicoïdales, ce qui permet une application bien plus silencieuse.

A l'inverse, avec la marche arrière, on utilise des dents droites car la question du bruit n'est pas un problème, la durée d'utilisation comme la vitesse étant réduite. Le bruit d'une voiture en marche arrière est caractéristique dès qu'elle prend un peu de vitesse.

L'axe inférieur (secondaire) tourne solidairement avec l'axe venant de l'embrayage (gauche). Cet axe secondaire est pourvu de dents fixes qui sont continuellement en prise avec d'autres roues dentées jumelles mais situées sur l'axe de sortie (supérieur). Ces dernières peuvent tourner librement ou liées à l'axe de sortie. Si les roues tournent librement, la transmission ne se fait pas et nous nous trouvons alors au point mort. Au contraire quand elles sont liées à l'axe, le mouvement se transmet et la relation de transmission dépend de la roue qui y est liée.

POINT MORT
Le mouvement provenant de l’embrayage est transmis au premier (inférieur), mais aucun pignon n’est en prise sur l’axe supérieur, aucun mouvement n’est transmis à la chaîne de transmission.

PREMIERE VITESSE
Quand vous sélectionnez la première, vous pouvez constater que la plus grande roue se fixe (en rouge). Le mouvement est alors transmis de la petite roue (inférieure) à la plus grande (supérieure), la vitesse de transmission est réduite mais le couple transmis augmente.

Le reste des vitesses fonctionne avec le même principe, sauf dans deux cas particuliers : la transmission directe et la marche arrière.

Sélection des vitesses

Il faut un système qui permette de fixer ou de libérer les pignons de l’axe pour pouvoir sélectionner une autre vitesse.

Le système utilisé c’est le baladeur.

Le baladeur consiste en une pièce qui tourne toujours solidairement avec l'axe de sortie, mais qui peut se déplacer longitudinalement sur celui-ci. Il dispose de plus de dents de chaque côté ce qui permet de mettre en prise les dents situées sur les pignons de l'axe de sortie. Quand ces dents sont en prise, le pignon correspondant tournera en entraînant le baladeur et également l'axe de sortie

Vous pouvez observer tout cela sur le schéma suivant. A gauche, le baladeur fixe le pignon de la troisième vitesse et, à droite, il se couple à la transmission directe.

LA TRANSMISSION DIRECTE
La transmission directe s’obtient par le couplage direct de l’axe d’entrée et de celui de sortie sans passer par un axe secondaire, comme nous le voyons sur le schéma. Il n’y a pour autant aucune réduction.

MARCHE ARRIERE
Pour obtenir de la voiture qu’elle se déplace vers l’arrière, il faut inverser le sens de rotation de l’axe de sortie. On l’obtient en intercalant une troisième roue entre l’axe secondaire et celui de sortie. Nous pouvons observer que les dents sont droites, contrairement aux dents hélicoïdales utilisées pour les autres vitesses.

BOITE AUTOMATIQUE

MISE EN ACTION DES VITESSES
A la suite, vous pouvez observer comment la sélection des vitesses se fait dans une boite automatique grâce à deux trains épicycloïdaux enchaînés. Avec cette boite vous pourrez obtenir trois vitesses en avant et une vers l’arrière.

LA PREMIERE
En actionnant l’embrayage de marche avant, le moteur (flèche rouge) entraîne la première couronne qui fait tourner le planétaire en sens contraire. Le second porte-satellites (gris clair) est fixé, de telle sorte que les satellites fassent tourner la seconde couronne et l’axe de sortie.

LA SECONDE
En actionnant l’embrayage de marche avant, le moteur entraîne la première couronne. Le planétaire commun est freiné et la couronne fait tourner les satellites et le porte satellites, dont l’axe est aussi celui de sortie, on obtient seulement une réduction. Le second train (gris sombre) tourne autour du planétaire.

LA TROISIEME
En actionnant l’embrayage de marche avant, le moteur entraîne la première couronne. L’embrayage de marche arrière entre lui aussi en fonctionnement et lie l’axe d’entrée au planétaire, pour autant les deux tournent à la même vitesse.

MARCHE ARRIERE
L’embrayage de marche avant n’agit pas et la première couronne tourne sans charge. Celui de marche arrière entre en action, et le moteur entraîne le planétaire. Le second porte satellites est freiné, le planétaire fait tourner les satellites et provoque la rotation de la seconde couronne en sens contraire.

EMBRAYAGE A DISQUES MULTIPLES
Un embrayage actionné par huile à pression, se charge de fixer ou de libérer les parties correspondantes pour obtenir les différentes relations de transmission.

La couple moteur connecte et déconnecte les éléments du train épicycloïdal grâce aux embrayages de friction des disques multiples baignés dans l'huile. Ces derniers sont actionnés par l' huile sous pression contrôlée par les soupapes de commande.

Sur le schéma vous voyez comment l'embrayage placé à gauche est déconnecté, alors que celui de droite, grâce à la pression de l'huile, est connecté.

PROCEDE DE PRODUCTION
Avec un simple coup de fil, et grâce à un formulaire-test de panne fournit à notre client, nous pouvons déterminer de manière immédiate, le prix de la réparation et le délai de livraison de la boite de vitesse.

Nous disposons de toute l'information technique et des moyens humains nécessaires pour vous aider à déterminer si le problème rencontré vient de la boite ou non.

Une fois le type de panne déterminé, le client nous envoie la boite de vitesse, ou nous fait parvenir le véhicule pour un diagnostic direct et efficace.
Nous procédons alors à l'extraction de la boite de vitesse. Nos opérateurs sont dûment qualifiés pour mener à bien cette opération dans les délais les plus courts, ainsi que pour détecter les anomalies potentielles du véhicule pouvant gêner le fonctionnement de la boite de vitesse.

Elle est parfaitement nettoyée pour faciliter le travail, en la démontant complètement, en suivant pas à pas les instructions de chaque fabricant et avec les outils adaptés.

Une fois la boite démontée, on cherche les causes de la panne et nous procédons au nettoyage exhaustif de toutes les pièces qui la composent.

Dans notre stock de pièces détachées, nous disposons de tous les éléments nécessaires pour mener à bien la reconstruction en temps record.

Toutes les pièces qui subissent l'usure – joints, coussinets, bagues de synchronisation, disques de friction, etc. – sont remplacées. Tout comme les joints toriques, anneaux d'étanchéité, filtres, garniture de freins.

Tous les éléments électriques des boites automatiques sont contrôlés : senseurs, solénoïdes.

Nous remontons la boite de vitesse, avec les meilleures pièces et en respectant toujours les mesures de réglage, tolérances et serrages recommandés par les différents fabricants.

Grâce à notre banc d'essai spécial de boite de vitesse, nous pouvons faire une simulation en tout point similaire aux conditions dans le véhicule lui-même. Nous éliminons toute possibilité d'erreur humaine ou matérielle qui auraient pu survenir après les tests antérieurs de qualité.

Une fois le contrôle de qualité effectué, nous préparons l'expédition de la boite de vitesse avec toute l'information sur son montage, ainsi que les résultats des tests sur le simulateur et si le client le demande, les pièces remplacées.

Si nous disposons du véhicule, nous effectuons les tests sur route et effaçons les pannes mémorisées dans l'unité de contrôle.

Une fois le montage terminé, nous pouvons veiller à la bonne image de notre produit

Concepts et histoire

Pourquoi faut il une boite de vitesse?
La boite de vitesse est nécessaire pour transmettre le mouvement rotatif du vilebrequin aux roues motrices, après avoir effectué le changement du rapport entre caractéristiques du terrain et besoins du conducteur.

Types de boite de vitesse.

Manuelle
Le conducteur effectue lui même la sélection du rapport adéquat grâce au levier de vitesse. Il faut que le conducteur actionne l’embrayage pour supprimer les forces du moteur qui affectent les éléments mobiles de la boite de vitesse.

Semi-automatique
Le conducteur effectue la sélection du rapport adapté grâce au levier de vitesse. L’embrayage est lui automatique ce qui permet au conducteur de se concentrer sur sa conduite.

Automatique
Cette boite de vitesse ne nécessite aucune intervention du conducteur puisque le système de commande décide du rapport nécessaire.
L'embrayage est remplacé par un convertisseur, agissant comme un embrayage mais de façon complètement automatique.

Boite de transfert
Généralement couplée après la boite de vitesse, manuelle comme automatique. Sa mission est d’augmenter le nombre de rapports. Elle est utilisée sur les 4x4, les poids lourds ou plus généralement sur les véhicules soumis à des conditions extrêmes.

Types d’embrayage

• Embrayage mécanique à disque
• Embrayage électronique à disque
• Embrayage centrifuge (sabots, galets)
• Embrayage électromagnétique
• Convertisseur

Eléments internes de la boite de vitesses (Les plus soumis à l’usure)

Manuels

Roulements :
Leur mission est de maintenir le mouvement rotatif des axes avec un minimum de frottement et de bruit. Si l’une de ces conditions change, il faut les changer.

Types:

• Roulements à billes
• Roulements à galets
• Roulements à galets coniques
• Roulements à aiguilles
• Roulements axiaux

Joints:
Leur mission est d'éviter que le lubrifiant de la boite ne se répande. A changer à chaque manipulation.

Bagues de synchronisation:
Leur mission est d’harmoniser les vitesses des pignons avec la vitesse de l’axe et de positionner les engrenages pour leur accouplement. En raison de l’effort que fournissent ces matériels, ils doivent toujours être composés d’un alliage supportant les dures charges de friction et de température (laiton ou manganèse).

Types:

• Bague de synchronisation ZF
• Bague de synchronisation de cône inversé
• Bague de synchronisation élastique

Automatiques

Roulements:
Leur mission est de maintenir le mouvement rotatif des axes avec un minimum de frottement et de bruit. Si l’une de ces conditions change, il faut les changer.

Joints:
Leur mission est d'éviter que le lubrifiant de la boite ne se répande. A changer à chaque manipulation.

Anneaux d’étanchéité:
Leur mission est de diriger la pression hydraulique vers les tambours, servo pistons, etc .

Types 

• Toriques
• Anneaux en téflon
• Anneaux métalliques

Coussinets:
Leur mission est de transmettre la force motrice aux engrenages correspondant à chacune des vitesses.

Disques:
Leur mission est de transmettre la force motrice aux engrenages correspondant à chacune des vitesses.

Types

• Friction
• Métalliques

Frein à bandes:
Même mission que les disques

Filtre:
Elimine les impuretés potentielles qui peuvent affecter le comportement de la boite de vitesse .

Boite de transfert

Roulements

Bagues de synchronisation

Joints