Les différents types de boîtes de vitesse

La boîte de vitesse vous permet de faire avancer votre voiture à différentes allures et dans des conditions de conduite différentes (sur autoroute, dans des côtes avec un fort dénivelé, en tirant une lourde charge…). Mais comment est-ce que cet élément si important de votre véhicule fonctionne ? Avatacar vous propose d’en savoir plus !

Quel est le rôle d’une boîte de vitesse ?

Les moteurs thermiques utilisés dans l’automobile fonctionnent avec un régime élevé. C’est-à-dire qu’ils effectuent un nombre de rotations important par unité de temps (plusieurs milliers de tours par minute).

Ainsi, la transmission comprend l’ensemble du bloc mécanique chargé de transmettre la puissance du moteur aux roues motrices. On retrouve les éléments suivants :

• Un embrayage (qui permet le passage des vitesses correctement)
• La boîte de vitesse
• Le différentiel (qui répartit la puissance entre les roues).

Ce mécanisme permet non seulement de rouler vite sur la voie rapide, mais aussi d’avoir un couple moteur important. Un couple moteur important permettra à votre voiture de tracter une charge élevée ou d’avancer dans une pente raide. Lisez notre article pour en savoir plus sur le couple et la puissance moteur.

La boîte de vitesse est un mécanisme dont le rôle est la démultiplication entre le moteur et les roues de la voiture. Ainsi, elle sert principalement à coordonner la vitesse de rotation du moteur et la vitesse de rotation des roues. Par analogie avec un vélo, le moteur serait les jambes du cycliste et la boîte de vitesse le système de plateaux/cassette/dérailleurs.

Boîtes de vitesse manuelle

Aujourd’hui, la boîte de vitesse manuelle est le type de boîte le plus courant en Europe. En raison des séries de pignons qui permettent de changer de rapport de manière synchronisée, elle est aussi dite « à engrenages ». La plupart des boîtes de vitesse de ce type comptent 5 ou 6 rapports différents.

Comment fonctionne une boîte de vitesse manuelle ?

Dans le processus de transmission, la boîte de vitesse est la seconde étape. Son action est alors située entre celle l’embrayage et celle du différentiel.

Phase 1 :

L’arbre principal (ou arbre d’entrée) est relié au moteur via l’embrayage. Il tourne et entraîne la rotation de l’arbre intermédiaire. Sur l’arbre secondaire (ou arbre de sortie), on retrouve plusieurs pignons non solidaires de l’arbre (c’est-à-dire qu’ils tournent librement, sans faire tourner l’arbre). Ils sont entraînés par l’arbre intermédiaire et tournent dans le vide au point mort.

Phase 2 :

Lorsque le conducteur agit sur le levier de vitesse pour engager un rapport, la fourchette se déplace. Elle fait bouger le baladeur (une pièce mobile qui glisse sur l’arbre secondaire) pour solidariser le pignon correspondant à la vitesse voulue à l’arbre secondaire.

Phase 3 :

L’arbre secondaire est alors en mouvement de rotation et entraîne les roues. Cela permet de faire bouger la voiture.

Lorsque le conducteur est au point mort, l’arbre intermédiaire entraîne tous les pignons de l’arbre principal. Néanmoins, ces pignons tournent librement et l’arbre principal ne tourne pas. Les roues ne sont alors pas entraînées.

En passant la première vitesse, le plus grand pignon de l’arbre principal est solidarisé avec celui-ci (grâce au baladeur) et se met à tourner. Le mouvement de rotation est transmis par le plus petit pignon de l’arbre intermédiaire au plus grand pignon de l’arbre principal. Les roues sont donc faiblement entraînées mais avec un couple moteur élevé.

Pour les autres vitesses, le principe est le même : le baladeur solidarise le pignon de la vitesse correspondante à l’arbre principal, ce qui entraîne les roues de la voiture. Lorsqu’une vitesse supérieure est engagée, le nouveau pignon utilisé sur l’arbre intermédiaire est plus grand que celui correspondant à la vitesse précédente. En revanche, sur l’arbre principal, il est plus petit que celui correspondant à la vitesse précédente. Cela provoque une réduction du couple, mais une augmentation de la vitesse de rotation. Les roues tournent donc plus vite.

Quand le conducteur passe la marche arrière, un pignon supplémentaire est inséré entre un des pignons de l’arbre intermédiaire et un pignon de l’arbre principal. Il permet alors à l’arbre principal de tourner dans le sens inverse par rapport à l’arbre d’entrée qui est entraîné par le moteur. Le véhicule recule.

Il est nécessaire de débrayer/embrayer correctement lors du passage d’une vitesse pour :

• Arrêter la rotation des arbres dans la boîte de vitesse
• Solidariser les pignons de l’arbre secondaire
• Bien effectuer le changement de vitesse

Nous vous invitons à visionner cette vidéo pour bien comprendre le fonctionnement de la boîte de vitesse manuelle :

Quels sont les avantages et inconvénients d’une boîte de vitesse manuelle ?

Ce type de boîte de vitesse permet au conducteur de décider des changements de rapport et de s’adapter à la situation dans laquelle il est. Par exemple, les rapports sont passés à haut régime dans le cas d’une conduite sportive. A l’inverse, dans une conduite tranquille les rapports seront passés à un plus bas régime. La consommation de carburant varie aussi en fonction du type de conduite. Le conducteur peut donc réaliser des économies en utilisant une boîte de vitesse manuelle.

Avec ce type de boîte de vitesse, la conduite en ville peut paraître moins agréable et confortable qu’avec une boîte de vitesse automatique. En effet, le changement de rapport s’effectue en fonction du trafic, de la signalisation, etc. Il sera donc beaucoup plus fréquent.

Boîte de vitesse automatique

Il y a quelques années, on trouvait souvent les boîtes de vitesse automatiques sur des modèles de voitures haut de gamme. Désormais, ce type de boîte de vitesse s’est démocratisé et est de plus en plus présent sur d’autres modèles de voitures.

Comment fonctionne une boîte de vitesse automatique ?

Contrairement à la boîte de vitesse manuelle, le levier de vitesse automatique ne détermine pas la vitesse sélectionnée mais plutôt le mode de conduite :

• P = Parking. Cette position permet de bloquer les roues du véhicule. Il est cependant déconseillé d’utiliser cette position si la voiture est stationnée très proche d’autres véhicules. En effet, si un choc intervient entre les véhicules, la boîte de vitesse, dont les pignons étaient bloqués, risque d’être endommagée.
• R = Reverse. Il s’agit de la marche arrière de la voiture.
• N = Neutral, c’est le point mort. Les roues ne sont pas bloquées et peuvent tourner librement.
• D = Drive. Cette position est celle de la marche avant. La voiture avance et change elle-même de vitesse.
• 2 = La voiture utilise uniquement les deux premières vitesses. Il s’agit d’une position utile lors de conduite à faible vitesse (si la charge à tracter est importante) ou si le frein moteur est nécessaire (descente, route de montagne).
• 1 = Seule la première vitesse est utilisée.
• Sur certains modèles de voitures, on peut retrouver le mode S (Sport). Il permet une conduite plus sportive, les changements de rapport se font à chaque fois avec un régime moteur plus élevé.

Les voitures avec une boîte de vitesse automatique ne comportent pas d’embrayage. À la place, un convertisseur de couple joue le même rôle que l’embrayage mais en générant un flux d’huile. La sélection des rapports de vitesse se fait grâce à un système hydraulique avec de l’huile sous pression qui vient agir sur des trains épicycloïdaux (un système d’engrenages imbriqués les uns dans les autres).

Aujourd’hui, les boîtes automatiques modernes sont dirigées par un calculateur électronique qui répartit l’huile sous pression afin d’optimiser le passage des rapports (répartition en fonction des données récoltées par différents capteurs).

Quels sont les avantages et inconvénients d’une boîte de vitesse automatique ?

Une boîte de vitesse automatique peut apporter un certain confort de conduite : le conducteur n’a pas à se préoccuper de changer les rapports, la voiture le fait toute seule. Cependant, certains conducteurs souhaitent conserver la manipulation, surtout pour la conduite en montagne.  Le passage des vitesses se fait aussi de manière beaucoup plus fluide.

Néanmoins, lors de l’achat, le prix d’une voiture équipée d’une boîte de vitesse automatique est plus élevé. Notons aussi qu’une boîte de vitesse entraine parfois une consommation de carburant plus importante qu’une boîte de vitesse manuelle.

Nous vous invitions à visionner cette vidéo pour bien comprendre le fonctionnement de la boîte de vitesse automatique :

Boîtes de vitesse séquentielle

Comment fonctionne une boîte de vitesse séquentielle ?

La boîte de vitesse séquentielle est une technologie qui était utilisée à l’origine en Formule 1. Aujourd’hui, de nombreuses voitures sportives sont équipées de ce type de transmission. Une boîte de vitesse séquentielle est toujours couplée à une boîte de vitesse automatique. Le conducteur n’a donc pas de pédale d’embrayage sur laquelle appuyer pour changer de vitesse. À la place, le changement des vitesses est commandé au niveau du volant. Pour monter dans les rapports, il faut actionner la commande du côté droit et pour rétrograder, actionner la commande du côté gauche.

Quels sont les avantages et inconvénients d’une boîte de vitesse séquentielle ?

Les boîtes de vitesse séquentielles permettent une conduite plus réactive et de meilleures performances que les autres systèmes de transmission. Les vitesses sont passées de manière plus synchronisée (avec moins d’à-coups), en limitant les pertes de puissance entre chaque rapport.

Cependant, ce type de boîte de vitesse n’est disponible généralement que sur des voitures sportives.

Images : huffingpost.fr et unevoiture.com