;aeslgjh jgbjgbjg ;aeslgjhlk bjgbjgb ;aeslgj sghhhf hhfhhj gbjgbj bsghh hfhh ;aeslgjhlkj jgbbsghh hjkoop;y koop;y op;y hfhhjko op;y ;aeslgj jgbjgbbs gbjgbjgbbsghh hhfhhjkoop hjkoop;y ;y ;aes hlkjgbj bbsghh hjkoop;y dpi ;aeslgj jgbjgbj bbsghhhf dpi hhjkoop;y CHAPITRE 1 ÉLÉMENTS COMMUNS Introduction Avant d apprendre à analyser le fonctionnement des organes de, il faut connaître le rôle et la position de chacun dans la chaîne cinématique. De plus, les organes de renferment divers dispositifs communs, dont les roulements, l embrayage multidisque et le viscocoupleur, qu il importe d étudier au préalable. ;aeslgjhlkjg gbjgbbsgh fhhj koop;y ;aeslgjhlkj 1.1 CHAÎNE CINÉMATIQUE La chaîne cinématique d un véhicule est constituée de l ensemble des organes qui transmettent l énergie du moteur aux roues. Ces organes peuvent transmettre le mouvement directement, tel un arbre de, ou intervenir comme le fait la boîte de en inversant la direction ou en multipliant le couple moteur. La nature de ces organes dépend directement d une caractéristique des moteurs à combustion interne. Ce type de moteur ne développe une puissance suffisante qu à la condition de tourner à un certain régime, d où le besoin d un embrayage au départ. De plus, le rendement optimal ne s obtient qu à une plage de régimes relativement étroite, disons par exemple de 2500 à 3500 tr/min. La boîte de doit donc offrir un nombre de rapports suffisant pour exploiter cette plage de régimes du moteur, du départ jusqu à la vitesse maximale. Enfin, comme il est impossible de monter un tel moteur dans chacune des roues, il faut disposer d un organe permettant à une roue d un même essieu de parcourir une distance différente de celle de l autre en virage; c est là le rôle du différentiel. Par ailleurs, dans le cas des véhicules à propulsion, la de l énergie exige la présence d un arbre de et d un renvoi d angle. Ces organes transmettent le mouvement produit par le moteur aux roues tout en changeant sa direction. COUPLE Tout au long de ce guide, il sera question de couple, de couple moteur et de couple résistant. Il est donc important, avant d entreprendre l étude des organes de, de s entendre sur des définitions précises, ce qui éliminera la confusion souvent associée à ce concept. Le couple est un effort de torsion résultant d un système de deux forces égales, parallèles et de sens contraire agissant sur un corps rigide. Un mouvement peut ou non résulter de ces deux forces, qui incitent le corps à la rotation. Par exemple, considérez le couple développé pour ouvrir le couvercle d un bocal de confiture; sa valeur augmentera graduellement pour se stabiliser seulement après avoir égalé la résistance à la rotation du couvercle. Souvent, le couvercle refusera de tourner, même si le couple appliqué est élevé. Le serrage d un écrou à l aide d une clé dynamométrique constitue un autre exemple concret du couple (figure 1.1). Dans ce cas, il est possible de le mesurer, car un cadran indique directement le moment (valeur) du couple. Le moment d un couple de forces est égal au produit de l une de ces forces par la distance qui les sépare. COUPLE = FORCE LONGUEUR DU BRAS DE LEVIER 1.2 Mécanique automobile Module 17
ÉLÉMENTS COMMUNS CHAPITRE 1 L unité de mesure du SI pour exprimer le couple est le newton-mètre (N m). Un couple de un newton-mètre (N m) correspond à une force de un newton (N) agissant à l extrémité d un bras de levier de un mètre de longueur (m). Au niveau de la mer, une force de 1 N correspond à une masse de 9,806 65 kg. Figure 1.1 Clé dynamométrique L = Longueur du bras de levier F = Force appliquée 2-1-0-1-2 C = Couple (force en rotation) Le couple résistant correspond à la résistance à la rotation. Dans le cas de l exemple précédent, c est l adhérence du couvercle au bocal. Le couple résistant détermine directement la valeur du couple appliqué; théoriquement, il est donc impossible d exercer un couple plus élevé que le couple résistant. Figure 1.2 Production du couple moteur E Le couple moteur représente l effort développé par le moteur, qui tend à faire avancer le véhicule. Le couple moteur résulte de la pression exercée sur les pistons par la combustion du carburant (figure 1.2). Une bielle transmet cette force au maneton du vilebrequin. La longueur du maneton du vilebrequin détermine la longueur du bras F L = couple moteur de levier sur lequel la force est appliquée, et par conséquent, l importance du couple. Les concepteurs choisissent donc la longueur du maneton en fonction de l usage du moteur. Théoriquement, le couple moteur ne peut excéder le couple résistant. La valeur du couple résistant dépend de tous les éléments qui s opposent à l avance du véhicule F (adhérence des roues à la chaussée, profil de la route, résistance de l air, etc.). Le surplus de puissance d un moteur, lorsque le couple moteur peut facilement excéder le couple résistant, ne provoque que du patinage et le surplus se transforme en fumée. L Module 17 Mécanique automobile 1.3
CHAPITRE 1 ÉLÉMENTS COMMUNS DISPOSITION DES ORGANES Au fil des ans, différentes dispositions furent retenues par les concepteurs d automobiles. Durant plusieurs décennies, la propulsion des roues arrière par un moteur monté longitudinalement à l avant était la disposition adoptée dans la majorité des automobiles. La disposition des organes de la chaîne cinématique était la suivante : embrayage et boîte de fixés au moteur à l avant et reliés par un arbre de au différentiel monté à l arrière (figure 1.3). Aujourd hui, ce mode de se trouve surtout dans des grosses voitures, des sportives de luxe ou des véhicules utilitaires. Figure 1.3 Véhicule à propulsion moteur à l avant (OLF) L augmentation du prix du carburant imposa une nouvelle tendance, observable en Amérique du Nord vers la fin des années 70 : tout à l avant. Cela se traduisit par des véhicules à traction avec un moteur disposé longitudinalement ou transversalement accouplé à un ensemble, appelé boîtepont, regroupant la boîte de et le différentiel. Pour la très grande majorité des voitures à traction, le moteur se situe à l avant des roues (figure 1.4). Figure 1.4 Véhicules à traction avant : moteur transversal et moteur longitudinal (OLF) transversal longitudinal En plus de ces deux grandes catégories, il y a toujours eu place pour d autres dispositions propres à une minorité de véhicules, notamment le tout à l arrière (figure 1.5). Il est encore possible de subdiviser ce type de disposition en deux : moteur à l arrière des roues ou moteur à 1.4 Mécanique automobile Module 17
ÉLÉMENTS COMMUNS CHAPITRE 1 l avant des roues. Dans ce dernier cas, l appellation «à moteur central» désigne aussi cette disposition (Toyota MR2). Figure 1.5 Véhicules à propulsion moteur à l arrière (OLF) à l'arrière des roues directrices à l'avant des roues distancée du moteur Pour assurer une distribution favorable de la masse, certains véhicules à propulsion à caractère sportif présentent des dispositions différentes de celles déjà décrites. Pour ces véhicules, le moteur est monté à l avant, et la boîte de, à l arrière (figure 1.6). À nouveau, ce n est pas la norme, puisque dans certains cas, l embrayage est fixé au moteur à l avant (Porsche 928), et dans d autres, à la boîte de à l arrière (Corvette 1997). Figure 1.6 Véhicules à propulsion à boîte de située à l arrière (OLF) propulsion propulsion Module 17 Mécanique automobile 1.5
CHAPITRE 1 ÉLÉMENTS COMMUNS TRANSMISSION INTÉGRALE Le déplacement de tous les véhicules présentés jusqu à maintenant n est assuré que par deux roues. Toutefois, pour couvrir l ensemble du parc automobile, il importe de traiter de la «intégrale». La popularité de cette catégorie de véhicules, dont les roues avant et arrière sont, a fortement augmenté depuis une décennie. L expression «intégrale» englobe les deux catégories de s suivantes : temporaire et permanente. Transmission intégrale temporaire La intégrale temporaire, souvent appelée «4 4», se trouve habituellement dans des véhicules utilitaires, surtout des camionnettes, conçues pour être normalement propulsées par les deux roues arrière. Au besoin, l automobiliste peut enclencher, par divers moyens, une fonction qui entraîne aussi les deux roues avant. En plus d exiger un différentiel supplémentaire à l avant, cette fonction commande la présence d un nouvel organe : le boîtier de transfert. Le boîtier de transfert, situé à la sortie de la boîte de, dirige l énergie vers les roues arrière et commande au besoin l entraînement des roues avant (figure 1.7). Figure 1.7 Localisation d un boîtier de transfert (Ford) Transmission automatique Boîtier de transfert Pont avant avant arrière Ce type de boîtier ne renferme aucun mécanisme tolérant une différence de vitesse entre les roues avant et les roues arrière; l usage de la fonction «quatre roues» se limite donc à des chaussées glissantes. Sur une chaussée sèche, tous les éléments du rouage d entraînement devraient subir, en virage, des efforts de torsion importants. Ces efforts de torsion proviennent de l écart entre la distance parcourue par les roues avant et les roues arrière. La traction intégrale temporaire se trouve également dans des familiales, normalement à traction. L ordre des organes est simplement inversé; l engagement supplémentaire touche alors les roues arrière. On trouve aussi sur le marché des «4 4» temporaires à engagement automatique. L engagement est alors commandé par un visco-coupleur inséré dans le circuit. 1.6 Mécanique automobile Module 17
ÉLÉMENTS COMMUNS CHAPITRE 1 Transmission intégrale permanente Figure 1.8 Localisation des organes d une intégrale permanente (Ford) Commande de verrouillage Boîtier de transfert Palier central Pont arrière La intégrale permanente (figure 1.8) se trouve habituellement dans des véhicules utilitaires plus luxueux ou des automobiles à haute performance. Le boîtier de transfert renferme alors un différentiel sphérique ou à train planétaire chargé de partager le couple moteur, au besoin, selon le couple résistant du train avant et du train arrière. Avec un tel boîtier, le couple moteur transmis ne peut cependant pas excéder le couple résistant du train ayant la plus faible adhérence, soit le couple résistant le plus faible. Les boîtiers de transfert de ce type possèdent un mécanisme chargé de verrouiller les arbres de avant et arrière. Ce verrouillage empêche, par exemple, que le train avant posé sur une surface glacée patine pendant que celui arrière, profitant d une bonne adhérence, demeure immobile. Ce dispositif de verrouillage peut être manuel ou automatique. Module 17 Mécanique automobile 1.7