Embrayage et Boîte de vitesses I. Embrayage 1) Rôle de l embrayage : Assurer un accouplement progressif entre le moteur et les organes de transmission jusqu à leur complète liaison. Permettre la désolidarisation moteur-boîte de vitesses pour faciliter les changements de rapports en limitant les à-coups. 2) Emplacement de l embrayage : Embrayage Boîte de vitesses Chaîne cinématique Volvo L embrayage se situe entre le moteur et la boîte de vitesse. 3) Constitution de l embrayage : Il existe différents types d'embrayage : Embrayages à friction : Mono disques, bi disques ou multidisques ; Embrayages hydrauliques (convertisseur de couple) : Dispositif utilisant un fluide hydraulique pour entraîner la transmission. Ce système est utilisé surtout pour les véhicules urbains ou effectuant un service avec des arrêts fréquents (Collecte des déchets, bus de ville) ; Embrayages centrifuges : Sur l accélération de la rotation de l arbre moteur, des patins fixés sur celui-ci s écartent et se plaquent à l intérieur de la cloche d embrayage liée à la transmission (Plus répandus sur cyclomoteurs, scooters, motocultures). Il existe différents systèmes de commandes d embrayage : Commandes mécaniques (Câble ou tringle) ; Commandes électriques (Sur les véhicules nécessitant des arrêts fréquents : collecte d ordures ménagères par exemple) ; Commandes électroniques : Sur les boîtes de vitesses robotisées, la pédale d embrayage est supprimée, mais l embrayage lui-même existe toujours ; Commandes hydrauliques et oléopneumatiques (le plus répandu sur les véhicules du groupe lourd).
4) Fonctionnement de l embrayage : Cylindre Emetteur AIR Fourchette D embrayage Transmission Hydraulique Compresseur De freinage Embrayage à commande oléopneumatique Servo Pneumatique La pédale transmet le mouvement du conducteur au cylindre émetteur avec démultiplication d effort et de progressivité. (Débrayer : Appui sur la pédale / Embrayer : La pédale est relâchée). Le cylindre émetteur reçoit l effort de la pédale (via la transmission hydraulique) et pousse l huile vers le servo-pneumatique. Le servo-commande, déclenché par la pression hydraulique, pousse la fourchette d embrayage grâce à son vérin pneumatique. II. Boîte de vitesses 1) Rôle de la boîte de vitesses : Adapter le couple moteur au couple résistant en utilisant les différents rapports. Permettre l inversion du sens de rotation de la transmission (marche arrière). Permettre de séparer le moteur de la transmission, la boîte de vitesses étant au point mort et l embrayage en position embrayée. 2) Emplacement de la boîte de vitesses : La boîte de vitesses se situe entre l embrayage et l arbre de transmission. 3) Constitution de la boîte de vitesses : Généralement, les boites de vitesses manuelles sont composées de trois arbres : Primaire ; Secondaire ; Intermédiaire. Boîte de vitesse ZF-ASTRONIC
Train épicycloïdal Arbre secondaire Arbre de sortie vers transmission Embrayage Arbre primaire Arbre intermédiaire Vue en coupe boîte de vitesse 4) Fonctionnement de la boîte de vitesses Le choix de plusieurs couples de pignons (engrenages) de diamètres différents offre différents rapports de transmission. Pour un même régime moteur, la combinaison de la sélection permettra d adapter le couple moteur pour démarrer progressivement, adapter la vitesse de déplacement du véhicule, gravir une côte, utiliser le frein moteur en descente etc. L arbre primaire reçoit le mouvement du moteur et de l embrayage. L arbre intermédiaire, pourvu de pignons de tailles différentes, est entraîné en rotation directement par l arbre primaire. Des pignons, de tailles différentes, engrenés par l arbre intermédiaire, tournent librement sur l axe de l arbre secondaire, c est la position point mort. Le conducteur débraye : le mouvement du conducteur sur levier de vitesse déplace en translation un pignon «baladeur-craboteur» qui lie le pignon libre avec l arbre secondaire, celui-ci entraine l arbre de transmission. Le véhicule entre en mouvement lorsque le conducteur embraye. Pour le changement de rapport en marche, afin que les engrenages ne s entrechoquent pas, il est important que les arbres et pignons aient une vitesse de rotation identique. Un synchroniseur (sorte de frein conique) adaptera la vitesse de rotation des engrenages avant le crabotage.
Particularité technique pour les véhicules lourds : En raison d une plage d utilisation étroite du moteur (1200 à 2000 tr/mn), et en fonction du poids (jusqu à 44 t), il faut plus de rapports que sur un véhicule léger. Pour garantir une fiabilité mécanique tout en assurant un choix diversifié et adapté de rapports de démultiplication, on utilise des boîtes de vitesse à étage ou à relais, ou la combinaison des deux. Fonctionnement de la boîte à relais : On divise les rapports de boîte par un train de pignons en entrée de boîte qui permet de faire varier la vitesse de rotation de l arbre intermédiaire (demi-vitesse) par la manipulation d un basculeur sur le levier de vitesse. Après avoir manipulé le basculeur, il sera nécessaire d actionner l embrayage pour que le changement (petite/grande ou inversement) s opère. Fonctionnement de la boîte à étages : On double le nombre de rapports de boîte par un réducteur en sortie de boîte qui permet de faire varier la vitesse de rotation de l arbre secondaire par rapport à l arbre de sortie (transmission). En démultiplication, l arbre de sortie (transmission) tourne moins vite que l arbre secondaire (gamme basse de 1 ère à 4 ème ), En solidarisant l arbre de sortie et l arbre de secondaire (prise directe), la vitesse des deux arbres est identique (gamme haute de 5 ème à 8 ème ). La sélection s effectue, selon les constructeurs, en poussant le levier de vitesse sur le côté ou avec un basculeur sur le levier de vitesse. L action se réalise lorsque le levier de vitesse repasse par le point mort. Boîte à relais P : Petite G : Grande P G Super lente Arrière 1P-1G 3P-3G N 2P-2G 4P-4G Commande de boîte à relais Boîte à étages à grille unique L : 1 er étage H : 2 ème étage L H Arrière L1-H5 L3-H7 N L2-H6 L4-H8 Commande de boîte à étages Grille BV A étages Commande Du relais Commande de boîte combinant étages et relais Lentes Rapides
Boite de vitesse à doubleur de gamme (étages) : Les pignons sont à dentures hélicoïdales, ce qui limite le bruit comparé aux dentures droites. Le graissage réalisé par barbotage traditionnellement, peut être assuré sous pression. Il est primordial de démonter la transmission en cas de remorquage. Le nombre de rapports est doublé par un train épicycloïdal (boite à étages). Sélecteur de rapport Fourchette de Commande Arbre secondaire Sélecteur du doubleur de gamme Arbre primaire Arbre de sortie Arbre intermédiaire Crabot, synchroniseur Pignon de marche arrière Boite de vitesse à 5 rapports de marque ZF Train épicycloïdal (doubleur de gamme)
Thème Mécanique 5) Types de boîtes de vitesses Boîte de vitesses automatisée ou robotisée : Boîte de vitesses mécanique classique à engrenages, greffée d un système automatisé électrotechnique qui pilote l embrayage et la sélection des vitesses. A tout moment, selon les constructeurs, le conducteur a le choix de passer du mode automatique au mode manuel et inversement. Commandes de boîte robotisée : N = neutre = point mort D = drive = marche avant normale R = reverse = recul C = manœuvre A/M = basculement mode automatique/manuel et inversement Boîte de vitesses automatiques : Boîte de vitesses disposant d un système capable de déterminer de façon autonome le meilleur rapport de transmission. Un système électro-hydraulique piloté par un calculateur électronique gère le passage des vitesses. L accouplement moteur / boîte de vitesse est assuré par un convertisseur de couple hydraulique et non par un disque à friction. Il en résulte un mauvais rendement dû au glissement permanent qui tend à s améliorer sur les boîtes modernes disposant d un embrayage de pontage du convertisseur qui s enclenche lorsque les régimes de rotation de l arbre d entrée et de l arbre de sortie sont sensiblement identiques. Arbre de sortie Trains épicycloïdaux Convertisseur de couple Arbre primaire Commandes de boîte de vitesses automatiques : N = neutre = point mort D = drive = marche avant normale P = park = véhicule en stationnement L, 3, 2 = sélection manuelle Boîte de vitesses séquentielles : Boîte de vitesse à engrenages parallèles dont la sélection ne permet pas de sauter un ou plusieurs rapports, mais de passer immédiatement un rapport supérieur ou inférieur. C est un type de boîte, utilisé fréquemment sur les motos et les véhicules de compétition. La sélection des rapports est manuelle ou électrotechnique.
6) Les conduites à tenir Embrayage : Contrôle périodique du niveau du liquide et de la garde. Relâcher souplement la commande, ne pas faire patiner, ne pas laisser le pied dessus la pédale. En cas d arrêt prolongé, remettre au point mort et relâcher l embrayage. Boîte de vitesse : Contrôle périodique de la présence de tâches ou de fuites, respecter la zone d utilisation optimale (zone verte) du compte tour pour changer de vitesse. Boîte manuelle : après débrayage, manipuler souplement le levier sans brutalité pour que la synchronisation et le crabotage puissent se coordonner ; Boîte robotisée et automatique : accélérer progressivement pour stabiliser en zone verte et laisser faire la gestion automatique du changement de rapport. Ne pas abuser du mode manuel qui doit être réservé pour effectuer les manœuvres ; Boîte de vitesse séquentielle : respecter la zone d utilisation optimale. Dans tous les cas, en cas d arrêt prolongé, privilégier la position neutre (point mort) pour préserver la mécanique d une part et la sécurité d autre part.