Transmission automatique avec convertisseur de couple : disposition et caractéristiques

Ne vous inquiétez pas, il n’y a rien de compliqué ici. Nous allons tout expliquer maintenant. Mais tout d’abord, clarifions la terminologie. Le fait est que de nombreuses personnes appellent à tort une transmission automatique deux unités connectées ensemble : la boîte de vitesses elle-même et le convertisseur de couple.

Le convertisseur de couple se compose de deux machines à palettes : une pompe à hélice et une turbine centripète. Entre les deux se trouve un appareil de guidage, un réacteur. L’hélice est rigidement reliée au vilebrequin du moteur, la turbine à l’arbre de la boîte de vitesses. Selon le mode de fonctionnement, le réacteur peut tourner librement ou être bloqué à l’aide d’un embrayage à roue libre.

La transmission du couple du moteur à la boîte de vitesses est assurée par des flux de fluide de puissance (huile) qui sont projetés par les pales de la roue sur les pales de la turbine. L’espace entre la roue et la turbine est minime, et leurs pales ont une géométrie spéciale qui forme un cercle continu de circulation du fluide moteur. Il s’avère donc qu’il n’y a pas de liaison rigide entre le moteur et la transmission. Cela garantit que le moteur fonctionne et que la voiture s’arrête lorsque la vitesse est engagée, et contribue également à la transmission en douceur de la force de traction.

L’embrayage hydraulique peut simplement transmettre le couple sans en transformer la valeur. Pour modifier le couple, un réacteur est introduit dans la conception du convertisseur de couple. Il s’agit de la même roue avec des pales, mais celle-ci, reliée à un boîtier de la boîte de vitesses, ne tourne pas (jusqu’à un certain point). Les pales du réacteur sont situées sur le chemin le long duquel l’huile retourne de la turbine à la pompe, et elles ont un profil spécial. Lorsque le réacteur est immobile (mode convertisseur de couple), il augmente le débit du fluide moteur circulant entre les roues. Plus la vitesse de déplacement du fluide est élevée, plus son énergie cinétique est importante et plus son impact sur la roue de la turbine est grand. Grâce à cet effet, le couple développé sur l’arbre de la roue de turbine peut être considérablement augmenté.

Imaginons une situation classique : la vitesse est déjà enclenchée, nous sommes à l’arrêt et nous appuyons sur la pédale de frein ! Que se passe-t-il dans ce cas ? La roue de la turbine est immobile et le couple qu’elle développe est une fois et demie à deux fois plus élevé (selon la conception) que celui que le moteur développe à ce régime. Par ailleurs, plus le régime moteur est élevé, plus le couple sur l’arbre de sortie du convertisseur de couple est élevé. Il suffit de relâcher la pédale de frein pour que la voiture démarre. L’accélération se poursuivra jusqu’à ce que le couple sur les roues soit égal au couple de la résistance de la route.

Lorsque la roue de la turbine approche la vitesse de rotation de la roue de la pompe, la roue du réacteur est libérée et commence à tourner avec ses deux « partenaires ». Dans ce cas, on dit que le convertisseur de couple est passé en mode d’embrayage hydraulique. Cela réduit les pertes et augmente l’efficacité du convertisseur de couple.

Et comme il n’est pas nécessaire de convertir le couple et la vitesse dans certains cas, le convertisseur de couple peut être complètement bloqué à certains moments à l’aide d’un embrayage à friction. Ce mode permet de porter le rendement de la transmission à presque un, le patinage entre roues aubagées étant, par définition, impossible dans ce cas.

Mais imaginez une telle situation. Vous conduisez en ligne droite et vous commencez soudainement à monter. La vitesse de la voiture commence à diminuer et la charge sur les roues motrices augmente. Le convertisseur de couple réagit immédiatement à ce changement. Dès que la vitesse de rotation de la turbine diminue, la roue du réacteur ralentit automatiquement, ce qui a pour effet d’augmenter la vitesse de circulation du fluide moteur, ce qui entraîne automatiquement une augmentation du couple qui sera transmis à l’arbre par la roue de la turbine (pensez aux roues). Dans certains cas, l’augmentation du couple est suffisante pour gravir une pente sans passer à la vitesse inférieure.

Comme le convertisseur de couple ne peut pas convertir la vitesse de rotation et le couple transmis dans une large plage, une boîte de vitesses à plusieurs rapports lui est associée, qui est en outre capable d’assurer la rotation inverse (en d’autres termes, la marche arrière). Ces boîtes qui fonctionnent en tandem avec des convertisseurs de couple comprennent généralement un certain nombre d’engrenages planétaires et ont beaucoup de points communs avec les boîtes de vitesses manuelles qui nous sont familières.

Dans une boîte de vitesses manuelle, les engrenages sont constamment en prise, tandis que les engrenages entraînés tournent librement sur l’arbre secondaire. En passant un rapport, nous bloquons mécaniquement le rapport correspondant sur l’arbre entraîné. Le fonctionnement de la boîte de vitesses automatique repose sur le même principe. Mais les réducteurs planétaires présentent des caractéristiques intéressantes. Ils comprennent plusieurs éléments : un porte-pignon, des pignons, des roues solaires et des roues annulaires.

En faisant tourner certains éléments et en en fixant d’autres, ces réducteurs peuvent modifier les rapports de transmission, c’est-à-dire la vitesse de rotation et la force transmise par l’engrenage planétaire. Les engrenages planétaires sont entraînés par l’arbre de sortie du convertisseur de couple, et leurs éléments correspondants sont fixés par des bandes de frottement et des paquets de frottement (dans une boîte de vitesses mécanique, ce rôle est joué par des synchroniseurs et des embrayages de verrouillage).

La transmission est enclenchée de la manière suivante. L’embrayage est pressé par un poussoir hydraulique, qui est à son tour actionné par la pression du fluide de puissance, celui qui est utilisé dans le convertisseur de couple. Cette pression est créée par une pompe spéciale et est distribuée entre les embrayages correspondants sous le contrôle ferme de l’électronique par l’utilisation d’un système spécial d’électrovannes électromagnétiques conformément à l’algorithme de la boîte.

Une différence importante entre les boîtes de vitesses automatiques et les boîtes de vitesses manuelles conventionnelles est que les vitesses des premières sont changées presque sans interruption de la transmission du couple. L’un est engagé, l’autre est désengagé presque au même moment. Les fortes secousses lors du passage des vitesses sont pratiquement éliminées, car elles sont amorties par le convertisseur de couple déjà mentionné plus haut. Il convient toutefois de noter que les boîtes de vitesses modernes à réglage sportif ne peuvent pas se targuer d’un fonctionnement sans à-coups. Les à-coups sont dus à un changement de vitesse plus rapide : cette disposition permet de gagner un certain temps lors de l’accélération, mais entraîne une usure accélérée des embrayages. La transmission et le châssis dans son ensemble s’en ressentent également.

Les systèmes de commande étaient entièrement hydrauliques dans les transmissions automatiques de la première génération. Par la suite, l’hydraulique n’a été conservée qu’en tant que partie exécutive du système de commande. Grâce à elle, il est possible de mettre en œuvre différents algorithmes pour le fonctionnement de la boîte – accélérations franches, modes sport, économie, hiver…

En mode sport, par exemple, la poussée du moteur est utilisée à 100 %. L’engagement de chaque rapport suivant se produit aux fréquences du vilebrequin auxquelles le couple maximal se développe. En accélérant encore, la vitesse de rotation du vilebrequin est portée aux valeurs maximales auxquelles le moteur développe une puissance maximale. Et ainsi de suite. Dans ce cas, la voiture développe des accélérations nettement plus importantes que celles réalisées lors du fonctionnement des programmes économiques et normaux.

Sur la plupart des voitures modernes équipées d’une transmission automatique, certains algorithmes de contrôle sont activés en fonction du style de conduite. L’électronique adapte d’elle-même le fonctionnement du tandem moteur-transmission. L’ordinateur, qui analyse les informations fournies par de nombreux capteurs, décide de changer de vitesse à certains moments, en fonction de la nature des changements de vitesse requis. Si la conduite est mesurée et souple, le contrôleur apporte les corrections nécessaires pour que le moteur ne fonctionne pas en mode puissance, ce qui a un effet positif sur la consommation de carburant. Dès que le conducteur « s’énerve » et commence à appuyer plus souvent et plus brusquement sur la pédale d’accélérateur, l’intelligence artificielle comprend immédiatement que la vitesse et l’accélération doivent être plus rapides, et l’unité de puissance se met immédiatement à fonctionner selon le programme sportif. Si le conducteur pédale en douceur, l’électronique « intelligente » fera passer la boîte de vitesses et le moteur en mode normal.

De plus en plus de voitures sont équipées de boîtes de vitesses qui, outre le mode automatique, proposent également un mode de commande semi-automatique. Dans ce cas, le conducteur donne l’ordre de changer de vitesse et le système de commande fournit les interrupteurs. Cela ne signifie pas pour autant que l’électronique vous permette de faire des folies. La vitesse de passage d’une vitesse à l’autre est souvent augmentée dans ce mode, mais de nombreux constructeurs maintiennent le temps de passage au même niveau qu’en mode automatique, afin de préserver la durée de vie de l’unité motrice. Les constructeurs automobiles appellent ces systèmes de différentes manières : Autostick, Steptronic, Tiptronic.

D’ailleurs, depuis peu, certaines transmissions automatiques peuvent être réglées. Cela est devenu possible grâce à la reprogrammation des unités de contrôle du moteur et de la boîte de vitesses. Pour favoriser la vitesse d’accélération, les moments de passage des vitesses dans le programme de commande de la transmission automatique sont modifiés et le temps de passage est considérablement réduit.

L’électronique devient de plus en plus intelligente d’année en année. On a appris aux ordinateurs à analyser le degré d’usure de la friction et à générer la pression appropriée nécessaire à l’engagement de chaque embrayage. En enregistrant la pression, il est possible de prévoir le degré d’usure des disques de friction, et donc de la boîte de vitesses dans son ensemble. L’unité de contrôle surveille en permanence l’état de fonctionnement du système, en enregistrant les codes d’erreur des éléments qui ont connu des défaillances en cours de fonctionnement.

Dans certains cas de force majeure, l’unité de contrôle commence à travailler selon le programme de dérivation. En général, tous les changements de vitesse sont interdits dans la boîte de vitesses en mode d’urgence, et une seule vitesse est engagée, en règle générale, la deuxième ou la troisième. Dans ce cas, il n’est pas recommandé d’utiliser la voiture (et elle ne fonctionnera pas), mais le programme vous aidera à vous rendre à l’atelier de réparation par vos propres moyens.

Tous les types de boîtes de vitesses sont capables de réjouir les propriétaires de voitures grâce à leur entretien sur plus de 200 000 kilomètres. Mais il y a une chose : un fonctionnement sans problème est possible avec un entretien adéquat et des inspections régulières et qualifiées.

Modes de transmission automatique

P – stationnement. Dans ce mode, tous les rapports sont débrayés, l’arbre de sortie de la boîte de vitesses et la ligne de transmission reliée aux roues motrices sont bloqués par le mécanisme de verrouillage de la boîte. Lorsque le moteur fonctionne, le limiteur de vitesse du vilebrequin se déclenche beaucoup plus tôt que lors d’une accélération. Cette « sécurité à toute épreuve » ne permet pas de solliciter le moteur et de pomper le liquide de transmission en vain.

R – marche arrière.

N – neutre. Dans ce mode, le moteur et les roues motrices ne sont pas connectés. La voiture peut rouler en roue libre, elle peut aussi être remorquée sans soulever l’essieu moteur.

Le mode D ou Drive permet de se déplacer. Dans ce mode, le changement de vitesse se fait automatiquement.

Le mode S, Sport, PWR, Power of Shift est le plus dynamique et le plus gourmand. Lors des accélérations, le moteur passe en mode de puissance maximale. La vitesse de passage des vitesses (selon le modèle et le programme) peut être augmentée. Dans ce cas, le moteur est toujours tonique, en règle générale, et travaille à des vitesses qui ne sont pas inférieures à celles auxquelles le couple maximal se développe. Oubliez l’économie.

Le Kick-down est un mode dans lequel le rétrogradage est effectué pour une accélération intensive, par exemple lors d’un dépassement. Une forte accélération se produit du fait que le moteur est mis en rendement maximal et que le rapport de transmission du réducteur est plus important. Pour que la transmission passe à ce mode, il faut appuyer correctement sur la pédale d’accélérateur. Dans les transmissions d’ancienne génération, il fallait appuyer sur la pédale d’accélérateur, comme on dit, « à fond », jusqu’à ce que l’on entende un clic caractéristique, pour déclencher le Kick-down.

En mode Overdrive ou O/D, le rapport de surmultiplication est engagé plus souvent, ce qui réduit la vitesse du moteur. L’Overdrive permet une conduite efficace, mais son activation peut entraîner une perte significative de dynamique.

Norm met en œuvre le mode de conduite le plus équilibré. En règle générale, les changements de vitesse interviennent lorsque le régime moteur moyen est atteint et à des vitesses légèrement supérieures à la moyenne.

Si vous mettez le sélecteur sur «1» (L, Low), «2» ou «3», votre boîte de vitesses ne passera pas au-dessus du rapport sélectionné. Les modes sont sollicités dans des conditions routières difficiles, par exemple en cas de conduite sur des routes de montagne, de tractage d’une remorque ou d’une autre voiture. Dans ce cas, le moteur peut fonctionner dans la plage des charges moyennes et élevées sans passer au rapport supérieur.

W, Winter, Snow – afin d’éviter le patinage des roues motrices, la voiture démarre en deuxième vitesse dans ce mode. Afin de ne pas provoquer de patinage inutile, les vitesses peuvent être changées plus doucement et à des vitesses plus basses. En même temps, l’accélération ne doit pas être trop dynamique.
Les signes «+» et «-» ne déterminent pas la position de départ, mais la possibilité de changer de vitesse manuellement. Selon les constructeurs, il est possible de «mélanger» les vitesses de différentes manières: avec un sélecteur de transmission automatique, des boutons sur le volant ou des palettes de changement de vitesse montées sur le volant. Dans ce mode, l’électronique ne vous permet pas de passer les rapports qui, à son avis, ne sont pas appropriés pour le moment. Lorsque vous utilisez les signes «addition» et «soustraction», la vitesse de changement de vitesse ne sera pas supérieure à celle définie par le programme en mode Sport. L’avantage du mode manuel est la possibilité d’agir en amont de la courbe.

Il s’agit d’une traduction. Vous pouvez lire l’original ici : https://www.drive.ru/technic/4efb330d00f11713001e3660.html