La transmission semi-automatique : le principe de fonctionnement

Pour comprendre le fonctionnement d’une boîte de vitesses semi-automatique, il faut se rappeler la conception d’une boîte de vitesses manuelle classique. La base d’une transmission manuelle classique est constituée de deux arbres – un arbre primaire (moteur) et un arbre secondaire (entraîné). Le couple du moteur est transmis à l’arbre primaire par l’intermédiaire d’un engrenage d’embrayage. Le couple converti est transféré aux roues motrices par l’arbre secondaire. Les arbres primaire et secondaire sont tous deux équipés d’engrenages qui s’engagent par paires. Mais sur l’arbre primaire, les engrenages sont fixés de manière rigide, alors que sur l’arbre secondaire, ils tournent librement. En position « neutre », tous les engrenages secondaires tournent librement sur l’arbre, c’est-à-dire que le couple n’est pas transmis aux roues.

Avant de passer une vitesse, le conducteur appuie sur l’embrayage, ce qui a pour effet de déconnecter l’arbre primaire du moteur. Ensuite, à l’aide du levier de la boîte de vitesses, des dispositifs spéciaux, les synchroniseurs, sont déplacés à travers le système de traction sur l’arbre secondaire. Lors de la connexion, l’embrayage du synchroniseur bloque rigidement l’engrenage secondaire de la vitesse désirée sur l’arbre. Après l’engagement de l’embrayage, le couple avec un coefficient donné commence à être transmis à l’arbre secondaire, et de celui-ci à l’engrenage principal et aux roues. Pour réduire la longueur totale de la boîte, l’arbre secondaire est souvent divisé en deux, ce qui permet de répartir les engrenages entre eux.

Le principe de fonctionnement des boîtes de vitesses semi-automatiques est absolument identique. La seule différence est que des servomoteurs sont engagés dans la fermeture/ouverture de l’embrayage et la sélection des vitesses. Le plus souvent, il s’agit d’un moteur électrique pas à pas avec un réducteur et un servomoteur. Mais il existe aussi des servomoteurs hydrauliques.

Une unité électronique commande les actionneurs. À l’ordre de commutation, le premier servomoteur appuie sur l’embrayage, le second déplace les synchroniseurs, ce qui permet de passer la vitesse souhaitée. Ensuite, le premier servo relâche lentement l’embrayage. Ainsi, la pédale d’embrayage n’est plus nécessaire dans l’habitacle – lorsque la commande est reçue, l’électronique fait tout d’elle-même. En mode automatique, l’ordre de changer de vitesse provient d’un ordinateur qui prend en compte la vitesse, le régime moteur, les données de l’ESP, de l’ABS et d’autres systèmes. En mode manuel, le conducteur donne l’ordre de changer de vitesse à l’aide d’un sélecteur de boîte de vitesses ou de palettes.

Le problème de la transmission semi-automatique est l’absence de retour d’information sur l’embrayage. Une personne ressent le moment de la fermeture des disques et peut changer de vitesse rapidement et en douceur. Et l’électronique doit être prudente : pour éviter les à-coups et conserver l’embrayage, la transmission semi-automatique interrompt le flux de puissance du moteur vers les roues pendant un long moment au cours du changement de vitesse. Des creux inconfortables apparaissent lors de l’accélération. Le seul moyen d’obtenir un confort lors de la commutation est de réduire son temps. Hélas, cela implique une augmentation du prix de l’ensemble.

La transmission à double embrayage (DCT), apparue au début des années 80, a été une solution révolutionnaire. Examinons son fonctionnement à l’exemple d’une boîte DSG à 6 vitesses du groupe Volkswagen. La boîte de vitesses comporte deux arbres secondaires sur lesquels se trouvent des pignons d’entraînement et des synchroniseurs – comme une boîte de vitesses mécanique de Golf à six rapports. L’astuce réside dans le fait qu’il y a également deux arbres primaires : ils sont insérés l’un dans l’autre sur le principe d’une poupée matryoshka. Chacun des arbres est relié au moteur par un embrayage multidisque séparé. Les pignons des deuxième, quatrième et sixième rapports sont fixés sur l’arbre primaire externe, tandis que les pignons des premier, troisième, cinquième et marche arrière sont fixés sur l’arbre primaire interne. Supposons qu’une voiture commence à accélérer à partir de l’arrêt. La première vitesse est active (l’embrayage bloque la vitesse entraînée de la première vitesse). Le premier embrayage est fermé et le couple est transmis aux roues par l’intermédiaire de l’arbre primaire interne. Allons-y ! Mais simultanément à l’enclenchement de la première vitesse, l’électronique intelligente prédit l’enclenchement ultérieur de la deuxième vitesse – et bloque son engrenage secondaire. C’est pourquoi ces boîtes sont également appelées présélectives. Ainsi, deux vitesses sont enclenchées en même temps, mais il n’y a pas de blocage – le pignon d’entraînement de la deuxième vitesse est situé sur l’arbre extérieur, dont l’embrayage est encore ouvert.

Lorsque la voiture accélère suffisamment et que l’ordinateur décide de passer à la vitesse supérieure, le premier embrayage s’ouvre et le second se ferme en même temps. Le couple passe alors par l’arbre primaire externe et une paire de deuxième vitesse. La troisième vitesse est déjà sélectionnée sur l’arbre intérieur. Lors du ralentissement, les mêmes opérations se produisent dans l’ordre inverse. La transition s’effectue presque sans interruption du flux de puissance et à une vitesse fantastique. La boîte de vitesses Golf de série commute en huit millisecondes. Comparez avec les 150 ms de la Ferrari Enzo !

Les boîtes à double embrayage sont plus efficaces et plus rapides que les boîtes mécaniques traditionnelles, et plus confortables que les boîtes automatiques. Leur principal inconvénient est leur prix élevé. Le second problème, l’incapacité à transmettre un couple élevé, a été résolu avec l’arrivée de la DSG de Ricardo sur le coupé Bugatti Veyron de 1000 chevaux. Mais pour l’instant, le sort de la plupart des supercars est celui des transmissions semi-automatiques. Même si, par exemple, la boîte de la Ferrari 599 GTB Fiorano ne fait pas le poids face à l’Easytronic d’Opel : le temps de commutation du super robot est estimé à quelques dizaines de millisecondes.

Aujourd’hui, Volkswagen n’est pas le seul à disposer de boîtes DCT, mais aussi BMW, Ford, Mitsubishi et FIAT. Les boîtes présélectives ont été reconnues même par les ingénieurs de Porsche, qui n’utilisent que des technologies éprouvées dans leurs voitures. Les analystes prévoient qu’à l’avenir, les boîtes de vitesses DCT et CVT seront les plus répandues. Et les jours de la troisième pédale semblent comptés – elle disparaîtra bientôt même des meilleures voitures de sport. L’humanité choisit ce qui est le plus pratique.

Il s’agit d’une traduction. Vous pouvez lire l’original ici : https://www.drive.ru/technic/4efb332e00f11713001e3f50.html