Nous avons déja vu les rôles de la boite de vitesse et du pont. Mais, il est nécessaire de transmettre le mouvement entre ces éléments… et il en est de même, entre le différentiel et les roues.
Pour cela il est nécessaire d’utiliser un arbre de transmission, entre la boite de vitesse et le pont(pour une propulsion) ou des cardans pour les tractions et les propulsions qui n’ont pas un pont rigide. L’arbre de transmission et les cardans ont des articulations pour pouvoir travailler correctement même si ils ne sont pas parfaitement alignés et ils peuvent (sauf cas particuliers) s’allonger un peu pour compenser des mouvement des organes (moteur / boite par rapport au pont) ou des différences de distances dues aux mouvements de suspension.
Le point le plus important est l’articulation.
Afin d'avoir une rotation homocinétique, c’est à dire avoir la même vitesse à l’entrée et à la sortie de l’arbre de transmission et une vitesse constante sur chaque tour, il est nécessaire d’avoir une articulation aux deux extrémités de l’arbre.
Cette articulation est faite soit par un croisillon qui permet une rotation dans les deux axes, soit par un bol et une tripode qui permet une rotation dans les deux axes et une élongation.
Pour fonctionner correctement les articulations sont graissées.
Concernant les cardans, la graisse est maintenue grâce à un soufflet. Si le soufflet se perce et que toute la graisse s’en va, la durée de vie du cardan est fortement compromise. La détérioration de l’articulation du cardan génèrera des craquements lors des manœuvre en braquant les roues.
Les croisillons eux, peuvent prendre du jeu, ce qui va provoquer des à-coups.
Voici un aperçu rapide sur les arbres de transmission, il existe une multitude de petites particularités en fonction des constructeurs et des périodes, mais d’un point de vue général, je pense que le tour est fait. N’hésitez pas à poser des questions si vous en avez.
Voilà, voilà …
Lionel.
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permettre une différence de vitesse entre les deux roues.
Attention, j’utilise le terme de“pont”, j’aurais aussi pu parler de différentiel.
Vous vous souvenez, nous avions vu dans le post“La transmission”, pourquoi les deux roues peuvent tourner à des vitesses différentes(en virage notamment) et les différents emplacements possibles de pont.
Pont différentiel
Fonctionnement du pont différentiel
Le mouvement rentre par l’arbre d’entrée, qui a, à son bout, une cannelure inclinée pour pouvoir“attaquer” la grande couronne. La différence de nombre de dents permet de faire une démultiplication. Dans le schéma ci-dessus, cela permet aussi de faire une rotation du mouvement(passer d’un mouvement longitudinal à la voiture, à un mouvement transversal). Dans le cas d’une boîte transversale, le pignon d’attaque et le pont sont parallèles, donc les cannelures ne seront pas inclinées.
Le mouvement sort par les arbres de transmission.
Au niveau du boîtier du pont(ou différentiel), les arbres ont des cannelures appelées planétaires. Entre les planétaires de chaque arbre de transmission, il y a deux satellites.
L’ordre du mouvement est donc : arbre d’entrée, pignon d’attaque, grande couronne, boîtier de différentiel, satellites, planétaires, arbres de transmission. Lorsque vous roulez en ligne droite et qu’il n’y a pas de différence de vitesse entre les roues, les deux planétaires tournent à la même vitesse. Les satellites ne tournent pas(sur eux mêmes). Lorsqu’il y a une différence de vitesse entre les roues, les planétaires vont tourner sur eux pour permettre cette différence de vitesse.
Inconvénient du système
Le mouvement est envoyé à la roue qui a le moins de résistance. Donc si l’adhérence devient faible, si une roue a moins d’adhérence, toute la puissance va aller vers elle. Elle va patiner, à l’extrême jusqu’à tourner dans le vide. Pour palier ce problème, il existe des ponts à glissements limités. Différents procédés sont utilisés : Le plus“commun”, dit auto bloquant est fait avec des disques empilés, en liaison avec les arbres de transmission qui baignent dans une huile spécifique. Quand il y a une différence de vitesse entre les arbres, l’huile chauffe et se fige, bloquant ainsi les disques et diminuant la différence de vitesse entre les roues. Il existe des dispositifs mécaniques avec pignons dans le boitier différentiel qui vont transmettre le couple au satellite opposé. Ainsi, en cas de glissement, la puissance ira sur la roue qui a la meilleur adhérence. C’est entre autre le dispositif“Torsen”. Maintenant, il existe beaucoup de différentiels pilotés électroniquement. Un calculateur envoi un signal à une électrovanne qui va libérer une pression qui va bloquer des empilements de disques. Le dispositif peut juste limiter la différence de vitesse entre les arbres, mais il peut aussi modifier le couple envoyé à chaque roue(en bloquant le glissement d’une roue et libérant le glissement d’une autre). Il existe aussi des systèmes comme l’ESP qui va freiner(avec le système de freinage de la voiture) la roue qui patine, mécaniquement, l’autre roue récupère du couple.
Je laisse à d’autres vous expliquer comment attaquer les satellites ou se demander s’il y a une vie sur Mars.
Voilà, voilà …
Lionel.
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ok... mais par où passe le mouvement de la boîte de vitesse ?
Plutôt que de risquer de vous perdre en cherchant les différents chemins empruntés par le mouvement dans la boite de vitesse, je préfère vous montrer les arbres dans cette vidéo.
Voici une photo des fourchettes qui déplacent les baladeurs dans la boîte.
Le moteur d’une voiture thermique ne permet pas de rouler de 0 à 200 km/h avec une seule démultiplication(une seule vitesse). Donc il est nécessaire de changer le rapport de démultiplication entre le moteur et les roues pour pouvoir démarrer et augmenter sa vitesse.
L’organe qui permet cela est la boîte de vitesse
Avant de voir la boîte d’une voiture, nous allons regarder la démultiplication utilisée sur un vélo(c’est plus visuel). Imaginons un vélo qui aurait 5 vitesses sur la roue arrière.
Pour démarrer dans des conditions difficiles, vous allez mettre la vitesse avec le plus gros pignon derrière. Vous pourrez démarrer facilement, mais vous n’irez pas très vite. Pour augmenter votre vitesse, vous allez changer de … vitesse pour choisir un pignon de plus en plus petit. Lorsque la route sera belle, voir un peu en descente, vous pourrez mettre la vitesse la plus élevée avec le pignon le plus petit et vous pourrez chercher votre vitesse maximale. Si vous vous arrêtez, n’espérez pas pouvoir redémarrer dans cette configuration sauf en forçant longtemps pour arriver à prendre suffisamment de vitesse pour pédaler normalement. Il en est de même si vous vous retrouvez dans une côte. Si vous gardez la vitesse la plus élevée, vousaurez du mal à garder votre vitesse et serez obligé de forcer pour arriver à monter(lentement) en forçant sur vos genoux et cœur. Il en est donc de même avec la voiture.
Faisons un peu de calcul, juste un peu !
Le plateau à l’avant de votre vélo a 44 dents, votre cassette à l’arrière a 5 vitesses avec des pignons qui vont de 14 à 28 dents. La“première” vitesse est sur le pignon qui a 28 dents. Votre démultiplication est de 44/28 soit 1,5714. Donc la roue arrière va aller 1,5714 fois plus vite que votre pédalier. Si vous êtes sur la 5eme vitesse, le pignon a 14 dents, votre démultiplication est de 44/14 soit 3,1428. La roue va 3,1428 fois plus vite que le pédalier. Avec la même vitesse de pédalier, la roue tourne plus vite en 5eme qu’en première.
Pour continuer avec notre vélo, pour augmenter la plage de démultiplication, nous pouvons augmenter le nombre de vitesses, nous pouvons aussi ajouter un plateau devant. Avec le premier plateau, nous avons 5 vitesses et de nouveau 5 vitesses sur le deuxième plateau, donc 10 vitesses au total. Tiens, je viens de vous faire une boîte d’un vrai 4X4 avec une boîte 5 et une boîte de transfert qui a une vitesse lente et une rapide.
La semaine prochaine, nous supprimons la chaîne et nous verrons comment cela se passe dans une boîte de vitesse de voiture.
Voilà, voilà …
Lionel.
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