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Bo�te de vitesses
bo�te de vitesses permis de conduire suite arithm�tique m�canique statique Tweeter
Une bo�te de vitesse est le second maillon de la cha�ne de transmission du couple d'un moteur au roues d'un v�hicule. La bo�te de vitesses propose plusieurs rapports entre la vitesse de rotation de l'arbre moteur et celle des roues motrices. N�cessit� d'une bo�te de vitesses La bo�te de vitesses est l’�l�ment qui permet d’adapter le couple moteur (Un moteur est un dispositif transformant une �nergie non-m�canique (�olienne, chimique, �lectrique, thermique par exemple) en une �nergie m�canique ou travail.[r�f. n�cessaire]) au couple r�sistant de l’arr�t au d�placement ( En g�om�trie, un d�placement est une similitude qui conserve les distances et les angles orient�s. En psychanalyse, le d�placement est m�canisme de d�fense...) du v�hicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un point à un autre.), dans toutes les conditions de roulage (sur le plat, dans les c�tes, les descentes, les virages . . .). V�hicules � moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à partir d'une...) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de...) L'automobile (Une automobile, ou voiture, est un v�hicule terrestre se propulsant lui-m�me � l'aide d'un moteur. Ce v�hicule est con�u pour le transport terrestre de personnes ou de...) est aujourd'hui en quasi exclusivit� mue par moteur thermique. Ces moteurs ont des caract�ristiques de fonctionnement (couple maxi et puissance) qui ne permettent pas leur couplage direct sur les roues des v�hicules terrestres�: Ils n'ont pas du tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) le m�me rendement � tous les r�gimes (en particulier les tr�s basses vitesses), et leur d�marrage est d�licat. Ils ne tournent que dans un seul sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant...), Le couple moteur est plut�t faible (600 N.m correspond � un gros moteur) , de plus il est tr�s inconstant dans la plage (La Plage est un film anglo-américain réalisé par Danny Boyle en 2000 et adapté du roman The Beach d'Alex Garland) d'utilisation de ces moteurs. Ces caract�ristiques g�n�rales imposent pour l'usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) d'un v�hicule terrestre�: La possibilit� de dissocier le moteur des roues du v�hicule, pour les vitesses proches de l'arr�t�: c'est en partie le r�le de l'embrayage (L'embrayage est un dispositif d'accouplement temporaire entre un arbre dit moteur et un autre dit r�cepteur. Du fait de sa transmission par adh�rence, il offre une mise en charge progressive de...). Mais cela suppose que celui-ci puisse rester en position d�bray�e. La possibilit�, d'inverser le sens de rotation au niveau des roues pour assurer la marche (La marche (le pléonasme marche à pied est également souvent utilisé) est un mode de locomotion naturel. Il consiste en un déplacement en appui alternatif sur les jambes, en position debout...) en arri�re. L'augmentation du couple disponible sur la roue (La roue est un organe ou pi�ce m�canique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par son centre.) (l'essieu (Dans un v�hicule � roues, un essieu est un arbre plac� transversalement sous la caisse et supportant par l'interm�diaire des fus�es les roues situ�es � ses extr�mit�s. Un essieu peut �tre...) moteur), le r�ducteur � engrenages �tant la solution la plus commune. De plus, les conditions d'usage�: arr�t court, limitation de vitesse (On distingue :), ralentissement (Le signal de ralentissement (de type SNCF) annonce une aiguille (ou plusieurs) en position d�vi�e qui ne peut �tre franchie � la vitesse normale de la ligne.), relief (Le relief est la diff�rence de hauteur entre deux points. N�anmoins, ce mot est souvent employ� pour caract�riser la forme de la surface de la Terre.), imposent des allures de fonctionnement diff�rents. Un v�hicule doit donc disposer d'un organe (Un organe est un ensemble de tissus concourant à la réalisation d'une fonction physiologique. Certains organes assurent simultanément...) de transmission de puissance (Le mot puissance est employ� dans plusieurs domaines avec une signification particuli�re :) proposant�: Un rapport nul (appel� point (Graphie) mort). Un rapport de marche arri�re. Une ou plusieurs gammes de rapports �tag�s pour la marche avant. Il s'agit donc d'un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une...) de r�ducteurs dispos�s dans un m�me bo�tier. La d�nomination "bo�te de vitesses" est en partie erron�e, puisque, en r�alit�, son r�le est d'adapter le couple. Cette appellation est li�e aux premi�res machines industrielles qui recevaient, l'�nergie (Dans le sens commun l'�nergie d�signe tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumi�re, de produire un mouvement.) motrice d'un arbre (Un arbre est une plante terrestre capable de se développer par elle-même en hauteur, en général au delà de sept mètres....) moteur commun, anim� par un moulin � eau (Un moulin � eau, ou moulin hydraulique, est une installation destin�e � utiliser l'�nergie m�canique produite par le courant d'un cours d'eau qui est amen�e au moulin par un bief. Dans des r�gions c�ti�res,...) ou une machine � vapeur (La machine � vapeur est une invention,dont les �volutions les plus significatives datent du XVIIIe si�cle. C'est un moteur thermique � combustion externe, il transforme l'�nergie thermique que poss�de la vapeur d'eau fournie par une ou des...), tournant � vitesse constante. Des syst�mes de pignons permettaient le choix d'une vitesse de fonctionnement. La d�nomination anglo-saxone est donc plus juste�: Gear Box (litt�ralement�: bo�te � engrenage), cependant, toutes les bo�tes de vitesses ne sont pas construites sur le principe de transmission par engrenages. Alternatives (Alternatives (titre original : Destiny Three Times) est un roman de Fritz Leiber publié en 1945.) � la bo�te de vitesses La technologie (Le mot technologie poss�de deux acceptions de fait :) renaissante des v�hicules �lectriques annonce l'abandon de cet organe de transmission. En effet les moteurs �lectriques sont de plus en plus performants (couple important et compacit� in�gal�e, rendement sans �gal), Ils peuvent dor�navant �tre directement implant�s dans la roue (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par son centre.), ce qui �limine tous les �l�ments de transmission (diff�rentiel, cardans...). La transmission hydrostatique depuis longtemps adopt�e sur les v�hicules de chantier et agricoles permet une variation continue de vitesse avec une distribution naturelle des couples � l'ensemble des roues avec des rendements exceptionnels. Par contre cette technologie est plus encombrante (r�servoir et refroidissement d'huile), mais aussi particuli�rement simple et fiable � mettre en œuvre. Elle n'a fait l'objet (De mani�re g�n�rale, le mot objet (du latin objectum, 1361) d�signe une entit� d�finie dans un espace � trois dimensions, qui a une fonction pr�cise, et qui peut �tre d�sign� par une �tiquette verbale. Il est d�fini par les...) d'essais que sur des v�hicules de petite taille et n'est utilis�e que sur des engin � d�placement lent. Classification des bo�tes de vitesses Pour les v�hicules � moteur thermique, on pourra distinguer les bo�tes suivant trois fonctions techniques ind�pendantes�: La technologie des r�ducteurs�: par engrenages classiques, train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de plusieurs voitures (pour transporter des personnes) et/ou de plusieurs wagons...) �picyclo�dal, courroie... Le syst�me de commande�: manuelle, semi-automatique, automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ing�nieur. Cette discipline traite de la mod�lisation, de l'analyse, de la commande et, de la r�gulation des...), s�quentielle... La synchronisation�: autorisant le changement de rapport en marche ou � l'arr�t seulement. Enfin l'orientation (Au sens litt�ral, l'orientation d�signe ou mat�rialise la direction de l'Orient (lever du soleil � l'�quinoxe) et des points cardinaux (nord de la boussole) ;) qui n'a d'influence que sur la g�om�trie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace de dimension 3 (géométrie euclidienne) et, depuis le XVIIIe siècle, les figures d'autres types d'espaces...) des liaisons avec l'arbre moteur et le diff�rentiel (Un diff�rentiel est un syst�me m�canique qui a pour fonction de distribuer une vitesse de rotation de fa�on adaptative aux besoins d'un ensemble m�canique.). L'architecture (L’architecture, terme issu du latin architectura, mot tir� du grec αρχιτεκτων (� ma�tre-ma�on �) de αρχι (� chef �) et...) est diff�rente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une application définie à l'aide de la trace, dans...) suivant que le moteur est implant� transversalement (axe de rotation du vilebrequin parall�le � l'axe de rotation des roues) ou longitudinalement (axes orthogonaux) et, que le couple est transmis aux roues avant, arri�re, ou aux quatre roues. � chaque combinaison (Une combinaison peut �tre :) correspond un mod�le de bo�te de vitesses diff�rent. Bo�te manuelle � engrenages parall�les Description La bo�te manuelle dite "�� pignons toujours en prise�" est la plus utilis�e de nos jours (Le jour ou la journ�e est l'intervalle qui s�pare le lever du coucher du Soleil ; c'est la p�riode entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil �clairent le ciel. Son d�but (par rapport �...); elle se distingue sur ce point des bo�tes de machines outils qui disposent d'engrenages d�saccoupl�s. Ce type de bo�te est constitu� g�n�ralement de deux arbres portant des pignons�: L’arbre d’entr�e (ou primaire) li� � l’arbre moteur via l'embrayage, porte les pignons primaires fixes. Il y a autant de pignons que de rapports de bo�te. L’arbre de sortie (ou secondaire) portant des pignons fous (engrenant respectivement avec un pignon de l'arbre d'entr�e), les syst�mes de crabotage et les synchroniseurs. Le troisi�me arbre n'intervient que pour la marche arri�re. Il contient un pignon pouvant coulisser et s'intercaler entre un pignon de l'arbre d'entr�e et un autre de l'arbre de sortie�; ainsi, on dispose d'un engrenage de plus entre les deux arbres (soit deux inversions de sens de rotation au lieu d'une), d'o� la marche invers�e. C'est le seul cas o� l'engrenage n'est pas toujours en prise. L'arbre de sortie est li� au couple conique (Un couple conique est un engrenage conique, destin� � transmettre un mouvement de rotation entre deux arbres non parall�les concourants(souvent avec un angle...) du diff�rentiel, int�gr� au carter de la bo�te (pour les v�hicules � traction avant) ou report� sur le pont (Un pont est une construction qui permet de franchir une dépression ou un obstacle (cours d'eau, voie de communication, vallée, etc.) en passant par-dessus cette séparation. Le franchissement supporte le passage d'hommes et de...) arri�re (pour les v�hicules � propulsion). Le changement de rapport se fait par manipulation de coulisseaux actionnant crabots et synchroniseurs gr�ce aux fourchettes de commandes li�es temporairement au levier de vitesses. Fonctionnement S�lection d'un rapport Le principe de ce type de bo�te repose sur le choix de plusieurs couples de pignons (appel�s engrenages) offrant des rapports de transmission diff�rents. Chaque engrenage est constitu� d’un pignon d'entr�e solidaire de l’arbre primaire, et d’un autre pignon de sortie en liaison pivot avec l’arbre secondaire. Un rapport est enclench� lorsqu'un des pignons de sortie devient solidaire de l'arbre secondaire. Pendant ce temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) les autres pignons tournent librement. On dit qu'ils sont fous. Apr�s d�brayage, pour rendre un pignon fou solidaire de son arbre, il faut dans un premier temps le synchroniser avec son arbre, c'est-�-dire annuler la vitesse de rotation relative, puis le bloquer en rotation. La manœuvre est assur�e par un synchroniseur (synchro) et un crabot mont�s sur des cannelures, donc en liaison glissi�re avec l’arbre, et command�s en translation par l’une des fourchettes. L'accouplement entre le crabot et le pignon correspondant s'effectue au moyen de dents, qui peuvent �tre frontales (cr�neaux) ou p�riph�riques (cannelures). Les formes compl�mentaires des deux �l�ments assurent une transmission de la puissance par obstacle. Ce sont ces dents-l� qui grognent lorsqu'on loupe (Une loupe est un instrument d'optique subjectif constitu� d'une lentille convexe permettant d'obtenir d'un objet une image agrandie. La loupe est la forme la plus simple du microscope optique, qui, lui, est constitu� de plusieurs...) la manœuvre, et pas les dents d'engrenage. Le maintien du rapport enclench� se fait � l’aide d’un syst�me de verrouillage des crabots sur l'arbre de sortie, mais aussi des coulisseaux de fourchette (entra�n�s par le levier de vitesses) sur le carter de bo�te. Engrenages Dans ce type de bo�te, on adopte g�n�ralement des engrenages � denture h�lico�dale. Ils sont plus silencieux car les dents en prise sont plus nombreuses (rapport de conduite am�lior�); elles subissent donc chacune moins de charge (La charge utile (payload en anglais�; la charge payante) repr�sente ce qui est effectivement transport� par un moyen de transport donn�, et qui donne lieu � un paiement ou un b�n�fice non p�cuniaire pour �tre...) que les pignons � dentures droites. Malheureusement, elles provoquent une pouss�e (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air brassé par un moteur, dans le sens inverse de l'avancement.) axiale, ce qui impose l'utilisation de roulements adapt�s et un renforcement des paliers. Il faut noter que la marche arri�re est obtenue avec des pignons � denture droite, ce qui explique le bruit (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son. C'est-�-dire vibration de l'air pouvant donner lieu � la cr�ation d'une sensation auditive.) si caract�ristique. Ce m�me bruit est identifiable sur les voitures anciennes. Ce choix est impos� par le principe m�me de la marche arri�re puisqu'un pignon est d�plac� axialement pour relier les deux arbres (un engrenage suppl�mentaire pour l'inversion). Prise directe Sur certaines bo�tes, lorsque les deux arbres sont en ligne, il est possible de les accoupler directement: pour la prise directe, l'un des manchons rend le pignon de sortie de l'arbre d’entr�e solidaire � l'arbre secondaire. Les pignons fous ont donc 2 dentures diff�rentes�: l'une, p�riph�rique, qui sert � transmettre le mouvement de l'arbre primaire au secondaire et l'autre, droite ou p�riph�rique, pour le passage des vitesses. Ainsi, la denture p�riph�rique des pignons n’est pas ab�m�e lors du passage des vitesses car les chocs lors de l’engrenement sont support�s par l’ensemble de la denture du synchro. Pour la marche arri�re, l’axe tertiaire est d�plac� par une fourchette et le pignon qu’il porte vient se placer entre les deux pignons du couple correspondant pour inverser le sens de rotation. Bo�te robotis�e Ce sont des bo�tes manuelles standards auxquelles on a greff� un syst�me automatis�, �lectrotechnique (�tymologiquement l'�lectrotechnique d�signe l'�tude des applications techniques de l'�lectricit�. En r�alit�, l'�lectrotechnique regroupe les disciplines traitant l'�lectricit� en...) souvent associ� � l'hydraulique (L'hydraulique d�signe la branche de la physique qui �tudie les liquides. En tant que telle, les champs d'investigation qu'elle propose regroupent plusieurs domaines :), qui soit se comportent�: En mode automatique�: comme une bo�te automatique changeant les rapports au moment le plus opportun�; Soit en mode semi-automatique, assistant le conducteur en lui laissant le soin de demander, (� l'aide de boutons, palettes, ou d'un levier), le passage des rapports, mais qui n'agit que quand les conditions ad hoc sont r�unies. On trouve ce syst�me chez diff�rents constructeurs, sous l'appellation Sensodrive (Sensodrive est le nom commercial de la bo�te de vitesse manuelle pilot�e (ou bo�te de vitesse robotis�e) qui �quipe les voitures de la marque Citro�n.) chez Citro�n (Citro�n est un constructeur automobile fran�ais fond� en 1919 par Andr� Citro�n.), Quickshift chez Renault, Selespeed chez Alfa Romeo (Alfa Romeo est une marque automobile italienne fond�e � Milan le 24 juin 1910, propri�t� de Fiat depuis 1986 ; et qui fut auparavant propri�t� de l'�tat italien de 1933 � 1986.), F1 chez Ferrari ( Automobiles et motos Ferrari, constructeur automobile italien dont le nom provient de son fondateur Enzo Ferrari. Scuderia Ferrari, l'�curie de course...), etc. Bo�te s�quentielle Description C'est une version d�riv�e (La d�riv�e d'une fonction est le moyen de d�terminer combien cette fonction varie quand la quantit� dont elle d�pend, son argument, change. Plus pr�cis�ment, une...) de la bo�te de vitesses manuelle, qui reprend le m�me principe m�canique (Dans le langage courant, la m�canique est le domaine des machines, moteurs, v�hicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce qui produit ou transmet...) de pignons et de crabots, mais avec une configuration qui implique que, le conducteur ne peut pas choisir un rapport au hasard (Dans le langage ordinaire, le mot hasard est utilisé pour exprimer un manque efficient, sinon de causes, au moins d'une reconnaissance de cause à effet d'un événement.), mais uniquement le rapport imm�diatement sup�rieur ou inf�rieur � celui en service, ce qui constitue une s�quence dans le passage des vitesses. C'est le cas des bo�tes de motocyclettes ainsi que de nombreuses automobiles de courses. Fonctionnement Sauf obligation�: r�glementation de course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.) automobile ou co�t de fabrication, dor�navant le passage des vitesses ne se fait plus m�caniquement par la manœuvre du conducteur d'un levier et d'une p�dale de d�brayage. Mais, au moyen d'un automatisme m�canique ou �lectro-hydraulique qui assurent seul le passage des vitesses. Le pilotage �lectronique de l’injection (Le mot injection peut avoir plusieurs significations :) et du papillon motoris� permet de mettre le moteur et les pignons, � la vitesse de rotation voulue, pendant le passage des vitesses�; si bien que la position de l'acc�l�rateur n'a plus d'influence pendant la dur�e du changement de rapport. Bo�te � crabots Description En haut�: le barillet de s�lection avec ses cames, provoque en tournant un d�placement lat�ral des fourchettes, qui poussent les crabots, ceux-ci se solidarisent avec un des pignons situ� sur l'arbre � c�t�. En bas�: un des arbres de la bo�te, avec ses pignons et ses crabots. Utilis� en comp�tition (rallye notamment) et sur les motos, cette bo�te poss�de l'avantage de pouvoir se passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) d'embrayage et d'avoir un meilleur rendement, au prix d'une usure qui peut �tre rapide et d'un claquement lors des passages de vitesse. Fonctionnement Une bo�te manuelle, synchronis�e, poss�de des pignons et bagues (synchros) qui permettent d'accorder la vitesse de rotation de l' arbre primaire avec celle de l'arbre secondaire, avant d'engager les pignons. Une bo�te � crabot ne poss�de pas ces synchronisateurs, la vitesse passe d'un coup et, parfois violemment, si les arbres n'ont pas des vitesses de rotation proches. Ces bo�tes ont souvent des engrenages � dentures droites qui supportent mieux les �-coups, mais qui font nettement plus de bruit, par contre elles ont un meilleur rendement, car la pouss�e lat�rale des pignons � denture h�lico�dale est absente. Bo�te automatique Description La transmission automatique est un syst�me capable d’assumer de mani�re autonome les fonctions de l’embrayage et de la bo�te de vitesses. � l'identique d'une bo�te de vitesses robotis�e, c'est un syst�me �lectro-hydraulique pilot� par un calculateur �lectronique qui g�re les passages de vitesses. Le levier de commande (Commande : terme utilis� dans de nombreux domaines, g�n�ralement il d�signe un ordre ou un souhait imp�ratif.) permet la s�lection de plusieurs programmes�: P�: Frein (Un frein est un syst�me permettant de ralentir, voire d'immobiliser, les pi�ces en mouvement d'une machine ou un v�hicule en cours de d�placement.) de parking�: la bo�te est bloqu�e par l'enclenchement simultan� d'au moins deux rapports. R�: Marche arri�re (Reverse). N�: Point mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si on a pu parler de la mort dans un sens cosmique plus général, incluant par exemple la mort des...) (neutre). D�: Conduite normale avec 3 ou 4 rapports (Drive). 2�: Conduite soit�: avec les seuls rapports de 1re et 2e, ce qui laisse le moteur prendre des tours, adapt� � la conduite en montagne (Une montagne est une structure topographique significative en relief positif, située à la surface d'astres de type tellurique (planète tellurique,...). avec le seul rapport de 2e (m�me au d�marrage) pour faciliter les d�part sur neige (La neige est une forme de précipitation, constituée de glace cristallisée et agglomérée en flocons pouvant être ramifiés d'une infinité de façons. Puisque les...) ou verglas (Le verglas est un dépôt de glace compacte et lisse, généralement transparent, provenant d'une pluie ou d'une bruine d'eau surfondue, en état de surfusion,...). 1 ou L�: Conduite en 1re uniquement (Low), utilis�e par exemple dans les fortes descentes�; en position D, la voiture (Une automobile, ou voiture, est un v�hicule terrestre se propulsant lui-m�me � l'aide d'un moteur. Ce v�hicule est con�u pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises, elle est �quip�e en cons�quence. C'est un des moyens...) s'emballant tr�s facilement. Sur certains mod�les, le conducteur peut, de plus, donner l'ordre du passage de vitesse au moyen d'une commande manuelle (levier ou bouton sur le volant ou palette derri�re le volant). Cette bo�te est en g�n�ral associ�e � un coupleur (Un coupleur est un organe destin� � assurer une liaison entre deux parties distinctes d'une machine. Cet �quipement peut �tre m�canique, �lectrotechnique,...) hydraulique, qui remplace l'embrayage classique � friction par un embrayage centrifuge � huile (L'huile est un terme générique désignant des matières grasses qui sont à l'état liquide à température ambiante et qui ne se mélangent pas à l'eau, mais, est...). Fonctionnement �corch� de bo�te automatique Renault (Mus�e de la Villette, Paris) Vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) de l'ext�rieur, cette bo�te est dispos�e identiquement � la bo�te manuelle entre le moteur et le diff�rentiel-pont. Cependant, la gestion des changements de vitesse requiert des adaptations technologiques�: En amont, l'embrayage est remplac� par un convertisseur de couple hydraulique. Son r�le est de transmettre le couple d'entra�nement tout en autorisant des glissements (�quivalent du patinage in�vitable lors du passage de rapport), il sert aussi � s�parer le moteur du reste de la cha�ne (Le mot cha�ne peut avoir plusieurs significations :) comme un embrayage. La constitution la plus r�pandue est celle de trains �picyclo�daux en cascade. En solidarisant par le biais d'embrayages ou de freins, certaines parties de ces trains, on obtient des rapports diff�rents. La s�lection d'un rapport d�pendant alors uniquement d'une combinaison d'ordre des pistons de commande. De ce fait, il n'y a aucun crabotage � piloter. Un �tage, ou train �picyclo�dal est constitu� de diff�rents composants, plan�taires, satellites (Satellite peut faire r�f�rence � :), porte satellites, qui tournent librement les uns par rapport aux autres (2 mobilit�s par �tage). Une pompe (Une pompe est un dispositif permettant d'aspirer et de refouler un fluide.) hydraulique haute pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.), int�gr�e dans la bo�te, entra�n�e directement par le moteur, fournit l'�nergie pour les actuateurs hydrauliques n�cessaire aux embrayages et aux freins, elle lubrifie aussi sous pression les diff�rents �l�ments. Le syst�me de commande prend en consid�ration l'intention du conducteur (�tat des p�dales d'acc�l�rateur et frein) le r�gime du moteur, la vitesse du v�hicule, ainsi que le couple transmis. Le meilleur rapport est alors appliqu�. Un distributeur (�quivalent de la carte � trous) envoie alors la pression vers les �l�ments concern�s. Les premi�res g�n�rations de bo�tes automatiques sont pilot�es par des syst�mes m�caniques, �lectrom�caniques (bo�te Cotal) ou hydrauliques. Un c�ble reliant la bo�te � l'acc�l�rateur, asservit la bo�te � la charge du moteur. La pression variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un...) d�livr�e par la pompe donne une information proportionnelle au r�gime moteur. Ces param�tres permettent au syst�me de contr�le (Le mot contr�le peut avoir plusieurs sens. Il peut �tre employ� comme synonyme d'examen, de v�rification et de ma�trise.) de d�clencher le passage des rapports en fonction des besoins. Les g�n�rations de bo�tes actuelles sont pilot�es par des calculateurs �lectroniques, lesquels, associ�s � de nombreux capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'�tat d'une grandeur physique observ�e en une grandeur utilisable, exemple : une tension �lectrique, une hauteur...), permettent une gestion de plus en plus intelligente de la bo�te. Note importante�: le contr�le du niveau d'huile d'une bo�te automatique se fait moteur tournant, la pompe � huile "remplissant" le convertisseur de couple. Ceci implique qu'une bo�te automatique dispose d'une jauge ( En tant qu'instrument de mesure : Une jauge est un instrument de mesure. On trouve par exemple : La jauge de contrainte, traduisant un effort m�canique en r�sistance...). �tagement d’une bo�te de vitesses La bo�te id�ale serait celle proposant le bon rapport pour chaque situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il...). On ne peut cependant pas multiplier les rapports � l’infini (Le mot « infini » (-e, -s ; du latin finitus, « limité »), est un adjectif servant à qualifier quelque chose qui n'a pas de limite en...). La gamme de rapports propos�s doit donc �tre la plus universelle possible. Longtemps limit�e � 3 vitesses, la bo�te automobile � progressivement pris 4 puis 5 voire 6 vitesses sur les v�hicules haut de gamme. Les camions (Le camion est un v�hicule automobile � roues destin� � transporter des marchandises. Le routier (routi�re) ou camionneur (camionneuse) a pour profession la...) ont, depuis longtemps, des �tagements de transmission sur plus de 10 rapports. Les motocyclettes en ont, habituellement, 6 (on a vu des mod�les de s�rie avec 7 rapports, et davantage en comp�tition). Cependant certains v�hicules (Daf dans les ann�es 1960) ont dispos� d'un variateur proposant une gamme continue de rapports. De nos jours, on trouve de nouveaux v�hicules de tourisme (Le tourisme est le fait de quitter son domicile, pour des raisons personnelles, pour une durée supérieure à 24 heures. Ce qui implique la consommation...) bas�s sur le m�me principe de la Transmission � Variation Continue ( CVT ). Celles-ci ont l'avantage d'adapter en permanence le r�gime du moteur et le couple appliqu� pour correspondre au mieux � l'�quation (En math�matiques, une �quation est une �galit� qui lie diff�rentes quantit�s, g�n�ralement pour poser le probl�me de leur identit�. R�soudre l'�quation consiste �...) �conomie/vitesse impos�e par le conducteur. D'autre part, la variation du rapport appliqu� se faisant progressivement, aucun �-coup n’est perceptible, contrairement � certaines bo�tes automatiques robotis�es et plus rarement s�quentielles. L'accent est donc mis sur le confort et l'�conomie. Actuellement, ces bo�tes automatiques �quipent notamment les Nissan (Nissan Jid?sha Kabushiki Gaisha (?????????) ou Nissan (??) (NASDAQ : NSANY) est un constructeur automobile japonais.) Micra n-CVT (93~2002) et les Honda Jazz CVT en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du...). Rapport de transmission Le rapport de transmission globale (bo�te (s) + pont) est un rapport entre les vitesses du moteur et des roues, mais aussi (au rendement pr�s) entre le couple moteur et le couple disponible � la roue. Les moteurs proposant un couple plut�t mod�r� et fonctionnant correctement � des r�gimes �lev�s (milliers de tours/minute), il convient donc de r�duire la vitesse (centaines de tours/minute) ce qui aura pour effet d’augmenter le couple � la roue, c'est-�-dire l’effort de propulsion (La propulsion est le principe qui permet � un corps de se mouvoir dans son espace environnant. Elle fait appel � un propulseur qui transforme en force motrice...) (au sens large) du v�hicule. La s�rie de rapports disponibles sur une bo�te est optimis�e en prenant en compte les caract�ristiques du moteur�: couple, puissance et rendement (consommation sp�cifique) maximaux, et les r�gimes associ�s du moteur. La plupart des moteurs ont une caract�ristique de fonctionnement selon le sch�ma ci-contre�; mais aussi les caract�ristiques du v�hicule�: Masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de...) de la voiture (PTRA) Taille des roues, rapport du diff�rentiel. Vitesse maximale souhait�e Cx coefficient (En math�matiques un coefficient est un facteur multiplicatif qui d�pend d'un certain objet, comme une variable (par exemple, les coefficients d'un polyn�me), un espace vectoriel, une fonction de base et ainsi de suite. Habituellement les...) de tra�n�e. Rapport de premi�re Le rapport de premi�re n’est utilis� que pour arracher le v�hicule de sa position d’arr�t. Sa d�termination repose sur la consid�ration d’un cas d�favorable de d�marrage, � savoir le v�hicule en charge maximale et une c�te � 15�%. On d�termine ainsi par une �tude m�canique statique (Le mot statique peut d�signer ou qualifier ce qui est relatif � l'absence de mouvement. Il peut �tre employ� comme :), le couple n�cessaire � la roue.. La marche arri�re est donc souvent propos�e avec le m�me rapport de transmission que la premi�re (voire un peu plus court). Rapports interm�diaires Une fois le v�hicule en mouvement, pour atteindre la vitesse de croisi�re, ou la vitesse maximale, l’acc�l�ration (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur...) impose une force (Le mot force peut d�signer un pouvoir m�canique sur les choses, et aussi, m�taphoriquement, un pouvoir de la volont� ou encore une vertu morale � cardinale � �quivalent au courage...) de propulsion permanente. Le moteur doit donc donner le maximum de couple. Pour cela, lors du passage du rapport sup�rieur (par exemple 1re vers 2e), le moteur quittant le r�gime � puissance maximale doit retomber au moins sur le r�gime � couple maximal. Il en r�sulte un �tagement id�al (En mathématiques, un idéal est une structure algébrique définie dans un anneau. Les idéaux généralisent de façon féconde l'étude de la...) des rapports de transmission suivant une suite g�om�trique (En math�matique, on appelle suite g�om�trique une suite u d�finie sur � valeurs dans un corps E, et telle qu'il existe un �l�ment q de appel� raison pour lequel :) dont la raison est le rapport entre les r�gimes � puissance et couple maximum. Rapport sup�rieur La p�n�tration dans l’air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec...) de la voiture et les frottements dans l’ensemble de la transmission offrent une r�sistance � l’avancement qui �volue avec la vitesse. La puissance consomm�e augmente donc avec la vitesse. Il existe donc une valeur de puissance �quivalente � la puissance maximale d�livr�e par le moteur. Ce r�gime de fonctionnement permet de fixer le rapport sup�rieur de la bo�te de vitesses. C’est, par ailleurs, ce rapport qui entre en compte pour le calcul de la puissance fiscale d’un v�hicule (France). Bien s�r ce rapport n’entre pas syst�matiquement dans la suite d�finie pr�c�demment. L’�tagement est alors corrig�. Les consid�rations �cologiques ont conduit les constructeurs � r�duire la consommation des v�hicules. Aujourd’hui le dernier rapport est souvent d�termin� pour un r�gime de croisi�re � consommation sp�cifique minimale (consommation par tour minimale, soit un rendement maximal). Ce point de fonctionnement du moteur est suffisant pour maintenir la voiture � vitesse �tablie. Quelques cas particuliers V�hicules 4x4 Les v�hicules tout-terrain sont souvent �quip�s d’une seconde ( Seconde est le f�minin de l'adjectif second, qui vient imm�diatement apr�s le premier ou qui s'ajoute � quelque chose de nature identique. La seconde est...) bo�te de vitesses appel�e bo�te de r�duction ou transfert, la plupart du temps non synchronis�e, donc manipul�e � l’arr�t. La r�duction offrant plus de force � l’avancement pour les franchissements. Le m�me dispositif permet aux tracteurs agricoles de disposer de plus de force pour la traction des socs et autres charrues. Les Bugatti (Bugatti est un constructeur de voitures fran�ais, plus pr�cisement alsacien, propri�t� du groupe Volkswagen AG depuis 1998.) Royales, dont Le Coup� Napol�on d'Ettore Bugatti (Ettore Bugatti de son vrai nom Ettore Arco Isidoro Bugatti (n� le 15 septembre 1881 - 21 ao�t 1947) est un inventeur et designer en m�canique avant-gardiste...), sont �quip�es d’un moteur de 8 cylindres et 15�000 cm�, avec un couple tel, que le seul rapport de 2e suffit � les conduire de 0 jusqu’� des vitesses peu raisonnables, la 3e ne prenant le relais que pour aller chatouiller les 200 Km/h. La 2CV Citro�n proposait d�s 1948 une bo�te � 4 rapports alors que la Traction, reine de la route (Le mot � route � d�rive du latin (via) rupta, litt�ralement � voie bris�e �, c'est-�-dire creus�e dans la roche, pour ouvrir le chemin.) alors n’en disposait que de 3. Aussi, pour rester dans l’esprit de la modestie annonc�e, la 4e sera appel�e S (surmultipli�e) pour ne pas �tre consid�r�e comme une vitesse. L’�tagement de cette bo�te est curieusement selon une suite arithm�tique (En math�matique, une suite arithm�tique est une suite d�finie sur � valeurs dans un groupe additif E telle qu'il existe un �l�ment de appel� raison pour lequel :) ce qui g�n�re des trous �normes entre 1re, 2e et 3e. Enfin sa constitution est assez particuli�re avec 4 arbres deux � deux coaxiaux et des r�ductions obtenues avec 1 ou 3 engrenages successifs. La Ford (Ford Motor Company, g�n�ralement appel�e simplement Ford, est un constructeur automobile am�ricain.) T fut en son temps la voiture produite dans le plus grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'exemplaires. Elle se distinguait cependant par sa bo�te de vitesses particuli�re qui lui a valu un permis de conduire (Le permis de conduire est un droit administratif de circuler donnant l'autorisation de conduire certains v�hicules dans un pays donn�. Il est obligatoire de le poss�der pour conduire. En cas...) sp�cial. Reposant sur l'architecture d'une bo�te automatique avec des trains �picyclo�daux, les rapports �taient choisis via 1 levier et 2 p�dales actionnant les sangles de commandes. Il arrivait souvent que la premi�re reste enclench�e (syst�me coll� en hiver)�; alors, comme dans les films de Laurel et Hardy, nombre d'utilisateurs se sont faits �craser lors du d�marrage � la manivelle�; une parade �tant de soulever pr�alablement une roue motrice � l'aide du cric, le diff�rentiel faisant alors tourner la roue dans le vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.). Source: Wikip�dia publi�e sous licence CC-BY-SA 3.0.
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