Page 6 / 16 : La boîte de vitesse séquentielle

par François Dovat

L’électronique permet d'automatiser une transmission conventionnelle à embrayage et boîte à vitesses mécanique à baladeurs, que l’on nomme alors boîte séquentielle. Cependant, comme ces boîtes sont incapables de changer de rapports sous charge – à moins d’être entraînées par un double embrayage, comme l'Audi-VW DSG (voir notre dossier) – il est souvent préférable de laisser l’initiative de ces changements au conducteur de façon à ne pas le surprendre par une interruption soudaine de la force de traction. La pilotage électronique de l’injection (ou du papillon motorisé) est à même de mettre le moteur au régime exact voulu en intervenant sur sa régulation, si bien que la position de l'accélérateur n'a momentanément plus d'influence pendant la durée du changement de rapport. De ce fait, les synchroniseurs ne sont pas forcément nécessaires : à un ordre soit conducteur soit de la commande automatique, le rapport engagé est sorti, puis le régime est gouverné exactement à celui nécessaire pour craboter le suivant. Toute l’opération ne dure que le temps indispensable pour la synchronisation du régime du moteur. Des vérins hydrauliques ou pneumatiques à commande électrique intégrés dans la boîte se chargent de la commande des fourchettes. La tringlerie de commande ainsi que le levier sont supprimés, ce qui est particulièrement appréciable dans le cas où la boîte est à l'arrière, comme sur les cars par exemple. Cette voie, déjà exploitée par Maybach dès les années 20 pour un médiateur à 2 rapports monté en aval de la boîte principale, mais ou l’habileté du chauffeur remplaçait le pilotage électronique, à été suivie notamment par la firme Eaton-Fuller qui produit les boîtes à vitesses montées sur la majorité des camions américains. Sa commande SAMT, commercialisée dans les années 90 mais dont le système manuel de contrôle laissait fort à désirer, a maintenant cédé la place à une version nommée Autoshift qui peut être pilotée au choix manuellement ou automatiquement.

Figure 2: Volvo I-Shift ZF commercialise des boîtes à 12 et 16 rapports (AS Tronic 12 AS et 16 AS), qui exécutent un double débrayage automatique pour rétrograder et qui activent un frein d’arbre intermédiaire pour monter les rapports. Volvo suit avec l’I-Shift – qui débrayerait ou non pour changer de rapport, selon les circonstances… La boîte à vitesses peut, bien sûr, être synchronisée, comme l’Opticruise de Scania qui passe les vitesses au régime sans débrayer, et celles des voitures (Selespeed d’Alfa-Roméo et SMG de BMW, par ex.) qui emploient les synchroniseurs et débrayent pour passer les vitesses. Mais il ne faut pas se leurrer. Il s’agit encore là d’une architecture mécanique archaïque sur laquelle on a greffé un système sophistiqué de commande presse-bouton. De telles boites nécessitent toujours une interruption de la traction à chaque changement de rapports. Ces interruptions incessantes, si brèves soient-elles, obèrent les accélérations, d’autant plus si le moteur est turbo-suralimenté, et elles augmentent les émissions toxiques. En montée, le véhicule ralentit pendant l’opération, si bien qu’un conducteur de poids-lourd qui démarre en côte en première aura généralement à attendre la fin de la rampe pour passer la 2e. (Avec une locomotive diesel, le problème est encore pire : une interruption momentanée de la traction est hors de question car elle génèrerait des à-coups dans le train capables de provoquer la rupture des attelages.) En outre, il est évident qu’un moteur thermique n’est à même de développer toute sa puissance qu’à un régime déterminé et que pour chaque puissance demandée il présente un point de fonctionnement où son rendement est le meilleur. En l’accouplant à une transmission dont le nombre de rapports est limité, il est la plupart du temps contraint de fonctionner à un régime et sous une charge éloignés de l’optimal, ce qui grève aussi la consommation, les émissions et les performances. De plus ce moteur est soumis à de brusques et soudaines variations de régime lors des changements de rapports, si bien qu’un surcroît d’énergie est encore gaspillé chaque fois pour ré-accélérer ses pièces en rotation. Et, pour que la force de traction disponible à plein régime soit égalée par celle que l’on obtiendra sur le rapport suivant, la réserve de couple du moteur devrait au moins être équivalente à la raison de la boite à vitesses[1]. Sinon, même en poussant jusqu’à la zone rouge du compte-tours, on ne serra pas assuré que le véhicule puisse gravir la rampe si l’on monte une vitesse. Les ingénieurs doivent donc prévoir des moteurs de cylindrée majorée afin qu’ils disposent d’une réserve de couple à peu près suffisante. Qui plus est – non, non, ce n’est pas fini ! –, si le changement de vitesses est automatisé, les concepteurs doivent programmer une certaine hystérésis, c’est à dire une marge entre la montée d’un rapport et sa rétrogradation pour que le système ne change pas tout le temps de rapport lorsque la vitesse du véhicule et la charge du moteur sont situés à la limite entre deux options adjacentes… autrement dit, la montée et la rétrogradation d’un rapport sont retardées. Ces multiples inconvénients ont l’heur de plaire à une clientèle qui ne peut pas se sortir de la tête l’idée stéréotypée que les équipages mobiles du moteur doivent accélérer conjointement avec le véhicule, puis ralentir brusquement à chaque changement de vitesse. Pourtant les avions et les bateaux, eux [2]… -------------------- [1] La raison d’une boite à vitesse est l’écart entre 2 rapports successifs, soit l’un divisé par l’autre. La réserve de couple se définit comme le résultat de la division du couple maxi par le couple au régime maxi. [2] Les voiture de compétition aussi, si la FIA n’avait pas banni les CVT.

(© François Dovat)
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