Article

1 - NÉCESSITÉ D'UNE BOÎTE DE VITESSES

2 - RÉSISTANCE À L'AVANCEMENT DU VÉHICULE

3 - CHOIX DES RAPPORTS DE BOÎTE

4 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : BM2582 v1

Transmissions dans l'automobile - Rôle et détermination des étagements

Auteur(s) : Elian BARON, Philippe PESCAROU

Relu et validé le 29 juin 2023

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

L’histoire des civilisations nous le rapporte bien, les systèmes à engrenages ont toujours servis, et servent encore, à décupler l'effort de l'homme ou de l'animal. Les transmissions automobiles n’échappent pas à cette règle et celle du moteur thermique de nos jours non plus. Cet article explique pourquoi la boîte de vitesses est nécessaire pour adapter la puissance disponible à la demande de l’essieu. Les sollicitations motrices et les différentes résistances (aérodynamiques, liées au roulement, à la pente…) qui s'appliquent au véhicule modifient les conditions de roulage rencontrées. L’étagement de la transmission, c’est-à-dire plusieurs rapports de démultiplication à la boîte de vitesses, est la réponse à cette problématique.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

Automotive transmissions - Role and determination of gear ratios

The history of civilizations has shown that gear systems have always been used in order to multiply human or animal efforts. Automotive transmission also follows this rule and so does the transmission system of current heat engines. This article explains the reasons why the gearbox is essential in order to adapt the available power to the requirements of the axle. The driving stresses and the various resistances (aerodynamic, linked to the driving, slopes, etc.) which apply to vehicles modify the driving conditions. Implementing several gear ratios into the gearbox is the answer to this issue.

Auteur(s)

  • Elian BARON : Ingénieur-Docteur - Expert chaîne cinématique, Renault Automobiles

  • Philippe PESCAROU : Ingénieur-Docteur - Expert-Leader chaîne cinématique, Renault Automobiles

INTRODUCTION

Voilà plus de mille ans que les systèmes à engrenages sont utilisés pour décupler l'effort de l'homme ou de l'animal. Certains de ces systèmes ancestraux sont encore utilisés aujourd'hui, par exemple en Égypte où l'on trouve des oasis équipées de « roues à cuillers » chargées de récupérer l'eau de la source. Ces dernières sont actionnées par la force d'un chameau, via des engrenages perpendiculaires à dents de bois chargés de démultiplier la vitesse, tout en faisant office de renvois d'angle.

D'autres témoignages et contributions aux systèmes à engrenages existent depuis lors, théoriques, pratiques ou même artistiques : citons Dürer, Vinci, La Hire, Euler, Willis, Reuleaux...

Sur ces bases, la première déclinaison pratique d'une transmission est liée au développement de la machine à vapeur et à la nécessité d'adapter la puissance moteur disponible à l'usage requis. Les premiers véhicules à vapeur étaient équipés de roues à rochet, capables de transformer le mouvement alternatif des pistons en mouvement rotatif de l'axe des roues. Mais le besoin de franchir des pentes a vite éliminé ce type de système. En 1784, James Watt brevète une boîte de vitesses à deux rapports et prise constante munie de deux crabots, concept encore utilisé de nos jours. La transmission multirapport vient de naître.

La production d'automobiles, à vapeur d'abord, à pétrole ensuite, s'accompagne alors d'une somme de brevets rapprochant la transmission de la définition qu'elle a aujourd'hui sous sa forme manuelle (Griffith, Bodmer, Pecqueur, Selden, Anderson, Marcus, Benz, Renault...).

Si l'on devait avoir une vue très globale du développement historique des transmissions automobiles, on pourrait distinguer quatre grandes périodes :

  • 1780-1880 : prise en compte de la nécessité d'une transmission pour adapter la puissance motrice aux contraintes liées aux diverses configurations de roulage. Les solutions les plus communes sont alors des transmissions à deux rapports à prise constante et crabots ou à engrenages coulissants ;

  • 1880-1920 : recherche des meilleures solutions pour améliorer l'adéquation entre la puissance moteur et le besoin de puissance aux roues. On assiste alors au développement de nombreuses solutions de type transmissions à engrenages, à chaîne, à courroie, à friction, pneumatiques, hydrauliques, et même électriques ;

  • 1920-1980 : généralisation des transmissions à engrenages, reconnues à la fois pour leur rapport puissance/masse et leur rendement élevés. Ces transmissions bénéficient de progrès constant en matière de fiabilité, d'acoustique et d'agrément de conduite ;

  • depuis 1980 : les prestations du GMP (groupe motopropulseur constitué du moteur et de la transmission) deviennent une préoccupation majeure pour les constructeurs, la réduction de consommation étant prioritaire. Le nombre de rapports des transmissions s'accroît, ainsi que leur ouverture. Dans ce contexte, les boîtes manuelles automatisées font leur apparition. Les transmissions automatiques à convertisseur voient elles aussi leur nombre de rapports augmenter, et l'usage du « lock-up » se généraliser. Les boîtes à variation continue trouvent un écho favorable en Asie, notamment sur les véhicules des segments inférieurs. Les travaux autour de l'optimisation du GMP en matière d'émissions et de consommation sont intensifs. L'électrification des chaînes cinématiques devient un axe fort des bureaux d'études des constructeurs automobiles.

Dans cet article, et pour mieux comprendre les raisons de cet historique, on explique pourquoi la boîte de vitesses est nécessaire. Sur la base d'une application exemple, on comprend quelles sont les sollicitations motrices et résistantes qui s'appliquent au véhicule et on détaille la démarche d'étagement de la transmission qui en résulte.

Dans un article ultérieur [BM 2 583], et sur la base de la même application, on montrera comment on définit les performances du véhicule et comment on peut optimiser la consommation de ce dernier.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bm2582


Cet article fait partie de l’offre

Véhicule et mobilité du futur

(79 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Véhicule et mobilité du futur

(79 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BOSCH -   Mémento de technologie automobile.  -  3e édition (2004).

  • (2) - BARON (E.) -   Notions fondamentales sur les transmissions automobiles.  -  Renault-ENSAM (2006).

  • (3) - WONG (J.Y.) -   Theory of ground vehicles.  -  4th ed., John Wiley & Sons (2008).

  • (4) - LECHNER (G.), NAUNHEIMER (H.) -   Automotive transmissions.  -  Springer (1999).

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Véhicule et mobilité du futur

(79 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS