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RÉSUMÉ
Cet article décrit les boîtes automatiques à convertisseur et les boîtes à variation continue. Les boîtes automatiques à convertisseur font l'objet de progrès continus dictés par des niveaux de prestations toujours plus élevés. Les concepts de boîtes à variation continue sont nombreux. La présente étude se limite à la description de deux d'entre eux faisant ou ayant fait l'objet d'une fabrication en série: le variateur à courroie et le variateur toroïdal. Quelques éléments de comparaison des performances des principaux types de transmissions (boîte de vitesses manuelle, boîte de vitesses automatisée, boîte à double embrayage, boîte automatique à convertisseur et boîte à variation continue) sont également donnés, en focalisant sur le rendement et la consommation.
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Elian BARON : Ingénieur-docteur - Expert chaîne cinématique, Renault Automobiles
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Philippe PESCAROU : Ingénieur-docteur - Expert-Leader chaîne cinématique, Renault Automobiles
INTRODUCTION
Depuis les débuts de l'automobile, les inventions et brevets relatifs aux boîtes de vitesses ont été nombreux et continueront de l'être, les évolutions liées à l'hybridation, voire à l'électrification intégrale du véhicule, allant de pair avec de nouvelles architectures de boîtes de vitesses.
Il existe de nombreux types de boîtes de vitesse, souvent basés sur des concepts très différents, chacun revendiquant des qualités sur le plan des performances ou bien encore du confort.
Dans un premier article [BM 2 586], nous avons décrit trois concepts assez voisins dans leur architecture de base ; la boîte de vitesses manuelle, la boîte de vitesses manuelle automatisée et la boîte automatique à double embrayage.
Dans le présent article, nous nous intéressons aux boîtes automatiques à convertisseur et aux boîtes à variation continue, deux concepts qui monopolisent le marché aux États-Unis et en Asie. Les boîtes automatiques à convertisseur telles que nous les connaissons aujourd'hui existent depuis le milieu du siècle dernier. Il s'agit donc d'un concept éprouvé, mais qui fait l'objet de progrès continus dictés par des niveaux de prestations toujours plus élevés. Les concepts de boîtes à variation continue sont nombreux, mais souvent moins compatibles avec les contraintes technologiques et industrielles actuelles. Nous nous limitons donc ici à la description de deux concepts faisant ou ayant fait l'objet d'une fabrication en série : le variateur à courroie et le variateur toroïdal.
Nous donnons également quelques éléments de comparaison des performances de l'ensemble des principaux types de transmissions (boîte de vitesses manuelle, boîte de vitesses automatisée, boîte à double embrayage, boîte automatique à convertisseur et boîte à variation continue), en focalisant sur le rendement et la consommation.
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MOTS-CLÉS
transmissions automobiles transmissions automatiques transmissions à variation continue consommation du véhicule rendement des transmissions
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2. Boîtes automatiques à convertisseur et trains planétaires
Les boîtes automatiques sont nées avec l'automobile … En 1893 déjà, Benz équipait une voiturette d'une boîte à trains épicycloïdaux, de même que Cadillac en 1902 (2 rapports avant) puis Ford en 1903 (modèle A) et 1908 (modèle T). La boîte présélective Wilson des Daimler et Talbot apparue en 1928 procurait 4 rapports avant, de même que la Cotal française de 1934 (figure 1) montée sur les Delage et Delahaye.
La présélection offrait au conducteur la capacité de changer de vitesse tout en gardant les deux mains sur le volant. Le conducteur choisissait par avance quel rapport enchaîner au rapport en cours en positionnant le levier de vitesses, puis commandait le passage effectif du rapport choisi en appuyant sur l'embrayage.
Mais la première transmission véritablement automatique produite en grande série fut l'Hydramatic de GM, en 1938 (figure 2). Les 4 vitesses de l'Hydramatic étaient obtenues par deux freins à bande et deux embrayages multidisques commandant deux trains épicycloïdaux simples (plus un de marche arrière) en série derrière un coupleur hydraulique.
Le convertisseur hydrodynamique de couple a, quant à lui, été breveté en 1905 et exploité à partir de 1908 comme coupleur entre la turbine à vapeur et l'arbre d'hélice des moteurs marins. À partir de 1934, les bus de Londres, puis de New York, furent équipés de convertisseurs Trilok à réacteur monté sur roue libre. En 1948, Buick produira pour sa boîte automatique Dynaflow des convertisseurs en grande série dont l'architecture sera reprise pour quasiment toutes les transmissions automatiques ultérieures. La Powerglide de Chevrolet, version optimisée de la Dynaflow, apparut en 1950. Elle fut déclinée en de nombreuses versions jusqu'à une époque récente.
En 1958, Buick lança une transmission singulière… et sans avenir, la Flight Pitch Dynaflow (figure 3). Chacune des 3 turbines était solidaire d'un des 3 rapports (engagés simultanément). À...
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BIBLIOGRAPHIE
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Transmissions dans l'automobile. Marché, boîtes de vitesses manuelles, automatisées et DCT.
-
Transmissions dans l'automobile. Rôle et détermination des étagements.
-
Transmissions dans l'automobile. Influence sur les performances du véhicule.
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Transmissions dans l'automobile. Influence sur la consommation du véhicule.
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