Bibliographie & annexes
Présentation
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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This paper describes automatic gearboxes with converters and continuously variable transmission. The former are being steadily improved for ever increasing quality of service. There are many designs for continuously variable transmission gearboxes. This paper describes two such designs that have been, or are being routinely manufactured: the belt variator and the toroidal variator. A comparison of the performance of the main types of transmission is outlined (manual gearbox, automated gearbox, double-clutch gearbox, automatic gearbox with converter, and continuous variation gearbox), emphasizing yield and fuel consumption.
Auteur(s)
-
Elian BARON : Ingénieur-docteur - Expert chaîne cinématique, Renault Automobiles
-
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
KEYWORDS
automative transmissions | automatic transmissions | continuous variable tranmissions | car consumption | transmissions efficiency
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Performances comparées des différents types de boîtes3. Boîtes de vitesses à variation continue
Les boîtes manuelles, automatisées, ou automatiques conventionnelles cumulent une ou deux des particularités suivantes :
-
rupture de couple à chaque passage de vitesse ;
-
transmissions à « rapports discrets », ce qui veut dire en d'autres termes qu'elles sont dotées d'un nombre limité de rapports.
Ces deux aspects ont des conséquences sur le plan du confort (à-coups dus à la rupture de couple), de la consommation et des émissions polluantes (gestion du point de fonctionnement moteur).
La CVT (Continuously Variable Transmission ) ne présente pas ces inconvénients ; les passages sont insensibles et la gestion du point de fonctionnement moteur bien plus souple. Il faut malgré tout noter que la CVT reste encore en retrait sur le plan du rendement intrinsèque, malgré des progrès significatifs ces dernières années.
Une CVT peut se définir comme une transmission comprenant une infinité de rapports de démultiplication (entre deux valeurs extrêmes données) et qui peut passer de l'un à l'autre en douceur et sans discontinuité. Il est donc possible (par exemple) de garder constante la vitesse de rotation de l'arbre moteur pour différentes vitesses du véhicule.
L'histoire de la CVT remonte aux débuts de l'automobile, et même avant si l'on en juge par un croquis de Léonard de Vinci datant de 1490 et qui présente un concept de transmission à rapport continûment variable (figure 34).
Sans remonter aussi loin, les premiers variateurs utilisés en automobile étaient constitués d'un plateau entraînant une roue à angle droit (figure 35). La roue pouvait coulisser sur son axe, ce qui permettait de faire varier le rapport de démultiplication, aussi bien en marche avant qu'en marche arrière. Par ailleurs, on pouvait débrayer en écartant la roue du plateau. Point important, c'est le conducteur lui-même qui « régulait » le système !
D'autres types de variateurs ont été imaginés, afin notamment d'assurer la compatibilité avec des moteurs de plus en plus puissants. Citons celui de Josef Beier, breveté en 1950 (figure 36), qui mettait en regard des disques mâles coniques et des disques femelles (pressés les uns contre les autres par un fort ressort), chacun de ces ensembles de disques étant monté sur des arbres que l'on pouvait...
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Boîtes de vitesses à variation continue
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.
-
Transmissions dans l'automobile. Influence sur la consommation du véhicule.
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