Comment fonctionnent les transmissions à double embrayage

La plupart des gens savent que les voitures sont livrées avec deux types de transmission de base: les manuels, qui exigent que le conducteur change de vitesse en appuyant sur une pédale d'embrayage et en utilisant un levier de vitesses, et les automatismes, qui font tout le travail de changement de vitesse pour les conducteurs utilisant des embrayages, un convertisseur de couple et des ensembles d'engrenages planétaires. Mais il y a aussi quelque chose entre les deux qui offre le meilleur des deux mondes - le transmission à double embrayage, également appelée transmission semi-automatique, transmission manuelle «sans embrayage» et transmission manuelle automatisée.

Dans le monde des voitures de course, les transmissions semi-automatiques, comme la boîte de vitesses manuelle séquentielle (ou SMG), sont un aliment de base depuis des années. Mais dans le monde des véhicules de production, c'est une technologie relativement nouvelle - une technologie qui est définie par une conception très spécifique connue sous le nom de boîte de vitesses à double embrayage ou à changement direct..

Cet article explorera le fonctionnement d'une transmission à double embrayage, comment elle se compare à d'autres types de transmissions et pourquoi certains prédisent qu'il s'agit de la transmission du futur.

Hands-On ou Hands-Off

Une transmission à double embrayage offre la fonction de deux boîtes de vitesses manuelles en une. Pour comprendre ce que cela signifie, il est utile d'examiner le fonctionnement d'une boîte de vitesses manuelle conventionnelle. Lorsqu'un conducteur souhaite passer d'une vitesse à une autre dans une voiture standard à levier de vitesse, il appuie d'abord sur la pédale d'embrayage. Cela actionne un embrayage unique, qui déconnecte le moteur de la boîte de vitesses et interrompt le flux de puissance vers la transmission. Ensuite, le conducteur utilise le levier de vitesse pour sélectionner un nouvel engrenage, un processus qui consiste à déplacer un collier denté d'une roue dentée à une autre roue dentée de taille différente. Appareils appelés synchroniseurs faites correspondre les engrenages avant qu'ils ne soient engagés pour éviter le meulage. Une fois le nouveau rapport engagé, le conducteur relâche la pédale d'embrayage, qui reconnecte le moteur à la boîte de vitesses et transmet la puissance aux roues.

Ainsi, dans une transmission manuelle conventionnelle, il n'y a pas de flux continu de puissance du moteur vers les roues. Au lieu de cela, la fourniture d'énergie change de sur à de à sur pendant le changement de rapport, provoquant un phénomène connu sous le nom de «choc de changement de vitesse» ou «interruption de couple». Pour un conducteur non qualifié, cela peut entraîner des passagers en avant et en arrière lorsque les vitesses sont changées..

Une boîte de vitesses à double embrayage, en revanche, utilise deux embrayages, mais n'a pas de pédale d'embrayage. Une électronique et un système hydraulique sophistiqués contrôlent les embrayages, tout comme ils le font dans une transmission automatique standard. Dans un DCT, cependant, les embrayages fonctionnent indépendamment. Un embrayage contrôle les rapports impairs (premier, troisième, cinquième et marche arrière), tandis que l'autre contrôle les rapports pairs (deuxième, quatrième et sixième). En utilisant cet agencement, les vitesses peuvent être changées sans interrompre le flux de puissance du moteur vers la transmission. Séquentiellement, cela fonctionne comme ceci:

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Grâce à Jeff Beckman pour son aide avec cet article.

1. Arbres de transmission à double embrayage
2. Avantages et inconvénients des transmissions à double embrayage
3. Transmissions à double embrayage: passé, présent et futur

Un arbre de transmission en deux parties est au cœur d'un DCT. Contrairement à une boîte de vitesses manuelle conventionnelle, qui abrite tous ses engrenages sur un seul arbre d'entrée, le DCT répartit les engrenages impairs et pairs sur deux arbres d'entrée. Comment est-ce possible? La tige externe est évidée, laissant place à une tige interne, qui est imbriquée à l'intérieur. L'arbre creux extérieur alimente les deuxième et quatrième engrenages, tandis que l'arbre intérieur alimente les premier, troisième et cinquième.

Le diagramme ci-dessous montre cette disposition pour un DCT à cinq vitesses typique. Remarquez qu'un embrayage contrôle les deuxième et quatrième vitesses, tandis qu'un autre, indépendant, contrôle les première, troisième et cinquième vitesses. C'est l'astuce qui permet des changements de vitesse ultra-rapides et maintient une puissance constante. Une transmission manuelle standard ne peut pas faire cela car elle doit utiliser un embrayage pour tous les rapports impairs et pairs.

Embrayages multi-plaques

Parce qu'une transmission à double embrayage est similaire à une automatique, vous pourriez penser qu'elle nécessite un convertisseur de couple, qui est la façon dont une transmission automatique transfère le couple du moteur du moteur à la transmission. Les DCT, cependant, ne nécessitent pas de convertisseurs de couple. Au lieu de cela, les DCT actuellement sur le marché utilisent des embrayages multidisques humides. Un embrayage «humide» est un embrayage qui baigne les composants d'embrayage dans un fluide lubrifiant pour réduire les frottements et limiter la production de chaleur. Plusieurs fabricants développent des DCT qui utilisent des embrayages à sec, comme ceux généralement associés aux transmissions manuelles, mais tous les véhicules de série équipés de DCT utilisent aujourd'hui la version humide. De nombreuses motos ont des embrayages à plaques multiples simples.

Comme les convertisseurs de couple, les embrayages multidisques humides utilisent la pression hydraulique pour entraîner les engrenages. Le fluide fait son travail à l'intérieur du piston d'embrayage, vu dans le schéma ci-dessus. Lorsque l'embrayage est engagé, la pression hydraulique à l'intérieur du piston force un ensemble de ressorts hélicoïdaux, qui pousse une série de disques d'embrayage et de disques de friction empilés contre un plateau de pression fixe. Les disques de friction ont des dents internes qui sont dimensionnées et façonnées pour s'engrener avec des cannelures sur le tambour d'embrayage. À son tour, le tambour est connecté à l'engrenage qui recevra la force de transfert. La transmission à double embrayage d'Audi a à la fois un petit ressort hélicoïdal et un grand ressort à diaphragme dans ses embrayages multidisques humides.

Pour désengager l'embrayage, la pression du fluide à l'intérieur du piston est réduite. Cela permet aux ressorts de piston de se détendre, ce qui facilite la pression sur le bloc d'embrayage et le plateau de pression.

Nous examinerons ensuite les avantages et les inconvénients des transmissions à double embrayage.

Espérons que la raison pour laquelle le DCT est classé comme une transmission manuelle automatisée apparaît clairement. En principe, le DCT se comporte comme une transmission manuelle standard: il possède des arbres d'entrée et des arbres auxiliaires pour loger des engrenages, des synchroniseurs et un embrayage. Ce qu'il n'a pas, c'est une pédale d'embrayage, car les ordinateurs, les solénoïdes et l'hydraulique effectuent le changement de vitesse. Même sans pédale d'embrayage, le conducteur peut toujours «dire» à l'ordinateur quand agir grâce aux palettes, aux boutons ou à un changement de vitesse.

L'expérience du conducteur n'est donc qu'un des nombreux avantages d'un DCT. Avec des changements de rapport ne prenant que 8 millisecondes, beaucoup estiment que le DCT offre l'accélération la plus dynamique de tous les véhicules du marché. Il offre certainement une accélération en douceur en éliminant le choc de changement de vitesse qui accompagne les changements de vitesse dans les transmissions manuelles et même certaines automatiques. Mieux encore, il offre aux conducteurs le luxe de choisir s'ils préfèrent contrôler les changements de vitesse ou laisser l'ordinateur faire tout le travail..

L'avantage le plus convaincant d'un DCT est peut-être une meilleure économie de carburant. Parce que le flux de puissance du moteur à la transmission n'est pas interrompu, le rendement énergétique augmente considérablement. Certains experts disent qu'un DCT à six vitesses peut offrir jusqu'à 10% d'augmentation de l'efficacité énergétique relative par rapport à une boîte automatique à cinq vitesses conventionnelle..

De nombreux constructeurs automobiles s'intéressent à la technologie DCT. Cependant, certains constructeurs automobiles se méfient des coûts supplémentaires associés à la modification des lignes de production pour accueillir un nouveau type de transmission. Cela pourrait initialement faire grimper les coûts des voitures équipées de DCT, ce qui pourrait décourager les consommateurs soucieux des coûts..

De plus, les fabricants investissent déjà massivement dans des technologies de transmission alternatives. L'un des plus remarquables est la transmission à variation continue, ou CVT. Une CVT est un type de transmission automatique qui utilise un système de poulie mobile et une courroie ou une chaîne pour régler en continu le rapport de transmission sur une large plage. Les CVT réduisent également les chocs de changement de vitesse et augmentent considérablement le rendement énergétique. Mais les CVT ne peuvent pas gérer les demandes de couple élevées des voitures de performance.

Les DCT n'ont pas de tels problèmes et sont idéaux pour les véhicules haute performance. En Europe, où les transmissions manuelles sont préférées en raison de leurs performances et de leur efficacité énergétique, certains prédisent que les DCT captureront 25% du marché. Un pour cent seulement des voitures produites en Europe occidentale seront équipées d'une CVT d'ici 2012.

Ensuite, nous examinerons l'histoire du DCT et verrons ce que l'avenir nous réserve.

L'homme qui a inventé la boîte de vitesses à double embrayage était un pionnier de l'ingénierie automobile. Adolphe Kégresse est surtout connu pour avoir développé le half-track, un type de véhicule équipé de bandes de roulement en caoutchouc sans fin lui permettant de rouler tout-terrain sur différentes formes de terrain. En 1939, Kégresse conçoit l'idée d'une boîte de vitesses à double embrayage, qu'il espère utiliser sur le légendaire véhicule Citroën «Traction». Malheureusement, des circonstances commerciales défavorables ont empêché le développement ultérieur. -

Audi et Porsche ont adopté le concept à double embrayage, bien que son utilisation ait d'abord été limitée aux voitures de course. Les voitures de course 956 et 962C comprenaient le Porsche Dual Klutch, ou PDK. En 1986, une Porsche 962 a remporté le championnat du monde de prototypes sportifs de Monza 1000 kilomètres - la première victoire pour une voiture équipée de la transmission semi-automatique PDK à palettes. Audi est également entrée dans l'histoire en 1985 lorsqu'une voiture de rallye Sport quattro S1 équipée d'une transmission à double embrayage a remporté l'ascension de Pikes Peak, une course sur la montagne de 4300 mètres de haut..

Cependant, la commercialisation de la transmission à double embrayage n'a été possible que récemment. Volkswagen a été un pionnier dans les transmissions à double embrayage, en autorisant la technologie DualTronic de BorgWarner. Les automobiles européennes équipées de DCT comprennent la Volkswagen Beetle, la Golf, la Touran et la Jetta ainsi que les Audi TT et A3; la Skoda Octavia; et le Seat Altea, Toledo et Leon.

Ford est le deuxième fabricant majeur à s'engager dans les transmissions à double embrayage, fabriquées par Ford Europe et son fabricant de transmissions en coentreprise 50/50, GETRAG-Ford. Il a fait la démonstration du système Powershift, une transmission à double embrayage à six rapports, au Salon international de l'automobile de Francfort 2005. Cependant, les véhicules de production utilisant un Powershift de première génération sont dans environ deux ans..

Pour plus d'informations sur les transmissions à double embrayage et des sujets connexes, consultez les liens sur la page suivante.

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• Ford Europe met les transmissions à double embrayage à la vitesse supérieure
• Considérations relatives à la transmission: au-delà de la boîte de vitesses manuelle

Sources

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