Comment fonctionnent les transmissions manuelles

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Les transmissions de voiture d'aujourd'hui sont disponibles en standard, manuelle, CVT et même manuelle automatisée. 00ONE / ISTOCK

Si vous conduisez une voiture à levier de vitesse, vous pouvez avoir plusieurs questions flottantes dans votre tête.

Comment le drôle Motif "H" que je déplace ce pommeau de levier de vitesses a-t-il un rapport avec les engrenages à l'intérieur de la transmission? Qu'est-ce qui bouge à l'intérieur de la transmission lorsque je bouge le levier de vitesses?

Quand je me trompe et que j'entends ça horrible broyage son, qu'est-ce que le broyage? Que se passerait-il si je devais accidentellement passer inverser pendant que j'accélère sur l'autoroute? Est-ce que toute la transmission exploserait?

Dans cet article, nous répondrons à toutes ces questions et plus encore en explorant l'intérieur d'une transmission manuelle.

Les voitures ont besoin de transmissions en raison de la physique du moteur à essence. Tout d'abord, tout moteur a un ligne rouge - une valeur de régime maximum au-dessus de laquelle le moteur ne peut pas aller sans exploser. Deuxièmement, si vous avez lu How Horsepower Works, vous savez que les moteurs ont des plages de régime étroites où la puissance et le couple sont à leur maximum. Par exemple, un moteur peut produire sa puissance maximale à 5 500 tr / min. La transmission permet au rapport de démultiplication entre le moteur et les roues motrices de changer à mesure que la voiture accélère et ralentit. Vous changez de vitesse pour que le moteur puisse rester en dessous de la ligne rouge et près de la bande de régime de ses meilleures performances.

Idéalement, la transmission serait si flexible dans ses rapports que le moteur pourrait toujours tourner à sa valeur de régime unique et la plus performante. C'est l'idée derrière la transmission à variation continue (CVT). Nous en reparlerons ensuite.

Contenu
  1. Transmissions à variation continue
  2. Une transmission très simple
  3. Passage en première vitesse
  4. Une vraie transmission
  5. Qu'en est-il du manuel automatisé?
  6. Où sont passés les manuels?

Une transmission à variation continue (CVT) a une gamme presque infinie de rapports de démultiplication. Dans le passé, les CVT ne pouvaient pas rivaliser avec les transmissions à quatre et cinq vitesses en termes de coût, de taille et de fiabilité, de sorte que vous ne les voyiez pas dans les voitures de série. De nos jours, les améliorations de la conception ont rendu les CVT plus courantes.

La transmission est reliée au moteur par l'embrayage. L'arbre d'entrée de la transmission tourne donc au même régime que le moteur, ce qui améliore à la fois la puissance et l'économie de carburant. Les CVT sont devenues courantes dans les voitures hybrides car elles sont considérablement plus efficaces que les transmissions automatiques manuelles et traditionnelles, et leur popularité a explosé à partir de là, alors que les constructeurs automobiles se disputaient les meilleures cotes d'économie de carburant possibles. Fin 2016, une voiture sur quatre vendue aux États-Unis était équipée d'une CVT.

La CVT a ses inconvénients; plus particulièrement, il peut être lent à conduire, car il est conçu pour l'efficacité plutôt que pour le plaisir. Cependant, comme de nombreux conducteurs choisissent de s'éloigner de la transmission manuelle, ce qui réduit l'offre de manuels, la CVT continue d'augmenter sa présence. La CVT fonctionne également mieux dans les petites voitures avec de petits moteurs, c'est pourquoi la plupart des camions et des gros SUV continuent d'utiliser des automatismes traditionnels..

Vous pouvez lire Comment fonctionnent les CVT pour encore plus d'informations sur le fonctionnement des transmissions à variation continue. Regardons maintenant une simple transmission.

Pour comprendre l'idée de base d'une transmission standard, le schéma de gauche montre une transmission à deux vitesses très simple au point mort. Examinons chacune des parties de ce diagramme pour comprendre comment elles s'emboîtent:

  • le arbre vert vient du moteur à travers l'embrayage. L'arbre vert et l'engrenage vert sont connectés en une seule unité. (L'embrayage est un dispositif qui vous permet de connecter et de déconnecter le moteur et la transmission.) Lorsque vous enfoncez la pédale d'embrayage, le moteur et la transmission sont déconnectés afin que le moteur puisse tourner même si la voiture est à l'arrêt. Lorsque vous relâchez la pédale d'embrayage, le moteur et l'arbre vert sont directement reliés l'un à l'autre. L'arbre vert et l'engrenage tournent au même régime que le moteur.
  • le tige rouge et les engrenages sont appelés les layshaft. Ceux-ci sont également connectés en une seule pièce, de sorte que tous les engrenages de l'arbre intermédiaire et l'arbre intermédiaire lui-même tournent comme une seule unité. L'arbre vert et l'arbre rouge sont directement reliés par leurs engrenages engrenés de sorte que si l'arbre vert tourne, il en va de même pour l'arbre rouge. De cette manière, l'arbre intermédiaire reçoit sa puissance directement du moteur chaque fois que l'embrayage est engagé.
  • le tige jaune est un arbre cannelé qui se connecte directement à l'arbre de transmission via le différentiel aux roues motrices de la voiture. Si les roues tournent, l'arbre jaune tourne.
  • le engrenages bleus monter sur des roulements, donc ils tournent sur le tige jaune. Si le moteur est arrêté mais que la voiture roule, l'arbre jaune peut tourner à l'intérieur des engrenages bleus tandis que les engrenages bleus et l'arbre intermédiaire sont immobiles.
  • Le but de la collier est de connecter l'un des deux engrenages bleus à la arbre d'entraînement jaune. Le collier est connecté, à travers les cannelures, directement à la tige jaune et tourne avec la tige jaune. Cependant, le collier peut glisser à gauche ou à droite le long de l'arbre jaune pour engager l'un des engrenages bleus. Les dents sur le collier, appelées dents de chien, s'insèrent dans des trous sur les côtés des engrenages bleus pour les engager.

Voyons maintenant ce qui se passe lorsque vous passez en première vitesse.

Suivez le processus étape par étape de changement de vitesse.

L'image de gauche montre comment, lorsqu'il est passé en première vitesse, le collier violet engage la vitesse bleue à sa droite. Comme le montre le graphique, l'arbre vert du moteur fait tourner l'arbre intermédiaire, qui fait tourner l'engrenage bleu vers sa droite. Cet engrenage transmet son énergie à travers le collier pour entraîner l'arbre d'entraînement jaune. Pendant ce temps, l'engrenage bleu à gauche tourne, mais il tourne en roue libre sur son roulement donc il n'a aucun effet sur l'arbre jaune.

Lorsque le collier est entre les deux vitesses (comme indiqué sur la figure de la page précédente), la transmission est au point mort. Roue libre des deux engrenages bleus sur l'arbre jaune aux différents taux contrôlés par leurs rapports à l'arbre intermédiaire.

À partir de cette discussion, vous pouvez répondre à plusieurs questions:

  • Lorsque vous faites une erreur en changeant de vitesse et que vous entendez un horrible grincement, vous êtes ne pas entendre le bruit des dents d'engrenage qui s'engrènent mal. Comme vous pouvez le voir sur ces schémas, toutes les dents d'engrenage sont toutes entièrement engrenées à tout moment. Le grincement est le son du dents de chien essayer sans succès d'engager les trous sur le côté d'un engrenage bleu.
  • La transmission montrée ici n'a pas de "synchros" (discutée plus loin dans l'article), donc si vous utilisiez cette transmission, vous devrez double embrayage il. Le double embrayage était courant dans les voitures plus anciennes et est encore courant dans certaines voitures de course modernes. En double embrayage, vous appuyez d'abord une fois sur la pédale d'embrayage pour désengager le moteur de la transmission. Cela réduit la pression sur les dents du chien afin que vous puissiez déplacer le collier au point mort. Ensuite, vous relâchez la pédale d'embrayage et faites tourner le moteur à la «bonne vitesse». La bonne vitesse est la valeur de régime à laquelle le moteur doit tourner au rapport suivant. L'idée est de faire tourner le pignon bleu du pignon suivant et le collier à la même vitesse afin que les dents du chien puissent s'engager. Ensuite, vous enfoncez à nouveau la pédale d'embrayage et verrouillez le collier dans le nouveau rapport. À chaque changement de vitesse, vous devez appuyer et relâcher l'embrayage deux fois, d'où le nom de «double embrayage».
  • Vous pouvez également voir comment un petit mouvement linéaire dans le pommeau de levier de vitesses vous permet de changer de vitesse. Le pommeau de changement de vitesse déplace une tige reliée à la fourche. La fourche fait glisser le collier sur l'arbre jaune pour engager l'un des deux engrenages.

Dans la section suivante, nous allons jeter un œil à une vraie transmission.

La plupart des transmissions ont aujourd'hui au moins cinq vitesses.

Les transmissions manuelles à quatre vitesses sont en grande partie obsolètes, les transmissions à cinq et six vitesses prenant leur place comme options les plus courantes. Certaines voitures de performance peuvent offrir encore plus de vitesses. Cependant, ils fonctionnent tous plus ou moins de la même manière, quel que soit le nombre d'engrenages. En interne, cela ressemble à ceci:

Il y a trois fourches contrôlées par trois tiges qui sont engagées par le levier de vitesses. En regardant le tiges de changement de vitesse du haut, ils ressemblent à ceci en marche arrière, première et deuxième vitesse:

Gardez à l'esprit que le levier de vitesses a un point de rotation au milieu. Lorsque vous poussez le bouton vers l'avant pour engager la première vitesse, vous tirez en fait la tige et la fourche pour la première vitesse en arrière..

Vous pouvez voir que vous déplacez le levier de vitesses gauche et droite vous engagez différentes fourches (et donc différents colliers). Déplacer le bouton en avant et en arrière déplace le collier pour engager l'un des engrenages.

Marche arrière est manipulé par un petit pignon fou (violet). À tout moment, la marche arrière bleue dans ce diagramme ci-dessus tourne dans une direction opposée à toutes les autres vitesses bleues. Par conséquent, il serait impossible de mettre la transmission en marche arrière pendant que la voiture avance; les dents du chien ne s'engageraient jamais. Cependant, ils feront beaucoup de bruit.

Synchroniseurs

Les transmissions manuelles dans les voitures particulières modernes utilisent synchroniseurs ou synchros, pour éliminer le besoin de double embrayage. Le but d'un synchro est de permettre au collier et à l'engrenage d'établir un contact par friction avant que les dents du chien n'entrent en contact. Cela permet au collier et à l'engrenage de synchroniser leurs vitesses avant que les dents ne doivent s'engager, comme ceci:

Le cône de l'engrenage bleu s'insère dans la zone en forme de cône du collier, et le frottement entre le cône et le collier synchronise le collier et l'engrenage. La partie extérieure du collier coulisse alors de sorte que les dents du chien puissent engager l'engrenage.

Chaque fabricant met en œuvre des transmissions et des synchros de différentes manières, mais c'est l'idée générale.

La transmission S tronic à sept rapports d'Audi permet aux conducteurs d'utiliser ses modes D (Drive) ou S (Sport). Les conducteurs peuvent utiliser le levier sélecteur ou les palettes de changement de vitesse sur le volant pour changer de vitesse. Audi

La transmission manuelle automatisée est peut-être mieux connue et décrite plus précisément comme la boîte automatique à double embrayage, et c'est une option de plus en plus populaire. Bien que la transmission automatique à double embrayage soit devenue populaire sur les voitures de performance haut de gamme, telles que les Porsche et les Audis, elle est de plus en plus disponible sur les modèles les plus courants..

La boîte automatique à double embrayage fonctionne via deux embrayages, qui sont contrôlés par le réseau informatique de la voiture et ne nécessitent aucune intervention du conducteur. Comme nous l'avons vu, lorsque l'embrayage d'une transmission manuelle est engagé, il déconnecte le moteur de la transmission pour permettre le changement de vitesse. La boîte automatique à double embrayage actionne deux rapports différents à la fois, ce qui termine le changement de vitesse tout en contournant l'étape de déconnexion de puissance. Cela permet à une transmission à double embrayage d'effectuer les changements de rapports beaucoup plus rapidement, car il n'y a pas de «pause» pendant que le moteur et la transmission essaient de se rapprocher.

La voiture est plus rapide car il n'y a pas d'interruption de puissance, la conduite est plus douce car il est presque impossible de localiser le moment du changement de vitesse, et l'économie de carburant est meilleure car il n'y a pas de perte de puissance en raison de changements de rapports inefficaces. Vous pouvez en savoir plus sur les transmissions à double embrayage ici.

Il convient de noter que certaines voitures à double embrayage automatique offrent un mode de changement de vitesse manuel, généralement via des palettes de changement de vitesse au volant, mais l'expérience n'est pas la même. Certains amateurs de performance peuvent déplorer la perte de l'expérience du «rameur», car le changement de vitesse manuel est une compétence agréable à pratiquer et à perfectionner, mais si la vitesse est l'objectif ultime, il est difficile de contester les résultats d'une transmission manuelle automatisée..

Les transmissions manuelles, également connues sous le nom de 5 vitesses, ont perdu de leur popularité aux États-Unis et en 2016, elles ne représentaient que 5% des voitures vendues. Vladdeep / Thinkstock

À la fin de 2016, seulement 5% des véhicules neufs étaient vendus avec une transmission manuelle, selon US News & World Report. C'est en baisse par rapport à un sommet d'environ 25% en 1987.

Même si vous faites partie des rares acheteurs de voitures qui préfèrent conduire une voiture manuelle, vous aurez du mal à en trouver une la prochaine fois que vous irez chez un concessionnaire. Certains fabricants gardent le manuel comme excuse pour facturer plus pour une boîte automatique ou une CVT, mais le revers de la médaille est qu'il est difficile d'obtenir une voiture bien équipée avec une transmission manuelle. Si vous voulez des options telles que les mises à niveau du moteur ou la transmission intégrale, ces fonctionnalités ne sont souvent disponibles que sur les modèles ou les niveaux de finition qui n'offrent pas de transmission manuelle. Les voitures de sport, qui étaient auparavant des moyens infaillibles d'obtenir des transmissions manuelles, se tournent également vers des options automatiques plus rapides et plus efficaces.

Les constructeurs automobiles disent que les transmissions automatiques sont tout simplement meilleures à tous points de vue, en particulier les options CVT et à double embrayage que nous avons couvertes dans les pages précédentes. L'intérêt réel pour posséder une voiture à transmission manuelle est également en baisse, d'autant plus que les conducteurs américains passent plus de temps assis dans une circulation dense, où mettre constamment en drapeau une pédale d'embrayage peut devenir fatigant. Comme le rapporte U.S. News, "à mesure que les conducteurs rencontrent davantage de ces excellents automatismes modernes, moins sont intéressés à apprendre à conduire un manuel."

Dernière mise à jour éditoriale le 26 mars 2018 15:47:01.

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