Bienvenue dans Gearhead 101 — une série sur les bases du fonctionnement des voitures pour les néophytes de l’automobile.
Dans notre premier article de la série, nous avons discuté des tenants et aboutissants du fonctionnement d’un moteur de voiture. Nous avons appris qu’à travers un tas de petites explosions, le moteur de votre voiture crée un mouvement de rotation dans le vilebrequin. Ce mouvement de rotation – appelé couple – est ce qui alimente la voiture.
Tout va bien. Mais comment transférer le couple du moteur pour déplacer les roues de la voiture?
La réponse à cette question est le sujet de l’article d’aujourd’hui: la transmission.
Qu’est-ce que la transmission
La transmission n’est pas une seule pièce de votre voiture, mais plutôt une série de pièces qui fonctionnent ensemble pour transférer la puissance de rotation produite par votre moteur à vos roues afin que votre voiture puisse se déplacer.
Vous avez peut-être déjà rencontré le mot « groupe motopropulseur ». Bien qu’il soit souvent utilisé de manière interchangeable avec la transmission, ce n’est pas la même chose. Le groupe motopropulseur englobe tout ce qui fait partir la voiture, y compris le moteur. La transmission englobe les choses qui font que la voiture va, sans compter le moteur. Ce sont ces pièces exclusives au moteur sur lesquelles nous nous concentrerons ci-dessous.
Il existe plusieurs agencements de transmission. Pour cet article, je me concentrerai sur les deux que l’on retrouve dans la plupart des véhicules: les transmissions aux roues arrière et les transmissions aux roues avant. Dans mon prochain article, nous entrerons dans le monde étonnamment compliqué des quatre roues motrices et de la transmission intégrale!
Transmission aux roues arrière
Dans les arrangements de transmission des roues arrière, la puissance est transférée aux roues arrière pour déplacer la voiture. C’est l’arrangement de transmission qui a été le plus long et qui est encore utilisé aujourd’hui sur de nombreuses voitures et camions.
Cette disposition offre une myriade d’avantages par rapport à la variété des roues avant. Premièrement, il répartit le poids de manière plus égale à chaque pneu, ce qui permet une meilleure direction et une meilleure maniabilité. Deuxièmement, la traction arrière peut offrir un freinage supérieur par rapport aux véhicules à traction avant. Enfin, et ce qui est probablement le plus important, les arrangements de la transmission des roues arrière divisent les tâches de direction et de conduite du véhicule, ce qui peut conduire à une meilleure tenue de route et à une meilleure accélération. Avec les véhicules à traction arrière, les roues arrière n’ont qu’à déplacer la voiture. Dans les voitures à traction avant, les roues doivent à la fois déplacer la voiture vers l’avant ou vers l’arrière et la diriger vers la gauche ou la droite. Nous en parlerons plus à ce sujet lorsque nous discuterons des arrangements de la transmission des roues avant ci-dessous.
Les transmissions aux roues arrière se composent des pièces principales suivantes:
Transmission. Je prévois de consacrer un article entier au fonctionnement des transmissions, mais pour l’instant, comprenez que la transmission contrôle la quantité de puissance qui va de votre moteur à vos roues. Dans les voitures à traction arrière, la transmission est fixée à l’arrière du moteur au moyen d’un volant d’inertie. La transmission prend le mouvement de rotation — le couple – du vilebrequin du moteur et le transmet à l’arbre d’entraînement…
. L’arbre d’entraînement est un tube de rotation qui se connecte à l’arrière de la transmission et transmet la puissance de rotation qui a commencé dans le moteur à l’arrière du véhicule au niveau du différentiel (plus à ce sujet dans un peu). Les conceptions d’arbres d’entraînement sont de deux types: tube de couple et Hotchkiss.
Les arbres d’entraînement à tube de couple étaient utilisés sur les véhicules plus anciens et sont encore utilisés sur certains camions et VUS aujourd’hui. L’arbre de transmission lui-même est enfermé dans un tube. Les tubes de couple relient la transmission et le différentiel via un joint universel unique, ou joint en U pour faire court.
Les arbres d’entraînement Hotchkiss sont la conception d’arbre d’entraînement la plus courante. Contrairement aux arbres d’entraînement à tube de couple, les arbres d’entraînement Hotchkiss ont une conception ouverte, ce qui signifie que vous pouvez réellement voir l’arbre d’entraînement tourner sous votre voiture lorsqu’il se déplace. De plus, au lieu d’utiliser un seul joint en U pour connecter la transmission et le différentiel, les arbres de transmission Hotchkiss utilisent deux joints en U.
Différentiel. Le différentiel est la partie de la taille d’un melon qui se trouve entre les deux roues arrière. C’est le dernier arrêt le long de la transmission avant que le couple ne soit transféré aux roues arrière. Le différentiel transfère le couple, les faisant tourner, ce qui à son tour déplace la voiture.
C’est ce qu’on appelle un « différentiel » car il permet aux deux roues arrière d’un même essieu de se déplacer à des vitesses différentes. Vous pensez probablement: « Quand mes roues arrière bougeraient-elles à des vitesses différentes? »Eh bien, un exemple courant est chaque fois que vous allez dans un coin. Lorsque vous tournez à droite, votre roue intérieure (la roue droite) parcourt moins de distance que votre roue extérieure (la roue gauche). Pour suivre la roue intérieure, la roue extérieure doit tourner légèrement plus vite. Le différentiel rend cela possible. S’il y avait une connexion solide entre les deux roues, l’une des roues devait patiner pour que l’essieu continue de bouger.
Si vous voulez avoir une meilleure idée du fonctionnement d’un différentiel, regardez cette vidéo impressionnante de 1937:
Transmission aux roues avant
De nombreuses voitures utilisent aujourd’hui la traction avant. Au lieu des roues arrière alimentant le mouvement, les roues avant le font. Par conséquent, vous n’avez pas besoin d’un arbre d’entraînement long qui s’étend sur toute la longueur de la voiture pour transférer le couple pour déplacer les roues. Tous les composants de la chaîne cinématique — transmission, différentiel et arbres de transmission — sont à l’avant de la voiture. Pour adapter tous ces composants à l’avant, les voitures avec une disposition de transmission aux roues avant placent le moteur sur le côté de la voiture. C’est ce qu’on appelle un « placement transversal du moteur. »Ouvrez le capot de votre voiture — si le moteur tourne horizontalement et non verticalement, vous avez probablement une voiture à traction avant.
Comme toutes les pièces d’une transmission à roue avant sont positionnées à l’avant d’un véhicule, vous pouvez les rendre plus petites et plus légères. Ou vous pouvez agrandir les voitures, mais avoir plus de place pour les passagers. Par conséquent, la plupart des monospaces utilisent la traction avant.
Un autre avantage des véhicules à traction avant est que, parce qu’il y a plus de poids à l’avant du véhicule en raison de la présence de tous les composants de la transmission à l’avant, il offre plus de traction sur les surfaces glissantes, comme la neige. Cependant, vous n’obtenez cet avantage de traction qu’à des vitesses plus basses. Lorsque vous roulez à des vitesses plus élevées, la traction arrière offre une meilleure traction.
Les transmissions aux roues avant ont la même configuration de base que les transmissions aux roues arrière, mais les pièces sont un peu différentes:
Boîte-pont. Au lieu d’une transmission, la plupart des transmissions à roues avant ont une boîte-pont. Une boîte-pont combine la transmission et le différentiel en une seule unité. Si vous avez une voiture à traction avant et que vous souhaitez gagner des points bonus de type voiture, ne vous référez pas à votre transmission comme une transmission, mais comme une boîte-pont.
Alors que la plupart des voitures qui utilisent des boîtes de vitesses les montent juste à côté du moteur, certaines voitures de sport utilisent des boîtes de vitesses sur des trains à traction arrière pour une répartition uniforme du poids.
Demi-arbre. Étant donné que tous les composants de la transmission sont à l’avant de la voiture, les véhicules à traction avant n’ont pas besoin de longs arbres d’entraînement pour transférer le couple aux roues. Au lieu de cela, un demi-arbre se connecte de la boîte-pont à l’ensemble de roue.
À la place des joints en U, des demi-arbres relient la boîte-pont et l’ensemble de roue avec des joints à vitesse constante, ou des joints CV. Les joints CV utilisent un mécanisme à roulement à billes pour réduire la friction et permettre les mouvements de roue plus complexes utilisés dans les voitures à traction avant — rappelez-vous, les voitures à traction avant doivent non seulement faire avancer la voiture, mais aussi la diriger à gauche et à droite.
Eh bien, voilà – les bases de la transmission. Maintenant, vous pouvez expliquer à votre fils de cinq ans comment votre voiture se déplace. Si vous souhaitez plus d’informations sur les systèmes automobiles, consultez le livre Comment fonctionnent les voitures. Cela m’a beaucoup aidé dans mes recherches. L’auteur fait un excellent travail pour décomposer les choses en un langage que même le débutant total peut comprendre.
Lors de notre prochaine session de Gearhead 101, nous examinerons deux autres types d’arrangements de transmission: la transmission intégrale et le 4X4.
Illustrations de Ted Slampyak
Étiquettes: Voitures