[PDF] Fonctionnement de la boîte de vitesses - Triumph Spitfire

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Boîte de vitesses (bulletin 40)

SYNCHRO, PRIEZ POUR NOUS

Enfin comprendre comment ça marche

Même les amateurs les plus endurcis l"avouent parfois : "la boîte, j"y touche pas...

c"est plein de petites pièces la-dedans..." Ils ont renoncé devant l"aspect "embrouillé" des

entrailles de ces mécaniques. En fait, avec un peu de bon sens ça n"est pas si compliqué. Il est vrai que c"est sans doute la partie de la voiture qui tolère le moins un bricolage approximatif. Remonter un moteur avec des tolérances "larges", comme un piston venant d"un moteur, un segment d"un autre, une bielle d"un troisième, refermer le tout à grands coups de

pâte à joint, ça ne fera jamais un bon moteur mais avec un peu de chance ça peu fonctionner

etmême tourner rond, les premiers kilomètres. La boîte de vitesses pardonne moins l"amateurisme, car on s"apercevra, dès la remise en route, que la seconde accroche, ou qu"il y a un curieux sifflement... Pour être bon mécanicien, il est clair qu"il faut commencer par comprendre comment ça marche, et je m"aperçois que la boîte reste un relatif mystère pour beaucoup. Tentons aujourd"hui quelques éclaircissements. Nous allons tenter de refaire ensemble le chemin parcouru par ceux qui ont inventé

cette merveille mécanique, améliorant au fur et à mesure le système pour arriver au résultat

que l"on connaît...

1-La Boîte, à quoi ça sert ?

Votre voiture doit pouvoir rouler de 0 à ... 160 km/h. Votre moteur peut tourner sans souci de 800 à 5000 tr/mn. Il faut transmettre le mouvement du moteur aux roues, c"est pas compliqué, "branchons" les arbres de roues à la sortie du moteur. On vient d"inventer le Karting, c"est la transmission directe, pas d"embrayage, pas de boite, pas de pont, rien entre le moteur et les roues. Le Kart c"est bien mais ça n"est pas exactement ce qu"il y a de plus pratique Pour démarrer, il faut lancer le moteur, donc lancer les roues, pousser l"engin... nous voilà partis, mais si les roues s"arrêtent, lemoteur cale... alors inventons l"embrayage, qui permet dedébrayerles roues du moteur. On peut, grâce au

démarreur, démarrer à l"arrêt, et on peut débrayer avant de s"arrêter, avant de caler, et on

invente du même coup le ralenti, c"est le régime minimum en dessous duquel le moteur cale. -En fonction du diamètre des roues, - le moteur et les roues tournant à un régime donné - on ira plus ou moins vite. Une grande roue qui fait dix tours fait plus de chemin qu"une petite roue qui fait dix tours... En fonction des régimes utilisables, efficaces, des

moteursutilisés, et de la gamme de vitesse qui nous intéresse, il faudra utiliser un diamètre de

roues adapté. Par exemple, si le moteur tourne à 3500 tr/mn et qu"il est directement "branché" aux

roues, pour rouler à 120 km/h il faut des roues d"un diamètre de... 18 cm. On réinvente encore

le karting, mais ça n"est pas très confortable. On préférerait des roues de... 72cm =18x 4mais

alors, à 3500 tr/mn, notre roue quatre fois plus grande fait quatre fois plus de chemin, on roule à 120 x 4 = 480 km/h. Est-ce bien raisonnable ? A moins que... on peut installer deux engrenages à la sortie de notre moteur, pour ralentir la vitesse de sortie vers les roues...

Un petit pignon, un grand avec quatre fois plus

de dents et le tour est joué. On ne transmet plus directement le mouvement du moteur aux roues, on utilise un rapport de transmission.Bien sûr on installera nos engrenages dans uneboîte. (c) François Demont - Amicale Spitfire - bulletin 40 - 1993

Boîte de vitesses - suite (bulletin 40)

Maintenant tout va bien, à 120km/h, avec nos roues de 72cm et notre rapport de

transmission de 4, le moteur tourne à 3500 tr/mn. Et à 40 km/h, il tourne à combien ? Facile,

3500 divisé par 3... (40 x 3 = 120). Mais... ça fait

dans les 1200 tours/mn, c'est presque le ralenti, pour le moteur. On ne va pas avoir beaucoup de puissance pour accélérer, à 40 km/h ! Il faudrait un autre rapport de transmission, avoir un régime moteur plus élevé pour les basses vitesses... A la limite l'idéal serait d'avoir plein de rapports de transmission, au fur et à mesure que la vitesse augmente. Et il faudra un système pour pouvoir changer de rapport quand on veut... Ça ne va pas être simple, changer d'engrenages en roulant...

2-Dans la boîte

Le rapport quatre (environ) dont nous parlions au chapître précédent sera en fait fourni par le pont arrière,lui aussi installé sur la chaîne de transmission du mouvement aux roues (qui contient également des engrenages pour d'autres raisons, que nous découvrirons

une autre fois). Four être plus précis et prendre un exemple, ce rapport "de base" sera de 4,11

sur la Spit MK 3. Ainsi la boîte de vitesse n'a plus qu'a fournir un rapport 1 (comme si elle

n'était pas là, pour les vitesses élevées), et des rapports choisis à 1,4, 2,16 et 3,7 après calculs

et essais, pour que les rapports finaux boite x pont soient 4,11 (quatrième),5,74 (troisième),

8,88 (deuxième), et 15,42 (première, le même rapport servira pour la marche amère)

A l'intérieur, nous y voilà, les

rapports ne sont pas établis simplement avec deux engrenages (ce qui serait imaginable),maispassentpar un engrenage intermédiaire, ce qui permet de tourner dans le même sens en entrée qu'en sortie. C'est indispensable pour que la quatrième, qui sera établie simplement en reliant entre eux les arbres d'entrée / de sortie, tourne dans le même sens que la troisième, deuxième, première...

Le projet prend forme. Nous

voici avec un arbre d'entrée, etquatre arbres de sortie, tournant à desvitesses différentes.L'arbre "de quatrième" tourne

à la même vitesse que l'arbre d'entrée.

C'est la "prise directe".

Sur le schéma suivant, l'ensemble commence à ressembler vraiment à une boîte de

Spitfire, les éléments ont pris leur place respective. Le but étant donc d'avoir un seul arbre de

sortie, on enfile les trois pignons de lère, 2ème, Sème surl'arbre secondaire qui sera notre arbre de sortie. Notez bien que tous nos pignonstournent en permanence, entrainés par l'arbre primaire.Cependant, si les pignons dutrain fixesont tous solidaires entre eux, les pignons de lère, 2ème, 3ème sontlibres sur l'arbre secondaire. (Notez aussi que l'arbre

secondaire, par rapport au schéma précédent, n'est bien sûr pas solidaire de l'arbre primaire).

L'arbre

primaire entraîne doncen permanence le train fixe qui, lui,entraineen permanenceles pignons libres de lère, 2ème, 3ème, qui chacun tournent à des vitesses différentes. Il ne nous manque plus que le système qui permettra, obéissant au l evier de changement de vitesse, de solidariser le pignonchoisi avec l'arbre secondaire.

Ce sera le rôle descoulisseaux de synchro

que nous allons découvrir au chapitre suivant. Pour la quatrième, on solidarisera directement l'arbre secondaire à l'arbre primaire.

3 -Les synchros

Dans une boite de vitesses, tout ce qui n'est pas roulement, pignon ou arbre, c'est du synchro ! C'est une boutade, mais le fonctionnement d'une boîte serait beaucoup plus limpide sans ces animaux -là !

1 - ENCLENCHER LA VITESSE = SOLIDARISER LE PIGNON

Nous avons vu au chapitre précédent que la mission du coulisseau de synchro va être derendre solidaire d'un arbre un pignon libre, ou "pignon fou".(Nous verrons ensuite qu'il a si multanément une mission de synchronisation)

Sur ces schémas, (vue perspective et vue de côté des mêmes pièces), on a trois pièces

- en noir l'arbre secondaire. -à gauche, la partie intérieure du coulisseau de synchro, solidaire de l'arbre car cannelée à l'intérieur. Elle est également cannelée à l'extérieur. - à droite, un des pignons, libre sur l'arbre. Il comporte une partie dentée (en oblique pour le silence de fonctionnement) et une partie cannelée comme l'extérieur du coulisseau.

Boîte de vitesses - suite (bulletin 40)

II suffit de rajouter une autre pièce, en forme d'anneau cannelé à l'intérieur, qui en

coulissant vient solidariser le pignon et le coulisseau, donc le pignon et l'arbre... Cette pièce,

qui tourne avec l'ensemble, comporte de plus une rainure extérieure dans laquelle vient se placer l a fourchette commandée par le levier de vitesse. On peut donc, de l'intérieur de la voiture, faire coulisser le... coulisseau, qui soit laisse libre le pignon sur l'arbre, soit le solidarise, c'est le but recherché. . IIy a bien sûrun coulisseau par vitesse dans la boîte. Il y a en fait deux coulisseaux

"doubles". Le coulisseau extérieur représenté ci-dessus peut en effet se déplacer vers la droite

pour un pignon, et symétriquement vers la gauche pour un autre.

2- LA SYNCHRONISATION

Bloquer un des pignons grâce au coulisseau, ça fonctionne à merveille à l'arrêt, mais en roulant, un autre problème apparait. Roulons par exemple en deuxième, le pignon de 2ème est solidaire de l'arbre de

sortie. La puissance du moteur est transmise par l'embrayage à l'entrée de la boîte à l'arbre

primaire, qui la transmet au pignon de deuxième, qui lui la transmet donc à l'arbre de sortie (ou arbre secondaire), qui est relié au pont, lui-même relié aux roues... ouf. Et si nous avions l'idée saugrenue de passer en troisième ? Je fais coulisser le coulisseau de deuxième pour désenclencher la deuxième : pas de problème. Maintenant je pousse le coulisseau de troisième vers son pignon : problème. En effet, ce pignon de troisième, rappelez vous que les pignons sont tous entrainés en permanence, tourne plus vite que le pignon de deuxième... ce qui est bien naturel. Mais le

coulisseau de troisième, lui, que l'on cherche à faire coulisser sur le pignon de troisième, est

solidaire (cannelures intérieures) de l'arbre, qui était justement en train de tourner à la vitesse

du pignonde deuxième. Alors, pas question que ça coulisse bien ! Les cannelures n'arrivent pas à s'aligner ! Il faut d'abord SYNCHRONISER ce pignon de troisième avec le coulisseau qui doit coulisser dessus !

Boîte de Vitesse - suite (bulletin 40)

Voilà le rôle desBagues de synchro

C'est une pièce solidaire du coulisseau, qui va venir,pendant le déplacement du coulisseau extérieur,frotter progressivementsur le pignon, amenant ainsi progressivement le pignon à laquotesdbs_dbs2.pdfusesText_3

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