Dernière modification 22/08/2022

Evolution et historique des boîtes automatiques


Apparue très tôt, la boîte automatique est presque aussi vieille que la boîte mécanique. C'est en effet dès le début du 20ème siècle (boîte auto 2 rapports) que l'Homme a cherché à automatiser la tâche qui consistait à passer des rapports.
Ce sont toutefois les Américains qui ont favorisé la vitesse de croissance de ce type de transmission puisque, comme la climatisation, c'est devenu un "must have" (quelque chose qu'il faut avoir) à partir du moment où  technologie existait.
Considéré comme un luxe en Europe, il faudra attendre le début des années 2000 pour la voir se démocratiser, jusqu'à même  dépasser les ventes des boîtes mécaniques actuellement.



C'est toutefois vers les années 40 et l'Hydramatic qu'on verra apparaître les boîtes automatiques (3 rapports) qui ont une architecture commune avec les boîtes automatiques modernes (en partie évidemment).

1) Coupleur et convertisseur ?


A cette époque il y a un coupleur hydraulique qui sert d'embrayage, une sorte de convertisseur très rudimentaire mais qui dans l'idée reste similaire : transmettre de la force mécanique via un fluide qu'on met sous pression. C'est vers les années 60 qu'on verra apparaître le fameux convertisseur de couple qui dispose en plus d'un stator entre les turbine et pompe. Il s'agit donc d'une optimisation plutôt qu'une avancée technologique. Le but était de réduire un peu plus le glissement induit par le coupleur hydraulique, qui perd beaucoup d'énergie en chaleur par le glissement donc. Certains mécanismes hydrauliques complexes ont même réussi à produire une sorte de verrouillage (entre pompe et turbine) dans certains contextes de conduite, mais ces usines à gaz ont été rapidement remplacées par une solution plus simple.
Cela sera donc optimisé par la suite (dans les années 80 pour les premiers modèles) avec l'adjonction d'un embrayage (de pontage) au sein du convertisseur, qui permet cette fois d'éliminer tout glissement quand il est embrayé. Le glissement sert donc à ce que le moteur puisse tourner alors que la voiture est à l'arrêt, sans qu'il n'y ait de calage moteur.
Cet embrayage est ici piloté de manière électrique/électronique et il ne s'agit donc plus d'un mécanisme totalement indépendant de tout pilotage intelligent.

A lire aussi : fonctionnement du convertisseur de couple

2) Boîte (à trains épicycloïdaux)


En ce qui concerne la boîte on a (presque) toujours eu affaire à des engrenages planétaires (épicycloïdaux) qui sont mis en relation par le biais d'embrayages et freins.
Les premières boîtes étaient toutefois entièrement mécaniques, c'est à dire que la boîte égrenait les rapports un par un sans aucun calculateur ou dispositif électrique. Cela était produit par des mécanismes inertiels/centrifuge reliés au moteur (pour connaître le régime) et qui passaient les vitesses grâce à la pression hydraulique plus ou moins forte. Un distributeur hydraulique interne permettait alors de distribuer la pression à tel ou tel embrayage afin de passer le rapport qu'il fallait (car chaque rapport consiste à verrouiller une combinaison d'embrayages), selon la vitesse de roulage. C'est en effet grâce à la pompe à huile de la boîte entrainée par le moteur que la pression était modifiée, avec aussi des dispositifs qui liaient l'admission à la boîte (plus je monte en régime plus mon admission aspire [= plus de dépression]) afin de savoir à quel régime se trouvait le moteur.


Voici le pommeau d'une SL de première génération (années 50). On a déjà deux modes supplémentaires : L qui permet de tracter des charges en ne dépassant pas le deuxième rapport et le mode S qui permet de démarrer sur le rapport 2 afin d'optimiser la traction sur sol glissant

Ce fut ensuite dans les années 80 (boîtes 4 et 5 rapports) que l'électronique a petit à petit fait son bonhomme de chemin, avec cette fois des boîtes entièrement pilotées électriquement. On a donc ici des électrovannes / solénoïdes sur lesquels le calculateur de boîte a le contrôle.



Cela a donc facilité l'apparition des modes séquentiels qui consistent à laisser le conducteur choisir quand les rapports se passent, avec la possibilité de conduire plus dynamiquement (en profitant notamment de frein moteur et en choisissant de rester sur un rapport le long d'une courbe).
Et si les premières boîtes proposaient un rapport maxi à ne pas dépasser, cela a disparu quand il y a eu démocratisation du mode séquentiel.
Le mode cité ci dessus consistait donc à empêcher la boîte d'aller au delà d'un certain rapport. Si j'ai par exemple une boîte 4 vitesses et que je me mets en position 3, alors la boîte ne passera jamais la 4 et ira au maximum sur le 3ème rapport, même si j'arrive au rupteur. Le but ici est de pouvoir faciliter le tractage de charges lourdes (si le moteur n'a pas assez de puissance en 4ème quand je tire X kg, alors je la limite à ne pas dépasser la 3). Cela peut aussi servir en descente pour avoir un peu de frein moteur, dans ce cas je mets la position en 2 pour ne pas dépasser la seconde et donc obtenir du frein moteur pour ménager les freins à friction au niveau des roues.


Voici une boîte auto de Jaguar XJ série 3 qui dispose ici de la possibilité de verrouiller le rapport maxi sur le premier ou deuxième rapport


Ce pommeau de Tiptronic fait le lien entre deux générations de boîtes. On a ici le cumul d'un mode séquentiel tout en gardant l'ancienne méthode qui verrouille le rapport maxi à ne pas dépasser. La génération des années 90 ont des boîtes qui vont jusqu'à 5 rapports

Ici (BMW des années 2000) on constate la disparition des rapports maxi à ne pas dépasser. La génération des années 2000 a des boîtes qui vont jusqu'à 6 rapport


Sur les générations 2010 le pommeau ne tire plus un câble mais il est devenu totalement électrique, ce qui rend sa manipulation moins lourde et confère un aspect cheap et peu qualitatif ... Sans compter que le plastique qui le compose est vraiment de qualité standard malgré les apparences. Notez aussi la fonction Hold qui permet de supprimer le rampage à l'arrêt (en réalité c'est toute bêtement le calculateur qui sert le frein à main en dessous d'une certaine vitesse). On verra aussi apparaître des boîtes qui vont de 8 à 10 rapports.


Enfin, dans un monde où les matières premières se raréfient, on a affaire à de grosses économies réalisées sur les pommeaux, qui sont alors devenus relativement ridicules en taille (cela amène toutefois de la praticité en libérant de l'espace, malgré que l'espace dégagé ne soit pas toujours utilisé ...). De plus, la démocratisation des palettes au volant ne rend plus indispensable d'avoir un pommeau ergonomique quand on passe en mode séquentiel. Et enfin, pour pouvoir profiter des aides à la conduite avancées de type autopilot, la boîte auto est devenue indispensable ...

Nouveaux types de boîtes ?


La fin des années 90 et l'arrivée massive de l'électronique donnera des idées aux constructeurs, notamment celle de robotiser les boîtes mécaniques pour les rendre automatiques. Il s'agit donc de marier deux concepts de manière peu naturelle, car on cherche ici à automatiser un dispositif qui n'a pas été conçu pour l'être à la base ... A l'inverse, les boîtes auto à trains épicycloïdaux et convertisseur sont conçues pour être automatiques, avec d'ailleurs comme grand avantage de ne pas nécessiter de rupture de couple entre les rapports (une BVA peut passer les rapports même quand on reste accéléré, ce qui n'est pas le cas avec les boîtes à trains parallèles de type mécanique ou robotisée qui nécessitent de découpler le moteur à la transmission le temps que cela se fasse, avec donc la nécessité de stopper la charge [=accélérateur]).
On verra alors apparaître deux grands types de boîtes : les robotisées simples et les doubles embrayages. Les Français (entre autres) bricoleront des boîtes mécaniques avec des robots (boîtes robotisées simple embrayage lentes et peu fiables) et les Allemands opteront plutôt pour du double embrayage efficace et plus robuste (bien que moins fiable qu'une BVA à convertisseur). Les boîtes robotisées simples ont un embrayage sec qui s'use alors que les doubles embrayages peuvent profiter (ce n'est pas le cas sur les versions économiques) d'embrayages multidisques humides qui ne s'usent pas (ou quasiment pas).



Ici les trains parallèles d'une boîte mécanique/robotisée qui comporte donc plusieurs arbres mis en parallèle


On parle ici de boîte auto à trains épicycloïdaux / à trains satellites - solaires (même langage qu'en astronomie car les engrenages sont autour comme des planètes qui tournent autour d'un soleil)

La différence est simple, une simple embrayage reprend une banale base de boîte mécanique sur laquelle on monte un robot qui pilote embrayage et vitesses. Une double embrayage consiste à tout redévelopper depuis le début en concevant deux petites boîtes mécaniques pilotées qui travailleront ensemble pour donner l'illusion qu'il n'y a qu'une seule boîte. Une des deux gère les rapports impairs et vice versa, les deux embrayages permettant à ces deux boîtes de se passer le relais.


Voici le pommeau d'une robotisée simple embrayage de type BMP/ETG.

A lire : les différents types de boîtes automatiques

A l'heure actuelle (les années 2020) la boîte auto à convertisseur revient en force car elle est plus fiable et est devenue aussi rapide (à quelques millièmes près) qu'une double embrayage. Il suffit en effet de remuer un peu plus vite le popotin des embrayages et freins internes pour que les rapports passent de manière quasi instantanée.
C'est donc pour cela que les M de chez BMW sont revenues à des boîtes à convertisseur (ça permet aussi de réduire les coûts car les BVA de ce type équipent quasi tous les modèles de base ... Ils profitent donc des économies d'échelle, car les doubles embrayages ne servaient qu'à équiper les M [M3/M4/M5/M6 ..]. Il était donc plus malin d'abandonner les doubles embrayages et fournir de la BVA pour tout le monde, même les M.

Avec l'arrivée des voitures électriques, les boîtes automatiques sont un peu en voie de disparition, bien que Porsche montre qu'il est finalement judicieux de découper la transmission en plusieurs rapports même avec un moteur électrique qui peut dépasser les régimes des moteurs thermiques (car c'est grâce à l'amplitude élevée des régimes des moteurs électriques que les boîtes de vitesses ne sont plus indispensables sur ce type de "carburation").

N'hésitez pas à compléter l'article avec vos connaissances si jamais vous constatiez qu'il manque des points importants, merci à tous pour votre aimable participation ...


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Dernier commentaire posté :


Par Alexys59700 (Date : 2022-08-23 12:50:56)

Personnellement j'ai essayé les deux systèmes et je préfère toujours ma bonne vieille boite manuelle.

Pour commencer je ne vois pas où est le gain en confort qui est tout le temps avancé par les vendeurs pour nous refourguer des automatiques comme quoi dans les embouteillages ou en cas de trafic dense c'est soit disant génial de ne plus avoir à jouer de l'embrayage ! Je ne vois pas où est la soit disant "révolution" car il faut constamment laisser son pied sur le frein pour empêcher la voiture d'avancer ce qui finit par donner mal au pied à la longue, ou à défaut, on est constamment obligé de repasser en N à chaque feu, bref niveau confort on a vu mieux et pour faire ça autant prendre une manuelle.

Niveau consommation, on prétend aujourd'hui que la boite automatique permet de consommer autant voire moins qu'une manuelle. C'est faux. On consomme plus en vérité ! J'ai eu une CVT sur une Yaris Hybride et je consommais beaucoup pour un véhicule vendu comme économique, cela dit aucun problème mécanique le véhicule était très fiable. 5.3L/100km en mixte, contre 4.8L/100 pour ma Panda 2 actuelle en 1.2 60cv BVM5.

Concernant le passage des rapports, je ne vois pas où est le problème de les passer manuellement, c'est très américain de toujours chercher à ne faire aucun effort.

Et surtout niveau entretien et fiabilité, rien ne vaut une manuelle, l'automatique c'est que des ennuis à moyen ou à long terme car on met de l'électronique chinoise pas fiable sur un système déjà pas fiable lui même car la plupart des boites auto sont produites par GM qui est l'équivalent des produits ECO+ dans l'automobile ...

Si vous cherchez la fibailité de votre BVA, il faut soit trouver une boite ZF ou Aisin mais elles ne courent pas les rues. Evitez à tout prix tout ce qui est américain car c'est bon pour le broyeur : GM, Borgwarner etc. Quant aux boites made by PSA ou Renault c'est nul aussi ^^

Si on ajoute à ça le fait que les boites automatiques nouvelles génération ont soit disant de l'huille "for Life" pour leur lubrification mais sont en vérité conçues pour ne surtout pas être vidangées et donc jetées en cas de problème, obsolescence programmée quand tu nous tiens, et bien tous les éléments sont réunis pour que je n'acchète pas !

Vous verrez que quand les BVA auront pris le dessus sur les BVM on aura des reportages sur leur obsolescence programmée de partout à la TV comme pour les imprimantes, les smartphones ou les ordinateurs. Et sans vouloir affoler personne, on la connait la fiabilité des boites auto avec une huile soit disant "for life" sur les X5 et X3 : échange standard de la boite à 4000¤ merci au revoir, et si tu as pas les 4000¤ ben tu peux aller faire un crédit chez Cetelem à 8%.

J'ai une Panda 2 avec boite manuelle pour le moment et j'en suis ravi ! Quand on nous ennuiera pour la vignette Crit Air je prendrai une Panda 3, l'avantage de la gamme Panda c'est que les boites automatiques sont quasiment inexistantes sur ces bagnoles^^ et puis la vidange boite sur une Panda avec additif anti usure coûte à peine 60¤, la question elle est vite répondue comme dirait l'autre.

Il y a 6 réaction(s) sur ce commentaire :

  • Par taurus TOP CONTRIBUTEUR (2022-08-23 14:37:39) : Vouz parler de BVA en nomment la CVT qui elle et pas une automatique mais un genre de vitesses de mobylette avec ue courroie et variateur et beaucoup de probleme justement a cause de cette courroie qui ne supporte pas les gros moteur ou les démarrage canon, puis vous avait les automatiser qui ne sont pas non plus des BVA, mais une mécanique avec un robot, tous come la doubles embrayage, et très agréable a conduire, après vous avais la BVA avec convertisseur et trains épicycloïde. Apres il et vrai qu'il faut avoir le pied sur le freins mais pas la peine d'appuie comme un malade. De toute façon sur tous les véhicules vous vous arrête pour X contrainte, feu? stop? croissement, autre, Vous avais quand même le pied sur le frein
  • Par Phil (2022-08-24 14:45:35) : Justement question fiabilité je ne reviendrai jamais à une boite manuelle… Même si cela dépend essentiellement du conducteur et de sa façon de conduire. Jamais eu de problème avec mes BVA et double embrayage.

    Pareil pour la consommation, cela dépend du conducteur. Quand je vois la manière de conduire en général, je pense que la boite auto peut en aider beaucoup à s'améliorer. Et vu qu'il n'y a plus aucune rupture de charge avec les boites automatiques modernes, cela ne peut techniquement que consommer moins.

    Dans les bouchons, j'utilise le régulateur où celui-ci passe en mode "assistance bouchon" et s'arrête automatiquement. Je dois juste réappuyer sur l'accélérateur si le trafic avance, histoire de garder un minimum le contrôle. Mon pied gauche s'en porte beaucoup mieux.

    Jamais testé la boite à crabots Renault, mais c'est la seule qui semble poser des problèmes donc je la mettrai à part.
  • Par taurus TOP CONTRIBUTEUR (2022-08-25 09:44:03) : Normalement le seul fait de lâcher le freins relance le moteur, sinon vous vous retrouver comme au point mort. Essayer vous aller voir que le moteur repart instantanément. Les BV a crabot(BV avec l'engrenages par déplacements de ceux-ci) cela existe plus depuis long tant, en plus après que les voitures ont eu des synchros, seul les camions y sont venu mais bien plus tard.
  • Par taurus TOP CONTRIBUTEUR (2022-08-25 14:39:47) : Je reprend, seul les camions avais encore des BV a crabotsMais abandonner depuis bien longtent.
  • Par Admin ADMINISTRATEUR DU SITE (2022-08-26 10:18:05) : Commentaire hors sujet mais malgré tout intéressant.
    Vous ne voyez pas où est le gain de confort ?
    J'ai semble-t-il un premier élément qui semble indiquer que votre objectivité est potentiellement affectée.
    Parce que vous n'appuyez pas sur le frein avec votre boîte méca ? Vous laissez l'auto en roue libre ? La fonction auto-hold permet d'éviter cela au passage.

    Personnellement je ne suis pas un "adepte de la flemme" mais les bo^pites mécaniques ont tendance à vite mes les casser quand j'en réutilise une, franchement ... Il est illogique que cette tâche soit faite par l'Homme, et dans ce cas pourquoi ne pas faire bouger les essuie-glace à la main ? C'est américain de laisser les essuie-glace se faire mouvoir par un moteur électrique si on suit votre logique.

    Pour la fiabilité vous avez entièrement raison. En revanche pour les ZF et Aisin il y en a justement plein les rues ...
    PSA et Renault ne font pas de boîte, ils s'équipent chez Ainsi et Getrag ;-)

    L'huile "long life" est en effet une aberration, un sujet que j'ai aussi mainte fois développé ...

    Les BVA ont déjà pris l'ascendant depuis plusieurs décennies dans d'autres pays, sans qu'il n'y ait eu de scandale. Aux USA, avoir une boîte mécanique est aussi rare que d'avoir une POrsche en France. Seuls les "geeks" de l'auto en possèdent, avec généralement des montures japonaises de type Subaru.

    Bref, et même si ce que vous dites est en partie vrai, je tiens largement à modérer vos propos car ils sont si caricaturaux et pénalisent largement la véracité de vos propos.

    Merci pour votre participation en tout cas, c'est surtout ce que les gens ont sur le coeur qu'il est intéressant de voir ;-)
    Et tant pis si ce commentaire est hors sujet avec l'article ... Qui traite avant tout de l'évolution des BVA et non su comparo BVA/BVM.
  • Par Bug Haty TOP CONTRIBUTEUR (2022-08-26 13:05:21) : La montée en puissance des automatisme est une réalité... Ayant passé mon permis en BA, le confort de conduite est sans équivalent. Demandez aux conducteurs de formule 1. Dommage que tant d'innovation de la compétition ne passe pas dans les voitures de séries. Comme les volants intelligents que l'on emmmène avec soi ! Plus de vol possible. Pour la planification de l'obsolesnce, c'est le modèle général de la consommation.

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