Fonctionnement des différents types de boîtes automatiques

FONCTIONNEMENT D'UNE AUTO  

BOîTES AUTOMATIQUES  

BOîTE DE VITESSES  

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Vous souhaitez approfondir vos connaissances sur les boîtes automatiques ? Fiches-auto.fr passe pour vous en revue les technologies à votre disposition : boîte robotisée simple embrayage, double embrayage, CVT et BVA à convertisseur.

La boite automatique à convertisseur

BOÎTE AUTO À CONVERTISSEUR DE COUPLE



L'embrayage est assuré par un système hydraulique à huile (convertisseur) et la boîte est constituée de trains épicycloïdaux contrairement à une manuelle (trains parallèles)

Principe

L'embrayage à disques que l'on connaît sur les boites manuelles est remplacé par un « convertisseur de couple hydraulique », qui transmet le couple moteur par l'intermédiaire d'un fluide. De par cette conception, le convertisseur peut « patiner », ce qui assure la fonction « embrayage ». C'est ce patinage qui est l'origine essentielle de la surconsommation de carburant induite par les premières BVA. Pour pallier ce défaut, un embrayage classique (dit « de pontage ») est souvent ajouté de nos jours. Il permet de court-circuiter le convertisseur dès que les conditions de fonctionnement le permettent, abaissant ainsi les pertes de charge et donc la consommation.

Les différents rapports sont obtenus grâce à des « trains épicycloïdaux » qui sont connectés entre eux grâce à des disques de friction et des freins pilotés par des électrovannes (le tout contrôlé par hydraulique).
Le dispositif, piloté hydrauliquement et électroniquement par un calculateur, choisit le meilleur rapport en fonction de diverses informations : position de la pédale d'accélérateur et du sélecteur de vitesse, vitesse de la voiture, charge moteur...

Quelques exemples

Pratiquement tous les constructeurs proposent au moins un modèle de transmission automatique, bien que les boites robotisées aient plus le vent en poupe à l'heure actuelle : EAT8 chez PSA, Tiptronic chez VW, Steptronic chez BMW...

Avantages :

• Choix d'un mode automatique ou séquentiel (pratique en montagne / descente ou encore pour tracter)
  
• Confort et douceur de conduite : elles sont onctueuses à souhait et ne connaissent pas le mot à-coups, même depuis l'arrêt
  
• Améliore le couple moteur à bas régime en raison de la "conversion du couple" justement. Un moteur creux le paraitra moins avec une BVA
• Accepte facilement les grosses puissances, c'est pour cela que certaines voitures de prestige ne proposent que de l'automatique dans les versions les plus puissantes (plus rares sont les boîtes mécaniques prévues pour recevoir plus de 300 ch). Et même si on dépasse la puissance admissible (dans le cas de petits malins qui reprogramment au delà du raisonnable), on aura du patinage plutôt que de vriller les arbres dans le cas d'une manuelle (bien que normalement l'embrayage servira aussi de fusible en induisant lui aussi un patinage qui protègera la boîte)
  
• Durée de vie (liens mécaniques moins "abruptes", la connexion des rapports se fait par des embrayages et non pas des baladeurs) et facilité d'entretien (pas d'embrayage à remplacer), juste des vidanges à prévoir
  
• Fiabilité largement éprouvée, notamment en Amérique du nord où il n'y a presque que ça
• Boîte très complète qui réunit à la fois un confort à toute épreuve et des qualités dynamiques indéniables plus celles sorties après 2010, la rapidité de passage est similaire à du double embrayage
• Boîte qui fonctionne aussi en charge sans nécessité de rupture de couple, c'est à dire que les rapports peuvent être passés sans devoir déconnecter la boîte du moteur, comme c'est le cas avec les boîte robotisées (c'est pour cela que beaucoup de machines sur les chantiers de construction emploient cette technologie). Les boîtes double embrayage se rapprochent de cela mais il reste malgré tout une infime rupture de couple que ne peut pas ressentir un humain.
  

Inconvénients :

• Surconsommation de carburant (plus du tout vrai depuis les années 2010 et l'apparition d'un pontage)
  
• Coût plus élevé qu'une boîte manuelle bien que la fabrication de masse ait réduit ce phénomène
  
• Frein moteur plus faible (sauf si équipée d'un embrayage de pontage, avec encore plus d'accroche en mode manuel / séquentiel)
• Lenteur des passages de vitesses (réactivité), ce qui là aussi devient faux sur les versions les plus modernes (une ZF8 n'a rien de pataud ni de lent) car les électrovannes serrent les freins et embrayages de manière bien plus vive
  
• Convertisseur moteur qui alourdit le lien moteur / boîte, avec une inertie plus importante à la clé. C'est pour cela que Mercedes s'est permis l'excentricité de mettre du multidisque en lieu et place du convertisseur sur les grosses AMG (je ne parle donc pas des 43 et 53)

La boite de vitesses robotisée (« BVR ») à simple embrayage

ROBOTISEE SIMPLE EMBRAYAGE

L'embrayage est assuré par un système classique à disque de friction (idem mécanique) et la boîte se compose de trains parallèles (idem que sur mécanique). Si la disposition indiquée représente un moteur placé longitudinalement, on retrouve généralement ce type d'installation sur les voitures à moteur transversal (il suffit de mettre moteur+boite parallèlement aux trains roulants)

Faire la différence entre train épicycloïdal parallèle (images Audi A4 Titpronic/épicycloïdal et S-Tronic/parallèle) :

Il s'agit là très simplement d'une boîte de vitesses classique sur laquelle on a adapté un dispositif qui embraye, débraye et passe les vitesses à votre place. Ce « robot » (il y en a deux en réalité, un pour les vitesses et l'autre pour l'embrayage) est le plus souvent constitué d'actionneurs électro-hydrauliques.
Le tout est piloté par une électronique de plus en plus sophistiquée, prenant en compte une multitude de paramètres.

Deux modes de fonctionnement sont proposés :

• Automatique : c'est le calculateur qui choisit le rapport de transmission le plus adapté à la situation, selon des lois auto-adaptatives. Plusieurs modes de fonctionnement (ville, sport...) peuvent être disponibles.
• Séquentiel : vous passez les vitesses vous-même, grâce à un levier d'aspect classique ou à des palettes au volant. Cependant vous n'avez pas à gérer l'embrayage.

A noter que vous pouvez passer de l'un à l'autre mode comme bon vous semble, en temps réel.

Avantages :

• Mode auto ou séquentiel au choix
  
• Boite auto qui distille les meilleures sensations de sportivités, meilleures qu'avec une double embrayage (je parle bien évidemment des boites robotisées de bonne qualité). Si je devais choisir une voiture sportive de prestige, j'opterais plutôt pour une robotisée à simple embrayage malgré que ce soit un poil moins efficace.
  
• Plus léger qu'une double embrayage
• Consommation quasiment inchangée par rapport à une boîte manuelle (voire même parfois légèrement plus faible puisque le robot ne fiat pas d'erreur au niveau de la manière d'utiliser et faire patiner l'embrayage)
• Parfois moins coûteuse qu'une BVA classique car il s'agit en fait d'une simple boite manuelle couplé à un robot (ex : BMP et ETG de PSA).
  

Inconvénients :

• Grande diversité de conceptions : il y en a de bonnes (sportives type SMG) ou de vraies catastrophes : ETG, ASG, Easy-R etc. En gros elles sont très bonnes sur les voitures de prestiges mais constituent l'offre la plus bas de gamme sur les autos grand public
• Passage des vitesses lent et/ou avec des à-coups plus ou moins perceptibles selon les modèles (agrément pas toujours au top)
• Contrairement à une boite auto traditionnelle à convertisseur il y a un embrayage qui s'use et qu'il faut remplacer comme sur une manuelle (sauf sur les multidisques humides qui tiennent la durée de vie de l'auto)
• Fiabilité plus perfectible
  

Quelques exemples :

BMP / ETG chez Peugeot-Citroën (justement pas très bonne ...), Quick Shift chez Renault, ASG chez Volkswagen (sur la Up!), SMG chez BMW ainsi que de nombreuses boites équipant les supercar ...

Voici la BMP6 de PSA sur une DS5 Hybrid4. Devenue ETG, elle n'est cependant pas géniale en terme d'efficacité

La boite robotisée à double embrayage

BOITE DOUBLE EMBRAYAGE

Le système se compose d'un embrayage à deux disques, chacun relié à une demi-boîte à trains parallèles. Idem que pour le schéma précédent, ce type de montage est majoritairement présent sur des autos à moteur transversal et non longitudinal comme on peut le voir ici.

Bien qu'on retrouve un mode auto et un mode séquentiel, comme sur une BVR à simple embrayage, la BVR à double embrayage est de conception fort différente. Elle est en fait un assemblage de deux demi-boîtes de vitesses. Chacune dispose de son propre embrayage.
Ainsi, lorsqu'un rapport est engagé, le rapport suivant est lui pré-engagé, ce qui autorise un changement de vitesse extrêmement rapide (moins de 10 millisecondes) car nous n'avons à attendre que le tour de passe passe entre les embrayages (l'un se décolle et l'autre prend sa place contre le volant moteur : très rapide donc. Il n'y a pas à attendre qu'un rapport se passe dans la boîte).
En outre, la transmission du couple est continue, ce qui évite tout à-coup.
En somme, la BVR à double embrayage cumule les avantages de la BVA et de la BVR à simple embrayage, sans leurs inconvénients.
Ce type de transmission rencontre à l'heure actuelle un franc succès sur les petites mécaniques, les grosses privilégiant encore la boîte à convertisseur dont l'onctuosité et la robustesse restent inégalées.

A lire : le fonctionnement détaillé des boîtes double embrayage

Avantages :

• Confort de conduite grâce aux passages sans rupture de charge et donc assez lisses
  
• Mode auto ou séquentiel au choix
  
• Gain de consommation
• Passages de rapports ultra rapides qui favorise l'efficacité en conduite sportive. C'est d'ailleurs la technologie la plus rapide en ce qui concernent les boites automatiques, bien que les BVA à convertisseurs soient quasi équivalentes maintenant (l'effet obtenu par les deux embrayages peut aussi être obtenu par les embrayages internes de la BVA)
  
• Pas d'usure d'embrayage avec les multidisques à bain d'huile

Inconvénients :

• Il peut y avoir des à-coups en première lorsque l'on part de l'arrêt : la gestion de l'embrayage par le mécatronique peut ne pas toujours être parfaite
• Plus coûteuse à l'achat qu'une BVA et qu'une BVR
• Poids élevé du système
• Si le passage entre deux rapports est rapide, cela peut l'être un moins lorsque l'on veut rétrograder de 2 rapports d'un coup et vice versa (en montant)
• Usure des embrayages sur les versions sèches (embrayages)
• Fiabilité moins favorisée que sur les BVA, ici on bouge des fourchettes et un embrayage de manière électro-hydraulique. Bien plus usine à gaz que la seule activation d'embrayages multidisques dans les boîtes à convertisseur
  

Quelques exemples : DSC chez Peugeot, EDC chez Renault, 7G-DCT chez Mercedes, DSG/S-Tronic chez Volskwagen et Audi...

La transmission à variation continue

VARIATION CONTINUE / CVT

Le système peut bénéficier d'un convertisseur hydraulique pour le démarrage (il n'y en a pas sur les versions d'Honda par exemple). La boîte est constituée de deux variateurs reliés par une courroie ou une chaîne mais pas d'engrenages/pignons, donc un seul rapport très long (car il modifie sa démultiplication constamment). On ne peut donc pas vraiment parler de boîte automatique même si c'est comme cela qu'elle est communément appelée.

Notez qu'il existe plusieurs méthodes pour créer cet effet de variation mais que le principe reste le même : faire varier en continue la démultiplication car il n'y a pas de rapports fixes déterminés par des engrenages calibrés d'avance.

Si vous avez déjà conduit une « mobylette », vous avez déjà eu affaire au principe de la variation continue ! La vitesse varie de manière progressive, sans passage de rapports.
Le système le plus courant est composé d'une courroie métallique et de poulies coniques dont le diamètre d'enroulement varie automatiquement en fonction du régime moteur (une autre version utilise le magnétisme mais le principe reste le même).
Certains modèles proposent tout de même un mode séquentiel, autorisant le conducteur à passer lui-même les rapports à l'aide d'un levier.

A lire : le fonctionnement détaillé des boîtes à variation continue CVT

Avantages :

• Confort de conduite (en conduite douce ...)
  
• Fonctionnement totalement dépourvu d'à-coups
• Plage de variation / démultiplication élevée (équivalent au minimum à 6 rapports classiques) qui permet d'économiser du carburant à vitesse stabilisée (le régime moteur étant alors au minimum même à grande vitesse)
  
• Mode auto ou séquentiel disponible sur certaines versions (simule alors des rapports en évoluant par paliers plutôt que progressivement)
• Fiabilité favorisée par la simplicité de conception et des contacts mécaniques peu agressifs pour les éléments constitutifs
  

Inconvénients :

• Surconsommation en conduite nerveuse (le moteur braille littéralement lors des grosses accélérations, et qui dit braille dit consommation ...)
  
• Prise en main qui peut être déconcertante, voire désagréable pour les amateurs de conduite dynamique (ceux qui aiment les bonnes accélérations, et ce de manière régulière)
  
• Simulation des rapports sur certaines versions qui reste un peu douteux ...
  

Quelques exemples : Xtronic chez Nissan, Autoronic Mercedes, CVT chez le, Multitronic chez Audi...

Quelle boîte et pour qui ?

Le père de famille tranquille sera pleinement heureux avec une BVA à convertisseur ou même une CVT à variation continue. Le conducteur moyen (qui aime "envoyer" de temps en temps) voudra au moins une version à convertisseur. L'amateur de sportivité devra choisir entre une robotisée et une double embrayage. N'hésitez pas à donner votre opinion (retour sur expérience etc.)  afin d'aider les internautes à faire leur choix. Merci à tous !

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