La boite de vitesses

La Boîte de vitesses

La boite de vitesses, désignée en abrégé et d'une façon courante par le mot " boite ", est un mécanisme destiné à modifier, dans des conditions données, le rapport entre la vitesse de rotation du moteur et celle des roues motrices d'un véhicule.

Sa fonction spécifique consiste à adapter le couple moteur à la résistance du mouvement rencontré par le véhicule dans les diverses phases de sa marche. Pour atteindre ce but, la seule action sur l'accélérateur ne permet pas d'utiliser dans les meilleures conditions les possibilités offertes par les moteurs Diesel ou à essence.

Les courbes caractéristiques des moteurs (diagramme des puissances et des couples spécifiques en fonction du nombre de tours par minute) ne représentent pas les conditions optimales requises pour la traction.

Le fonctionnement du moteur est stable et régulier uniquement aux régimes compris entre n_c et n_max Au-dessous de n_o le fonctionnement est instable et même impossible, cependant qu'au-dessus de
n_max le moteur s'emballe.
D'où la nécessité de disposer d'un changement de vitesses avec rapports étudiés de manière adéquate, permettant ainsi le fonctionnement dans la zone appropriée à chaque vitesse de marche

Par exemple, la courbe de couple d'un moteur normal à essence atteint son maximum pour un certain nombre de tours nc, appelé régime de couple maximal ; enfin, elle s'incurve vers le bas (ce développement résulte essentiellement de la variation du rendement volumétrique). Théoriquement, pour un régime inférieur à celui du couple maximal, le fonctionnement du moteur est instable. Si une cause extérieure quelconque, telle qu'une côte, provoque l'augmentation du couple résistant, l'équilibre entre le couple moteur et le couple résistant est rompu et le nombre de tours du moteur diminue. Cela conduit à une baisse de puissance du couple moteur avec une aggravation ultérieure de l'alimentation qui pourrait provoquer un arrêt du moteur. En réalité. la courbe du couple moteur est plutôt plate aux régimes proches de ceux du couple maximal. De ce fait, le fonctionnement du moteur sera plus constant à partir d'un certain nombre de tours no. Il est évidemment possible d'augmenter la puissance en agissant sur l'accélérateur et en se déplaçant ainsi suivant une courbe de couple plus élevée. Lorsqu'on roule à un débit maximal, cette solution n'est plus possible et le phénomène décrit plus haut ne peut plus être évité. Dans la phase descendante du couple, c'est-à-dire au-dessus du régime de couple maximal, le fonctionnement est, par contre, stable : si la demande de couple n diminue, le couple moteur augmente et un nouvel équilibre s'établit ; en revanche, si le couple résistant diminue, le moteur accélère. Ensuite, le couple moteur diminue et l'équilibre est rétabli à un nouveau régime supérieur au précédent. Il existe toutefois une limite à la vitesse de rotation du moteur, limite que l'on ne peut dépasser sans risque pour les organes mécaniques. En conclusion, le moteur peut fonctionner correctement dans un intervalle plutôt restreint de régimes, ce qui rend nécessaire la boite de vitesses. Si l'on disposait d'un seul rapport, permettant une marche normale ou une vitesse maximale, toute une gamme de vitesses serait exclue ; il serait, en particulier, impossible d'effectuer une manoeuvre correcte de démarrage, malgré l'utilisation de l'embrayage. En outre, le fonctionnement du moteur à sa puissance maximale ou bien en condition de consommation minimale ne serait possible qu'à des vitesses données du véhicule et la plage d'utilisation de ce moteur serait très limitée.