La Boîte de vitesses
Les boîtes épicycloïdales
Certaines boites utilisent un train d'engrenages épicycloïdaux plus ou moins
complexe, qui offre différentes possibilités de réduction en agissant sur les
divers organes par l'intermédiaire de freins, d'embrayages de roues libres à
action mécanique, électromagnétique ou hydraulique. La prise directe s'effectue
en faisant tourner solidairement l'ensemble du train.
Les boites épicydoïdales furent souvent montées sur les premières voitures
américaines. Leur structure était relativement simple, les métaux utilisés
étaient de qualité courante et ne nécessitaient aucun traitement spécial. Les
paliers étaient garnis de coussinets et, de ce fait, la fabrication était peu
onéreuse. Par rapport aux boîtes à train baladeur de l'époque, leur
fonctionnement était plus aisé.
Toutefois, elles présentaient l'inconvénient de ne permettre que l'installation
de deux marches avant et d'une marche arrière.
Des boîtes de vitesses à trois rapports (Cadillac 1906) ne pouvaient être
construites qu'au prix de très grandes difficultés. Les pannes étaient
fréquentes et leur fonctionnement très bruyant. Lorsque les boîtes de vitesses à
train baladeur furent suffisamment perfectionnées, les boîtes épicycloïdales
furent abandonnées aux États-Unis (mais la Ford T les utilisa jusqu'en 1928).
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Elles furent à nouveau adoptées un peu plus tard en Europe
(boites Wilson/Cotal) pour les transmissions semi-automatiques et à
présélecteur. Les boites à trains épicycloïdaux présentent un avantage
appréciable : leur manoeuvre ne nécessite pas le déplacement de pignons ou
de manchons. L'effort nécessaire est donc minime, ce qui les destine
particulièrement aux transmissions automatiques Leur fonctionnement est aujourd'hui tout à fait au point grâce aux perfectionnements apportés à leur fabrication et l'on utilise couramment des boites épicycloïdales à trois ou quatre rapports et à une marche arrière.
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Nombre de vitesses et choix des rapports
La souplesse du moteur est évidemment déterminante dans le choix du nombre des rapports. Ainsi, un moteur peu souple nécessite plus de rapports qu'un moteur plat.
Une auto de course. par exemple, dont le moteur doit toujours tourner à un régime maximal, doit avoir une boite à plusieurs rapports : au moins six en général. En ce qui concerne les automobiles courantes, en revanche, on adopte quatre ou cinq marches avant et une marche arrière. Un nombre plus grand de rapports ne serait pas souhaitable, car il nécessiterait des boites de vitesses complexes et coûteuses et obligerait le conducteur à effectuer des manoeuvres trop fréquentes, rendant ainsi la conduite pénible.
Dans le passé, les boites à trois et même à deux rapports étaient courantes. Actuellement, ce cas ne constitue plus qu'une exception en Europe. D'ailleurs, cette solution ne convient plus aux moteurs actuels, sensiblement poussés et peu souples.
En revanche, sauf de rares exceptions. les boites automatiques montées sur les voitures européennes comportent trois rapports avant. Des boites à trois rapports sont couramment utilisées aux Etats-Unis pour des voitures dotées de moteurs de grosse cylindrée, dont la courbe de puissance est plus plate que celle des moteurs européens.
Un nombre réduit de vitesses est également adopté pour certaines voitures de compétition destinées à des circuits sur lesquels la différence entre la vitesse minimale et la vitesse maximale n'est pas très importante (par exemple Indianapolis ou tentatives de records). Sur les véhicules lourds destinés au transport des personnes ou des marchandises (et non équipés de transmission hydraulique) qui, par leurs caractéristiques, doivent toujours disposer d'un couple moteur très élevé, on adopte souvent un réducteur monté en série avec la boite.
Cette solution évite d'utiliser une boite comportant un nombre plus élevé de rapports. En engrenant ou en désengrenant le réducteur, on dispose, en pratique, d'un nombre double de rapports pour une fabrication assez simple dans son ensemble.