- La boite de vitesses transmet la puissance du moteur aux roues.
- Elle permet le déplacement en marche arrière sans inverser le sens de rotation.
- Elle permet aussi le stationnement avec le moteur en fonctionnement.
- Le système de transmission comprend embrayage, différentiel et arbres; pignons créent les rapports.
La boite de vitesses est l’une des composantes fondamentales de tout véhicule, responsable de transmettre efficacement la puissance du moteur aux roues. Pour comprendre son rôle, on peut penser au principe d’un vélo : lorsque vous pédalez plus fort en montée avec des rapports courts, ou plus facilement sur terrain plat avec des rapports élevés.
À l’examen du permis de conduire, la question « Quel est le rôle de la boite de vitesses ? » est fréquemment posée, et toutes les réponses suivantes sont correctes : elle assure la transmission de la puissance aux roues, permet le déplacement en marche arrière sans inverser le sens de rotation du moteur et permet le stationnement avec le moteur en fonctionnement.
Système de transmission et rôle de la boite de vitesses
La transmission d’une voiture utilise la boite de vitesses pour transformer la puissance générée par le moteur en tours de roue, afin de déplacer le véhicule. Le processus commence par le carburant contenu dans le réservoir, absorbé par la pompe à carburant et injecté dans les cylindres via les injecteurs.
Le moteur mélange le carburant avec l’air ambiant via le système d’admission, et grâce à une étincelle (ou à la compression dans le cas diesel) se produit une mini-explosion qui met le piston en mouvement. Chaque piston est relié au vilebrequin, nommé ainsi en raison de sa forme, qui reçoit la force et la transforme en un mouvement de rotation.
Le mouvement de rotation du vilebrequin atteint le volant moteur — une plaque métallique dotée d’une masse simple ou double — qui reçoit ce mouvement et le transmet à la boite de vitesses par le biais de l’embrayage, plus exactement le disque d’embrayage.
Différence entre transmission et boite de vitesses
Il est important de préciser que la transmission d’un véhicule ne se limite pas à la boite de vitesses. La boite de vitesses fait partie d’un système plus complexe qui inclut l’embrayage, le différentiel, l’arbre de transmission et les systèmes planétaires. Toutes ces composantes fonctionnent ensemble pour assurer la transmission efficace de la puissance.
Principe de fonctionnement et composants de la boite de vitesses
Toute la puissance du moteur passe par la boite de vitesses avant d’atteindre les roues, quel que soit le type de traction — intégrale, avant, arrière ou AWD. Le rôle fondamental de la boite de vitesses est de contrôler la vitesse et le couple transmis aux roues, permettant une adaptation aux conditions de circulation.
Structure interne
Une boite de vitesses standard possède deux arbres principaux :
- L’arbre principal — reçoit l’énergie (le mouvement de rotation) du volant moteur
- L’arbre secondaire — transmet la puissance traitée vers les roues
Ces deux arbres sont équipés de pignons de tailles différentes, qui créent des rapports spécifiques pour chaque vitesse.
Les rapports et le fonctionnement des pignons
La boite de vitesses doit s’adapter à deux exigences différentes :
- À basse vitesse — nécessite plus de couple (par exemple, lorsque vous démarrez en première vitesse)
- À vitesse élevée — ayant déjà de l’inertie, ne nécessite pas autant de couple pour poursuivre l’avancement
Pour la première vitesse, le pignon de l’arbre principal (avec environ 35 dents) s’engrène avec un pignon nettement plus grand sur l’arbre secondaire (55 dents), offrant un rapport d’environ 3,5:1.
Explication du rapport : Alors que le pignon sur l’arbre principal effectue 3,5 rotations, celui sur l’arbre secondaire ne tourne qu’une fois, ce qui produit un couple élevé à la sortie. Ainsi, aux roues, la boite de vitesses fournit une rotation 3,5 fois moindre que celle du moteur, mais avec un couple nettement plus élevé.
Système de changement de vitesses
Le levier de vitesses actionne une ou plusieurs fourches qui déplacent les pignons entre eux, en sélectionnant la configuration prédéfinie par le constructeur pour chaque vitesse. À mesure que l’on passe à des rapports supérieurs, les pignons engagés se rapprochent en nombre de dents et en taille, offrant une conduite fluide et une accélération linéaire.
Dans les rapports où le ratio passe en dessous de 1:1, le pignon de l’arbre secondaire a moins de dents que celui de l’arbre principal, tournant plus vite et fournissant une vitesse de croisière stable, ce qui contribue à réduire la consommation.
Impact des rapports sur la consommation
La liaison entre le rapport et la consommation de carburant est directe. La puissance développée par la voiture est calculée en fonction du couple, et la consommation est liée à la puissance et au couple générés par le moteur.
Pour déplacer une voiture de 1,5 tonne à partir de zéro, il faut davantage de puissance (couple) que pour la maintenir à une vitesse de croisière constante de 130 km/h sur autoroute. C’est pourquoi la consommation est généralement plus élevée en ville, où l’on utilise des rapports plus élevés pour démarrer et accélérer.
Préconceptions sur la puissance et la consommation
Il existe des idées reçues sur les voitures puissantes. Un moteur essence turbo de 1,8 L développant 220 ch peut consommer autant qu’un moteur essence biturbo 3,0 L de 500 ch lorsque les deux moteurs sont utilisés dans les mêmes conditions de conduite. La différence réside dans l’usage et les exigences du moment.
Exemples pratiques de rapports
Pour une meilleure compréhension, voici un exemple typique de rapports pour une boite de vitesses à 6 rapports :
- Vitesse 1 : 3,78:1
- Vitesse 2 : 2,12:1
- Vitesse 3 : 1,36:1
- Vitesse 4 : 0,97:1
- Vitesse 5 : 0,77:1
- Vitesse 6 : 0,65:1
- Marche arrière : 3,25:1
Notez que la marche arrière a un rapport presque identique à celui de la vitesse 1, car il faut démarrer à partir de zéro et nécessite donc un couple plus élevé.
Types de boites de vitesses modernes
Il existe de nombreuses appellations et types de boites, surtout côté automatique :
- Boites séquentielles
- Boites hydromates (boîtes automatiques de génération plus ancienne)
- DSG (Direct Shift Gearbox) — très prisé chez Volkswagen
- CVT (Continuously Variable Transmission) — populaire chez Toyota
- Boites avec convertisseur de couple
- Boites robotisées
Différences de coût et d’entretien
Toutes les boites de vitesses remplissent le même rôle fondamental — transmettre la puissance du moteur aux roues — mais elles ne coûtent pas toutes de la même façon et ne fonctionnent pas de la même manière. Une boîte automatique sera toujours plus coûteuse qu’une boîte manuelle, en raison de la complexité des composants.
Les boîtes automatiques modernes intègrent des caractéristiques supplémentaires :
- Deux embrayages qui fonctionnent directement dans l’huile
- Mécatronique (absente des boîtes manuelles)
- Convertisseur de couple (strictement réservé aux boîtes automatiques)
- Systèmes électroniques avancés de contrôle
Entretien de la boite de vitesses
Les coûts d’entretien varient selon la marque et le modèle du véhicule. Cependant, que la boite soit manuelle ou automatique, il est essentiel de se rappeler qu’il faut changer l’huile de la boite périodiquement [il faut changer l’huile] de la boite.
Le concept d’« huile à vie » n’existe pas réellement et représente seulement une stratégie marketing des constructeurs. L’huile de la boite se dégrade avec le temps et nécessite un remplacement pour assurer un fonctionnement optimal et la longévité des composants.
Comprendre le rôle et le fonctionnement de la boite de vitesses peut vous aider à faire des choix plus informés lors de l’achat d’un véhicule et à maintenir la transmission en état optimal grâce à un entretien adapté.
