Comment ça marche : Le groupe motopropulseur
Que vous conduisiez une voiture de sport de 500 chevaux ou un hatchback économique de 96 chevaux, toute cette puissance sous le capot de votre voiture ou de votre camion est inutile si le couple du moteur ne parvient pas aux roues motrices par le biais d’un dédale complexe d’engrenages.
En fait, le groupe motopropulseur est peut-être la partie la moins bien comprise d’un véhicule. Les nouvelles innovations en matière de transmission à quatre roues et à quatre roues motrices n’ont fait qu’aggraver cette confusion pour de nombreux conducteurs. Voici un abécédaire pour expliquer ce mystère sous le plancher : ce qui se passe réellement lorsque vous appuyez sur l’accélérateur.
TRAINTE AVANT
Bien que la traction avant se retrouve dans des classiques tels que la Cord 1929, la configuration moderne très populaire est basée sur la Mini 1959. Son créateur, Sir Alec Issigonis, a placé le petit moteur transversalement – sur le côté – sous le capot, a monté la transmission et le différentiel dans une unité appelée transaxle, et a installé cela sous et à l’arrière du moteur. Bien que certains véhicules à traction avant aient un groupe motopropulseur monté longitudinalement (de l’avant à l’arrière), tous les composants sont toujours à l’avant. Parce que les roues avant doivent diriger aussi bien que propulser, elles sont reliées aux demi-arbres de l’essieu par des joints universels complexes, appelés joints homocinétiques, qui peuvent transmettre la puissance en douceur tout en étant sévèrement articulés.
PRO
– Plus d’espace pour les personnes et le chargement.
– Meilleure économie de carburant en raison de la réduction du poids.
– Traction améliorée par temps de pluie grâce au poids au-dessus des roues motrices.
CON
– Usure accrue des pneus avant et de la suspension.
– Compartiment moteur exigu rendant l’entretien difficile.
– Limite la quantité de puissance que les roues avant peuvent gérer sans rendre la direction imprévisible.
– Traction réduite par temps humide sur les améliorations.
Transaxe
Le fonctionnement de toute transaxe est exactement le même que celui de toute transmission. La différence est la suivante : Au lieu d’être relié par un long arbre de transmission à l’essieu arrière, l’arbre de sortie de la transmission entraîne un grand engrenage qui s’engrène directement avec la couronne du différentiel. Le différentiel lui-même (qui serait monté sur l’essieu arrière d’une voiture à roues droites) est situé dans le boîtier de la boîte-pont, monté parallèlement à la transmission. Lorsque la puissance est appliquée, le différentiel la distribue aux deux roues avant par l’intermédiaire de demi-arbres.
Transmission à variation continue (CVT)
Les CVT gagnent en popularité et sont utilisées dans plusieurs nouvelles Ford, Saturn et Audi. Au lieu d’engrenages, la CVT utilise une courroie entre deux poulies. L’une est entraînée par un arbre provenant du moteur, l’autre entraîne un arbre vers le différentiel et les essieux moteurs. Les deux poulies sont divisées de manière à ce que leurs moitiés puissent se rapprocher et s’éloigner l’une de l’autre. Au fur et à mesure que la courroie monte et descend dans les poulies, les rapports de démultiplication effectifs entre les arbres d’entraînement et les arbres entraînés changent.
Entraînement des roues arrière
Toujours classique, la propulsion arrière a été fondamentalement le seul système de transmission pendant de nombreuses années. Un moteur monté longitudinalement, avec la transmission boulonnée directement à celui-ci, envoie la puissance via un arbre de transmission à une unité de différentiel à l’essieu arrière. Le différentiel fait tourner la puissance de 90° et l’envoie aux roues arrière. (Certaines voitures de sport telles que les Corvettes, les Ferrari et les Porsche placent une transmission et un différentiel combinés – ou transaxle – à l’arrière.)
L’arbre de transmission se connecte via des joints universels de type joug et un joint d’expansion cannelé pour permettre le mouvement vertical et longitudinal de la suspension.
PRO
– Une meilleure répartition du poids avant/arrière entraîne une tenue de route plus agile.
– Une facilité d’entretien grâce à des composants répartis.
– Moins d’usure car les pneus avant n’ont pas à la fois à diriger et à tirer la voiture.
CON
– Traction et stabilité médiocres sur route mouillée sans commandes électroniques sophistiquées.
– Espace réduit pour les passagers et le chargement.
Boîte de vitesses manuelle
La boîte de vitesses est accouplée au moteur par l’intermédiaire d’un plateau d’embrayage à ressort revêtu des deux côtés d’un matériau de friction. L’embrayage doit être débrayé pour changer de vitesse, et la transmission doit être au point mort, ou l’embrayage débrayé, pour que le véhicule puisse être arrêté alors que le moteur tourne. La transmission se compose d’un arbre d’entrée provenant du moteur et d’un arbre de sortie vers les roues motrices. Les engrenages d’entrée peuvent coulisser d’avant en arrière pour s’engrener avec leurs homologues de sortie. Des cônes de synchronisation entre les engrenages coulissants et l’arbre permettent un changement de vitesse en douceur. La marche arrière se trouve sur son propre arbre.
Transmission automatique
Un convertisseur de couple rempli d’huile qui multiplie le couple moteur à l’intérieur du carter de la transmission permet un certain glissement afin que le véhicule puisse être arrêté alors que le moteur tourne. Un embrayage à friction intégré au centre du convertisseur verrouille ses arbres d’entrée et de sortie à la même vitesse pour la croisière sur autoroute. La pression hydraulique contrôlée par ordinateur sélectionne quelle combinaison d’engrenages au sein de plusieurs jeux planétaires peut tourner, modifiant ainsi les rapports entre les arbres d’entrée et de sortie.
Différentiel ouvert
En virage, les roues extérieures coupent un arc plus large que les intérieures. Le différentiel doit veiller à ce que les roues extérieures et intérieures puissent tourner à des vitesses différentes – d’où son nom – tout en fournissant de la puissance aux deux roues. Le boîtier du différentiel de base contient une grande couronne dentée qui s’engrène avec un petit pignon entraîné par l’arbre de transmission. Le rapport entre la couronne et le pignon est connu sous le nom de rapport d’entraînement final ou rapport d’essieu arrière. La couronne fait également tourner un support contenant des engrenages en étoile à engrènement perpendiculaire qui permettent aux arbres d’essieu gauche et droit de tourner indépendamment. Inconvénient : La roue qui a le moins d’adhérence limite la puissance appliquée à la route.
Différentiel à glissement limité
Le concept consistant à assurer la traction de la roue motrice non glissante avec un différentiel à glissement limité remonte au moins à la fin des années 1950. Bien qu’il y ait maintenant de nombreuses rides au vieux thème, l’essentiel est le même. Les pignons d’entraînement sont reliés mécaniquement pour partager le couple quelles que soient les conditions. Pour ce faire, il suffit d’ajouter des packs d’embrayage à ressort qui empêchent les pignons en étoile de tourner. La puissance est alors transmise aux deux roues jusqu’à la limite de la capacité des packs d’embrayage. Les araignées peuvent également être verrouillées ensemble de manière pneumatique ou électrique – mais cela va à l’encontre de la fonction de différentiel.
Quatrièmement- & Transmission intégrale
Du point de vue de la traction, le meilleur des mondes est celui où les deux roues avant et arrière propulsent le véhicule. Cependant, les essieux avant et arrière tournent à des vitesses différentes, sauf lorsqu’on roule en ligne parfaitement droite. Ainsi, le seul moyen pour que les deux puissent propulser le véhicule dans les virages sur route sèche est qu’il y ait un différentiel entre eux. (Sur les surfaces glissantes, le patinage des pneus compense les différences de vitesse des roues.)
De nombreux véhicules awd partagent une grande partie de leur groupe motopropulseur avec des modèles similaires à traction avant, mais ajoutent un différentiel central compact, un arbre de transmission et un différentiel arrière. Les véhicules à quatre roues motrices utilisent une boîte de transfert placée après la transmission qui dirige la puissance vers les essieux avant et arrière lorsque cela est nécessaire. Lorsqu’elle est engagée, la boîte de transfert entraîne deux arbres de transmission distincts qui actionnent des différentiels individuels. Aucun différentiel central n’est utilisé sur les véritables véhicules à quatre roues motrices qui vont hors route en mode 4 roues motrices.
PRO
– Traction maximale sur une variété de surfaces.
CON
– Poids supplémentaire, ce qui réduit l’économie de carburant.
– Plus de choses à casser.
– Coût plus élevé.
DRIVE DU FUTUR
Dans deux décennies, vous pouvez vous attendre à ce que la puissance pour déplacer votre véhicule soit électrique. Il aura probablement un moteur électrique relativement petit pour chaque roue, et les concepts de traction avant, arrière et intégrale deviendront obsolètes. L’électronique pourra diriger la puissance vers une seule roue, vers toutes les roues en même temps, ou vers n’importe quelle combinaison. L’électricité sera fournie soit par une pile à combustible à hydrogène, soit par un moteur à combustion interne fonctionnant à l’hydrogène et faisant tourner un générateur. Les coûts de développement des piles à combustible étant encore vertigineux, une alternative plus économique pourrait être de remplacer les stations-service par des stations de remplissage d’hydrogène.
Coupleur visqueux
C’est un différentiel sans engrenage. L’arbre d’entrée de la boîte de vitesses (au niveau des roues avant) et l’arbre de sortie vers les roues arrière portent chacun une série de plaques qui sont alternativement entrelacées et étroitement espacées. toutes les plaques baignent dans un fluide spécial qui transfère la puissance des plaques d’entrée vers les plaques de sortie lorsque cela est nécessaire. Si les roues motrices avant commencent à glisser, leur arbre et leurs plaques tournent plus rapidement que les autres. Cette différence de vitesse à l’intérieur du boîtier fait bouillir et chauffer le fluide, ce qui l’épaissit et lie plus étroitement les plaques alternées. Une partie du couple est alors envoyée aux roues les plus adhérentes jusqu’à ce que celles qui patinent retrouvent de l’adhérence.
Différentiel Torsen
lg_torsen-lg.jpgLe Torsen date de 1983. Depuis, il a été utilisé par différents constructeurs automobiles, notamment Audi et Hummer. Le Torsen multiplie le couple disponible de l’essieu qui commence à tourner ou à perdre de l’adhérence, et l’envoie à l’essieu qui tourne plus lentement et qui a une meilleure adhérence. Les engrenages permettent un rapport de couple de 4:1, ce qui signifie qu’ils peuvent fournir à l’essieu qui ne patine pas quatre fois plus de puissance que celle que peut supporter l’essieu qui patine. Un grand avantage des systèmes Torsen est que, comme ils sont purement mécaniques, ils réagissent très rapidement au glissement.
Boîte de transfert
C’est une boîte de vitesses séparée montée derrière la transmission. La puissance va à la boîte de transfert pour être dirigée vers les roues arrière seulement ou vers l’avant et l’arrière. Un arbre de transmission séparé relie la boîte de transfert à un différentiel dans l’essieu avant. La plupart des boîtes de transfert offrent également deux rapports de vitesse, pour une gamme haute et basse. Alors que de nombreux véhicules ont encore une boîte de transfert à engagement manuel, plusieurs offrent maintenant un engagement activé électriquement.
.