Technique : La transmission automatique

La transmission automatique est un système qui assume automatiquement les fonctions de l'embrayage et de la boite de vitesses : il en résulte un accouplement moteur- boite progressif et doux et une augmentation du couple transmis aux roues (au niveau de la boite).

Chaque moteur a un régime minimal, au desous duquel il ne peut pas fonctionner sans inconvénients, et un régime maximal, qui ne peut être dépassé. C'est au conducteur d'apprendre à conduire en choisissant le rapport qui transmet aux roues le couple le plus élevé. sans dépasser les régimes dangereux pour le moteur.

Une transmission automatique doit être dotée d'un système susceptible de sélectionner le meilleur rapport en relation avec la vitesse du véhicule et le régime supportable par le moteur. On respecte cette condition en reliant le dispositif soit avec les roues, soit avec l'arbre moteur, grâce à un régulateur centrifuge ou une pompe à huile. Un signal provenant des roues indique la vitesse du véhicule et effectue une première sélection entre les rapport; supérieurs, si la vitesse est élevée, et inférieurs. si la vitesse est réduite. Dans un autre procédé.

Un signal provenant du moteur choisit, entre les rapports possibles, celui qui permettra au moteur de tourner à un nombre de tours ni trop bas ni trop haut, établi par le constructeur pour une moindre consommation et une plus grande durée du moteur (par exemple, entre 2 000 et 5 000 tr/mn).

Toutefois, le pilote peut modifier la loi d'intervention de l'automatisme en variant la position de l'accélérateur : quand il écrase l'accélérateur à fond, les signaux agissent de manière que les passages des rapports inférieurs aux rapports successifs se produisent au nombre de tours maximal établi par le constructeur, assurant ainsi une bonne accélération. Avec l'accélérateur en position intermédiaire, les changements de vitesse se produisent au contraire à des régimes plus bas.

En effet, en relâchant momentanément la pédale pendant la phase d'accélération, on peut prendre une vitesse supérieure (par exemple, de seconde en troisième).

On peut aussi supprimer l'automatisme en bloquant le rapport voulu, grâce au levier de sélection. Enfin, il est possible de rétrograder rapidement en appuyant à fond sur l'accélérateur pour faire ainsi se déclencher un dispositif particulier des commandes hydrauliques, en excluant l'automatisme (manoeuvre de Kick down).

Le dispositif qui recueille les divers signaux et le programme d'enclenchement des vitesses est constitué, en général, par un groupe de soupapes hydrauliques ou par un circuit électronique. Le même groupe pourrait, théoriquement, commander aussi un système d'embrayage normal et une boite de vitesses classique, mais l'enclenchement de l'embrayage au départ du véhicule est une opération assez délicate et lente, qui varie, en outre, en fonction de la charge, de la déclivité de la route et de la volonté du conducteur. Toutes ces raisons ont déterminé l'emploi du convertisseur de couple.

Celui-ci peut être considéré comme un embrayage hydraulique dont l'enclenchement se produit de façon autonome, sans intervention extérieure, dés qu'un certain nombre de tours a été dépassé.

En plus de ses qualités de douceur et de progressivité, il offre aussi l'avantage de transmettre, au départ du véhicule, un couple supérieur à celui qu'il reçoit. En revanche, il ne garantit pas l'enclenchement complet quand le véhicule est en marche, étant donné qu'il fonctionne seulement lorsqu'il y a un certain cheminement entre les deux éléments qui le composent, par conséquent entre l'arbre de transmission et le moteur.

Dans certains convertisseurs, il est possible d'abolir le cheminement grâce à un assemblage rigide entre les turbines, et réalisable lorsque les cheminements ont atteint leur limite inférieure. Il reste entendu que le convertisseur, précisé- ment en raison de la nature de l'assemblage fluide empêche le démarrage par impulsion du véhicule, au moins jusqu'à ce qu'un certain nombre de tours ne soit dépassé. La boite de vitesses est à trains épicycloïdaux, avec enclenchements gradués obtenus grâce à des disques ou bien à des bandes de freinage et plus rarement des cônes. Il ne serait pas, en effet, possible d'employer une boite de vitesses conventionnelle, étant donné qu'il est trop difficile et trop compliqué d'effectuer sans heurts les passages d'une vitesse à une autre.

Les éléments d'un train épicycloïdal sont au nombre de trois : la couronne, le satellite et le planétaire.Ils sont toujours en prise et peuvent être bloqués graduellement en réalisant des rapports divers. La commande des frictions et des freins à bande se produit hydrauliquement par le truchement du bloc-soupapes.

Autrefois, la plupart des boites de vitesses étaient à train baladeur, le changement de vitesse, difficile et fatigant. L'aspiration vers une conduite commode et aisée, et, plus particulièrement, la généralisation de l'usage de la voiture par les femmes ont fait naître un grand nombre de dispositifs destinés à rendre automatique la sélection des rapports.

Ainsi, on a vu se succéder des transmissions mécaniques basées sur l'effet centrifuge, hydraulique (même à l'eau), à air comprimé, électrique, à poudre magnétique.

Un premier pas fut fait avec le coupleur hydraulique pour usage marin, inventé par Hermann Fôttinger en 1908.

En 1926, en Grande-Bretagne, une fabrique de véhicules industriels, Leyland, adopta sur les autobus londoniens un coupleur hydraulique qui constituait une évolution par rapport à celui inventé en 1908. La transformation du coupleur hydraulique en convertisseur de couple fut le premier pas vers la solution actuelle.

En 1930, la firme britannique Daimler construisit une transmission semi-automatique formée d'un coupleur hydraulique, le Fluid Flywheel, accouplé à une boite épicycloïdale électromagnétique Wilson avec un petit levier sélecteur. La même solution avait été adoptée sur certaines Talbot d'avant guerre, sans convertisseur de couple. Mais le coût de production élevé, ainsi que le manque de fiabilité de ce genre de boite de vitesses n'autorisèrent pas une production massive.

En 1935, l'Italien Ugo Pavesi étudia une boîte à engrenages épicycloïdaux avec trois frictions coniques, qui permettait d'obtenir quatre rapports pour la marche avant et deux rapports pour la marche arrière. L'enclenchement des vitesses se produisant grâce à l'huile sous pression; la séquence des commandes était réalisée par un distributeur à soupapes, actionné par une came tournante. La boite Pavesi ne fut pas diffusée, mais elle confirma la nécessité d'employer les engrenages épicy- cloïdaux dans les transmissions automatiques successives.

General Motors, après l'expérience de la transmission semi-automatique S.A, proposée sur les Oldsmobile de 1937, présenta, en 1939, l'Hydro Matic Drive, constituée par un coupleur hydraulique et par une boite épicycloïdale à quatre rapports. Dans l'après-guerre, les transmissions automatiques se perfectionnèrent, et le coupleur hydraulique laissa place au convertisseur de couple. Tous les constructeurs américains offrirent des transmissions automatiques, comme la Dynaflow (adoptée en 1947 par Buick), la Borg Warner (en 1947 par Studebaker et en 1949 par Ford), la Powerglide (en 1950 par General Motors).

En Europe, la transmission automatique s'est affirmée avec un certain retard par rapport au marché américain. Parmi les solutions les plus diffusées, citons :

- la Borg Warner, adoptée par une trentaine de firmes, parmi lesquelles Austin, Fiat, Ford, Jaguar, Maserati, M.G., Rover, Simca, Triumph, Volvo. Elle est essentiellement constituée d'un convertisseur de couple et d'un train d'engrenages épicycloïdaux qui founit trois rapports plus une marche arrière. Une soupape, commandée par la pédale d'accélérateur, permet d'effectuer la manoeuvre de Kick down ;

- l'AP d'Automotive Products, utilisée sur les Mini. Elle est constituée d'un convertisseur de couple, d'un train d'engrenages coniques et de deux embrayages à disques multiples à enclenchement hydraulique. Elle offre quatre rapports plus la marche arrière. Solution intéressante, le bloc est monté avec le moteur et utilise l'huile moteur pour la lubrification et pour le fonctionnement des commandes hydrauliques. La manoeuvre de Kick down agit sur un régulateur centrifuge appelé govemor ;

- l'Hydramatic General Motors, adoptée aussi sur certaines Fiat. Elle est constituée par un convertisseur de couple et par un train d'engrenages épicycloïdaux qui fournit trois rapports pour la marche avant plus la marche arrière. Le Kick down est possible ;

- la Z.F., très largement répandue. Elle est constituée par un convertisseur de couple et par un train d'engrenages planétaires qui fournit trois rapports pour la marche avant plus la marche arrière ;

- la Transfluide Renault, constituée d'un convertisseur de couple et d'une boite épicycloïdale à trois rapports plus la marche arrière (une particularité intéressante : l'enclenchement des rapports contrôlés électroniquement ;

- la D-B- Transmission, de Mercedes-Benz, qui se différencie, par rapport aux autres solutions, par les vitesses commandées hydroélectriquement et l'accouplement moteur- transmission par coupleur hydraulique.

Parmi les autres réalisations, il faut mentionner : la Buick Super Turbine 400 et 300, la C4 Crise-o-Matic, la Powerglide, la Torqueflite, la Hondamatic et la Toyoglide.

Comme alternative aux solutions examinées et à leurs nombreuses variantes, il a été construit des transmissions de type complètement différent. Mentionnons ici la transmission électromagnétique Smith, adoptée sur certaines voitures du groupe Rootes. Elle est constituée de deux embrayages à poudre magnétique et d'une boite de vitesses classique à trois rapports avec un régulateur particulier pour la vitesse du véhicule et la position de l'accélérateur.

Un exemple particulièrement intéressant de transmission automatique non conventionnelle est représenté par la Variomatic de DAF, due au Hollandais Hub Van Doorne. La transmission par courroie n'était cependant pas une nouveauté puisqu'elle avait été montée avec succès sur les cyclecars Bédélia, G.N., Automobilette et surtout sur les machines outils et ce, bien avant la Première Guerre mondiale et jusqu'en 1924.

Dans la transmission Variomatic, la gamme des rapports de transmission est pratiquement infinie, et elle s'obtient en faisant varier le diamètre des poulies en approchant plus ou moins leurs faces. Ces mouvements sont commandés par la position de l'accélérateur et par la vitesse.

Un système décidément à l'avant-garde est représenté par la transmission hydrostatique. Bien qu'elle soit déjà connue, au moins dans son principe, depuis le début du siècle, son adaptation sur les automobiles n'a pas obtenu de succès et est demeurée encore au stade expérimental.

En revanche, elle a été appliquée sur des tracteurs, comme par exemple sur le Fordson Major. Ce système, qui, en pratique, permet d'éliminer l'embrayage, les pignons de boîte, les arbres de transmissions et le différentiel en les remplaçant par de l'huile sous pression, est basé sur l'emploi d'une pompe de débit variable qui actionne des moteurs hydrauliques reliés aux roues.

Les recherches en cours tendent à la diminution des défauts fondamentaux de cette intéressante transmission (bruit, poids et coût).